thumb|450px|Algunos tipos de uniones entre piezas
En ingeniería mecánica se denomina par cinemático a una unión entre dos miembros de un mecanismo. Un ejemplo son dos barras unidas por un perno (llamado unión de revoluta) que permite que las piezas giren alrededor de él.R. C. Stephens, John Hannah. Mechanics Machines: Elementary Theory & Examples. (1984) 312 pag. , ISBN 0713134712, ISBN 978-0713134711
Los pares cinemáticos se clasifican en distintos tipos según el movimiento que permiten, y son un elemento primordial en la construcción de un mecanismo, dado que define el tipo de movimiento que habrá entre las piezas unidas.Robert L. Mott. Machine Elements in Mechanical Design (2019) ISBN 9353947634, ISBN 978-9353947637
El ingeniero alemán Franz Reuleaux definió el par cinemático como un nuevo elemento en el estudio de las máquinasReuleaux, F., 1876 The Kinematics of Machinery, (trans. and annotated by A. B. W. Kennedy), reprinted by Dover, New York (1963) que representaba un avance con respecto a los elementos cinemáticos consistentes de máquinas simples.A. P. Usher, 1929, A History of Mechanical Inventions, Harvard University Press, (reprinted by Dover Publications 1968).
Tipos de pares cinemáticos En dos dimensiones Para mecanismos planos, es decir, que ejecutan un movimiento en el plano, algunos ejemplos de pares cinemáticos son: La articulación, que elimina el desplazamiento de traslación relativo de dos sólidos obligando permanentemente a que dos puntos geométricos de los dos sólidos ocupen continuamente la misma posición. Sin embargo, la articulación no impide la reorientación o giro relativo de un sólido respecto al otro. La guía corredera, que elimina un grado de libertad de traslación y la posibilidad de reorientación de un sólido respecto a otro.
En tres dimensiones Más en general se tiene: La articulación cilíndrica, que elimina todos los grados de libertad excepto la posibilidad de rotación de un sólido respecto al otro alrededor de un cierto eje de giro, elimina cinco grados de libertad. La rótula esférica, que permite cualquier giro o cambio de orientación de un sólido respecto a otro, pero impide su traslación relativa, por lo que siempre un punto geométrico de ambos sólidos es común, elimina tres grados de libertad. Guía deslizante cilíndrica, permite la traslación relativa y el giro alrededor de un eje, elimina por tanto cuatro grados de libertad. Guía deslizante no cilíndrica, permite la traslación relativa según un eje pero no el giro alrededor del mismo, elimina por tanto cinco grados de libertad. La soldadura elimina todos los grados de libertad de un sólido respecto a otro, por lo que dos sólidos soldados cinemáticamente pueden considerarse un único sólido, es decir, elimina seis grados de libertad.
Rodamiento Una conexión articulada se denomina apoyo si uno de los dos cuerpos está firmemente conectado a la estructura de la máquina o a la cimentación y, por lo tanto, está en reposo. A diferencia de una articulación, un rodamiento no suele formar parte de un mecanismo más complejo (engranaje). En el primer plano de su consideración está casi siempre sólo el único tipo de conexión móvil que tiene lugar en él. Los semiejes giratorios y los cuerpos desplazables linealmente (rodamientos lineales) se montan en máquinas y dispositivos, vigas de puentes en la industria de la construcción u otras estructuras soportadas puntuales. En los aparatos de apoyo en estructuras, a diferencia de los de máquinas y dispositivos, solo se producen movimientos muy pequeños (cambios y rotaciones). Solo sirven para crear rodamientos determinados estáticamente y para mantenerlos en caso de perturbaciones (hundimiento, cambios de longitud relacionados con la temperatura, etc.).
En lugar de cojinetes lisos, los rodamientos de rodillos con elementos rodantes insertados entre los elementos de unión se utilizan a menudo como cojinetes en máquinas y dispositivos. Estos también corresponden a las formas básicas de las juntas juntas giratorias y de corte, mientras que las llamadas "juntas rodantes" utilizadas en la construcción como cojinetes en su forma básica juntas curvas (cuando se empareja hormigón con hormigón, sólo es posible rodar).Steffen Marx, Gregor Schacht: Juntas en construcción sólida
Elementos de máquinas Junta universal
La junta universal o cardán es una serie de dos juntas rotativas. La segunda superficie de contacto de cada una de las dos juntas se encuentra en la pieza intermedia común en forma de cruz (ver figura de la derecha). Los ejes de las juntas giratorias se cortan a 90°. El punto de intersección es el punto de pivote en el que los dos "vástagos" de articulación dispuestos en ángulo recto con respecto al eje de articulación de pivote respectivo pueden pivotar entre sí. La articulación cardánica tiene dos grados de libertad de movimiento. En comparación con la rótula, carece de la libertad de rotación de los vástagos de la articulación alrededor de su propio eje. Su grado de libertad es f=2.
La aplicación históricamente más antigua fue el cardán, en el que es posible el pivote sobre los dos ejes espaciales horizontales, pero no se permite la rotación sobre el eje vertical. La pieza intermedia es un anillo.
La falta de libertad de rotación alrededor de los vástagos de la junta también hace que la junta universal sea adecuada para la transmisión de par entre ejes que pueden pivotar uno contra otro (eje cardán).
