Un mecanismo de cuatro enlaces es el mecanismo cinemáticamente cerrado más simple , cuyos enlaces pueden moverse entre sí. Este mecanismo consta de cuatro eslabones, cada uno de los cuales está conectado mediante juntas móviles con otros dos.
Dichos mecanismos son ampliamente utilizados en ingeniería mecánica y otros campos de la tecnología. Al estudiar la sección " Cinemática " en el curso de mecánica teórica , el mecanismo de cuatro eslabones actúa como el modelo más importante que sirve para ilustrar patrones teóricos y desarrollar los principales algoritmos de cálculo.
Si cada conexión de eslabones tiene solo un grado de libertad de rotación , entonces dicho mecanismo suele ser plano y, en este caso, se denomina cuatro eslabones articulados [1] . En este caso, es posible determinar la configuración de todo el mecanismo si se conocen las configuraciones de cualquiera de estos dos enlaces. Por regla general, uno de los eslabones del mecanismo suele permanecer estacionario durante todo el tiempo de movimiento (dicho eslabón se llama cremallera , base o marco ), por lo que para determinar la configuración del mecanismo, en realidad basta con encontrar la configuración de uno solo de los enlaces restantes.
Esos dos eslabones del mecanismo de cuatro eslabones que están conectados a la base se denominan eslabones principales ; si el enlace principal es capaz de dar una vuelta completa en relación con el bastidor, entonces se llama manivela , de lo contrario, un balancín [1] . El eslabón restante, que conecta los eslabones principales y no está conectado directamente a la base, se llama biela .
Aquel de los eslabones principales sobre los que se aplica una fuerza externa se denomina eslabón principal . Se acciona otro eslabón principal , y su movimiento (así como el movimiento de la biela) está completamente determinado por el movimiento del eslabón de entrada.
Los mecanismos planos de cuatro enlaces se utilizan para muchos casos de conversión de un tipo de movimiento en otro. Pero, por regla general, se utilizan para convertir el movimiento de rotación en balanceo (con menos frecuencia a la inversa) o de rotación uniforme en rotación no uniforme. El análisis cinemático de un mecanismo plano de cuatro barras es mucho más simple que el análisis de la mayoría de los otros mecanismos más complejos, lo que contribuye a la popularidad de dichos mecanismos.
Para un enlace de cuatro bisagras , la siguiente ley es cierta ( teorema de Grashof sobre un enlace de cuatro bisagras ):
El movimiento giratorio continuo de cualquiera de los eslabones sólo es posible en un mecanismo de cuatro eslabones de este tipo, en el que la suma de las longitudes de los eslabones más corto y más largo no excede la suma de las longitudes de los dos eslabones restantes.
En la fig. 1 muestra varios casos de mecanismo de cuatro brazos con base fija.
Los mecanismos planos de cuatro eslabones también incluyen mecanismos de balancín y manivela deslizante de cuatro eslabones [2] .
Los mecanismos espaciales de cuatro vínculos incluyen el mecanismo esférico de cuatro vínculos con bisagras que se muestra a la derecha [3] y el mecanismo de Bennett [4] , un mecanismo espacial de cuatro vínculos con pares cinemáticos rotacionales , inventado en 1903 por el matemático y mecánico inglés J. Bennett ( Geoffrey Thomas Bennett ) [5] .
Un ejemplo del uso de un mecanismo de cuatro brazos es el pantógrafo , que tiene cuatro brazos y dos grados de libertad , es decir, un solo punto fijo.
Otro ejemplo de aplicación es el mecanismo de Chebyshev .
| Mecanismos | |
|---|---|
| Rotacional | |
| Rectilíneo | |
| ...aproximadamente | |
| traslacional | Paralelogramo |
| movimiento compuesto | |