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Inicio/Ingeniería/Mecanismo de cuatro barras

Mecanismo de cuatro barras

Esquema manivela-balancín: longitudes de los eslabones, velocidad de la manivela, curva del acoplador.

Longitudes de los eslabones (relativas)

2.4
0.75
1.85
1.5
1.1 rad/s
420 pts

Mecanismo plano de cuatro barras: manivela en O₂, balancín en O₄. El punto violeta en la prolongación del acoplador es la familia clásica de curvas del acoplador. Si se violan las condiciones de Grashof, el rastro puede desaparecer un instante.

Atajos de teclado

  • •Cambie las longitudes de los eslabones: cambia la forma de la curva del acoplador
  • •Acorte el rastro si la animación se entrecorta

Magnitudes medidas

θ (manivela)0.00 rad

Sobre el modelo

El mecanismo de cuatro barras es una cadena plana cerrada de cuatro eslabones y cuatro articulaciones. Por el criterio de Grashof (la suma del más corto y el más largo es menor que la suma de los otros dos) la manivela da una vuelta completa y el balancín oscila. Cierre del contorno: a e^{iθ_a} + b e^{iθ_b} = d + c e^{iθ_c}. Un punto del acoplador traza la curva del acoplador: una trayectoria que en las máquinas se elige para el movimiento deseado. Los eslabones son rígidos, sin masa ni fricción; no se calculan fuerzas. Si se viola Grashof, el ensamble desaparece en parte de la vuelta.

Para quién: Teoría de máquinas y mecanismos: mecanismos planos, criterio de Grashof, curva del acoplador.

Conceptos clave

  • mecanismo de cuatro barras
  • criterio de Grashof
  • mecanismo manivela-balancín
  • curva del acoplador
  • ecuación de cierre
  • mecanismo plano

Cómo funciona

Manivela en O₂, balancín en O₄, acoplador entre ambos. El ángulo de la manivela avanza con la ω dada; los demás ángulos salen del cierre del contorno. Un punto en la prolongación del acoplador deja rastro: la curva del acoplador. Las longitudes cambian la forma de la curva; si se viola Grashof, el ensamble desaparece en parte de la vuelta.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el balancín solo oscila y no da una vuelta completa?
Así está armado el esquema manivela-balancín cuando se cumple Grashof: el eslabón más corto es la manivela y linda con la bancada, por eso gira. El balancín es más largo y lo limitan las demás longitudes: queda el vaivén. Si giran los dos extremos, es un mecanismo de doble manivela.
¿Para qué sirve la curva del acoplador?
Un punto del acoplador da una trayectoria no circular sin leva. Algunas curvas se acercan a una recta (viejas guías, suspensiones); otras dan un reposo. La forma la fijan las longitudes de los eslabones.
¿Se calculan las fuerzas en los eslabones?
No: el modelo es cinemático. Posiciones, velocidades y aceleraciones salen de la geometría y de la ω de la manivela. Para las fuerzas hacen falta masas, momentos de inercia y cargas externas.
¿Cómo cambia el movimiento de los demás eslabones al variar la ω de la manivela?
La trayectoria y los ángulos de oscilación no dependen de ω: los fijan las longitudes. Las velocidades crecen en forma lineal con ω, las aceleraciones en forma cuadrática; en la curva del acoplador eso solo cambia el ritmo del recorrido.