Los mecanismos son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor. Permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.
El criterio seguido para clasificar los distintos tipos de transmisión y transformación de movimientos ha sido diferenciar el tipo de movimiento de entrada y el de salida. Así tenemos:
Una palanca es una barra rígida que se apoya en una articulación (punto de apoyo o fulcro). A la palanca se le suministra una fuerza (F) en un punto para vencer una resistencia (R) en otro punto. Según se coloquen la fuerza, el apoyo y la resistencia, tendremos distintos géneros de palancas. La distancia del fulcro a la fuerza se denomina brazo de fuerza (BF), y la distancia entre la resistencia y el fulcro se denomina brazo de resistencia (BR). La ley de la palanca dice que para que una palanca se encuentre en equilibrio se debe cumplir que: F·BF=R·BR
Una polea es una rueda que gira sobre un eje y una cuerda o cabo que se apoya sobre la rueda de forma que al moverse la cuerda hace girar la polea. Según sea el montaje tenemos distintos mecanismos.
Las ruedas de fricción son mecanismos que permiten transmitir el movimiento circular de forma continua entre dos ruedas por contacto directo de sus superficies.
El contacto entre las ruedas producen una fuerza de rozamiento cuyo valor depende de la presión que ejerce una rueda contra la otra y del material del que están recubiertas las superficies de fricción (se supone que no existe deslizamiento). La rueda que inicia o transmite el movimiento recibe el nombre de rueda motriz (conductora o motora) y la rueda que recibe el movimiento rueda conducida. El sentido de giro de la rueda motriz es contrario al sentido de giro de la rueda conducida.
Mecanismo que se usa para salvar distancias relativamente largas sin que las ruedas tengan que ser demasiado grandes. Además transmiten el mismo sentido de giro. Para ello se enlazan las ruedas mediante una correa.
En este también se cumple que N1·D1=N2·D2 y la relación de transmisión i=N2/N1=D1/D2
Un engranaje es el conjunto formado por dos ruedas dentadas que se adaptan perfectamente entre sí y que son capaces de transmitir una gran potencia ya que con los dientes se evita el peligro de deslizamiento. Para que un engranaje funcione correctamente las ruedas dentadas deben engranar perfectamente. Las ecuaciones que rigen el movimiento de los engranajes son:
Son dos ruedas dentadas de ejes paralelos separadas una cierta distancia y que giran simultáneamente por efecto de una cadena metálica. Este sistema es similar al sistema de transmisión por correa y se cumplen las siguientes ecuaciones:
N1·Z1=N2·Z2 (ecuación del movimiento)
i=N2/N1=Z1/Z2 (relación de transmisión)
El tornillo sin fin-corona es un mecanismo que reduce mucho la velocidad. El elemento conductor es el tornillo y el conducido la corona. Transmite una enorme fuerza y la práctica imposibilidad de que el tornillo sea movido por la corona, con lo que sirve de elemento de seguridad en grúas, elevadores, etc.
El piñón es una rueda dentada que describe un movimiento de rotación alrededor de su eje. La cremallera es una pieza dentada que se deplaza con moviminento rectilineo en uno u otro sentido según el sentido de giro del piñón.
Habitualmente el piñón actúa como elemento motriz y la cremallera como elemento conducido. De esta forma podemos transformar movimientos circulares en movimientos lineales. El sistema también funciona al revés, siendo el elemento motriz la cremallera y el piñón el elemento conducido.
Tanto el piñón como la cremallera han de tener el mismo paso (distancia entre flancos homólogos de dientes consecutivos) para permitir que los dientes de uno encajen en los dientes del otro.
Si el piñón gira a a una velocidad N y tiene Z dientes con un dentado de paso P (distancia entre dientes consecutivos) la velocidad de avance de la cremallera es:
Este sistema esta compuesto por un tornillo y una tuerca. El tornillo se mueve solidariamente con una manivela que describe un movimiento circular. La tuerca está fija. El tornillo se desliza por su interior siguiendo la trayectoria helicoidal de los filetes. De este modo el movimiento circular se transforma en movimiento rectilíneo. Así por cada vuelta de la manivela el tornillo avanza longitudinalmente una distancia equivalente al paso de rosca. El movimiento también se puede hacer a la inversa. La velocidad de avance de la tuerca es muy pequeña, aunque avanza con un alto par y una gran fuerza. Este mecanismo es usado en sargentas, gatos de elevación y tornillos de banco.
Un torno es un rodillo soportado por un eje horizontal. Para accionar el giro del rodillo se acopla una manivela. Sobre el rodillo se arrolla una cuerda que será la que tirará de forma rectilínea de la resistencia. Así se transforma un movimiento circular en uno rectilíneo. Se usa por ejemplo para sacar agua de los pozos. Para su estudio se aplica la ley de la palanca: F · d = R · r