Juntas de velocidad constante Al igual que la junta universal, las juntas homocinéticas se utilizan para la transmisión de par entre ejes que pueden girar en direcciones opuestas. No tienen el inconveniente de no ser completamente sincrónicos, sino que fluctúan periódicamente con la rotación. Al igual que la junta universal, son rótulas reducidas a dos movimientos giratorios en el exterior. En el interior, al igual que en la junta universal, también hay piezas intermedias cuyos elementos de unión están en contacto con superficies de bolas o casquillos variados. En el caso de la "junta Rzeppa", por ejemplo, las bolas están en contacto con superficies esféricas acanaladas.
Articulaciones elásticas en ingeniería mecánica Las juntas de resorte no pertenecen a las formas básicas de juntas ni a los campos en los que los cuerpos rígidos se deslizan y/o ruedan unos sobre otros. Están disponibles como juntas giratorias y deslizantes aproximadas con poca movilidad. Un cuerpo que cede elásticamente, por ejemplo una varilla de resorte que está torcida o doblada, instalada permanentemente. Las juntas de resorte tienen la ventaja de estar libres de fricción, juego y mantenimiento.Siegfried Hildebrand. Fertigungsgerechtes Gestalten in der Feinwerktechnik: Fertigungsverfahren, Werkstoffe, Konstruktionen (1978) 272 pag. ISBN 3528040858, ISBN 978-3528040857
Las juntas de resorte de torsión se usan a menudo en instrumentos de medición mecánicos, donde el momento de torsión se puede usar como un momento de restauración.
Si la junta de resorte no se realiza con un componente separado sino con un debilitamiento local del propio componente, esto se denomina junta de flexión.
Articulación de dirección Conexión deslizante La conexión deslizante modela un contacto cilíndrico que no es de revolución (es decir, generado por traslación).
La conexión deslizante proporciona cinco grados de conexión al permitir únicamente el movimiento de traslación en la dirección de la conexión. La definición de esta conexión debe especificar esta dirección.
Existen varios enfoques posibles para realizar esta conexión: a partir de un soporte plano (3 grados de conexión): se añade un segundo plano de contacto, secante con el primero o, más sencillamente, un eje guía lateral (conexión lineal recta) paralelo al plano ; a partir de una conexión pivotante deslizante (4 grados de conexión): basta con una conexión puntual que impida la rotación, lo que se denomina "antigiro" (generalmente 2 puntos opuestos).
A un nivel más tecnológico, se puede considerar el carácter bilateral de esta conexión. Por ejemplo, los cajones de una cómoda están guiados bilateralmente, mientras que la vía del ferrocarril ofrece una conexión unilateral en sentido vertical.
Esta es la conexión proporcionada en una transmisión por eje. Ranura que modela el guiado de la corredera de un trombón o el pistón de una trompeta.
A diferencia del movimiento de rotación del eslabón pivotante, la amplitud de la traslación posible está limitada por las dimensiones de las piezas. Cuando el cajón está totalmente extendido, ¡el eslabón ya no existe! La modelización matemática no tiene en cuenta los límites de la guía.
Deslizamientode dirección X Uniones :Ty = 0Tz = 0Rx = 0Ry = 0Rz = 0 Libertad :Tx
Cuando dos sólidos están en una conexión deslizante, hay al menos dos líneas estrictamente paralelas comunes a ambos sólidos, cuya dirección define la única característica geométrica de la conexión.
Por error, a esta conexión se le asigna un eje. Si bien es cierto que las soluciones utilizadas para realizar esta conexión suelen incluir planos o ejes de simetría, su definición geométrica no los necesita.
Dado que la movilidad de los objetos no puede compararse a la de los objetos colocados en una pista de patinaje que permite un deslizamiento casi ideal, las consideraciones menos teóricas de enlaces mecánicos con rozamiento conducen al atasco por arco-boutement. Esto demuestra que la disposición de la carga con respecto a las superficies de contacto influye (tribología).
Conexión plana o plano/plano La conexión plana (a veces llamada incorrectamente conexión plana de apoyo, que es un término utilizado para describir el contacto) tiene 3 grados de conexión. Obligan al movimiento a permanecer en un plano. Las dos traslaciones y la rotación en este plano son libres.
Esta conexión se obtiene naturalmente presionando dos superficies planas una contra otra. De forma más general, basta con que el contacto entre dos sólidos se produzca en al menos 3 puntos no alineados con normales en la misma dirección. Esta es la base de los llamados enlaces prismáticos. La dirección común de las normales de los contactos elementales da la "dirección principal de la unión".
El apoyo de las tres patas de un taburete sobre un suelo plano constituye una conexión plana. La cuarta pata de una silla sólo toca el suelo si los extremos de las patas son perfectamente coplanarios; el sistema es entonces hiperestático los enlaces superan en número a la necesidad de guía.
Apoyo planode normal Z no normalizado Enlaces :Tz = 0Rx = 0Ry = 0 Libertad :Tx, TyRz
Los puntos de contacto no están necesariamente en el mismo plano. Por ejemplo, si acorta una pata de una silla, puede colocarla en una escalera, con la pata más corta apoyada en un escalón superior. Como las normales son paralelas, el conjunto es siempre una conexión plana.
Cuando dos sólidos están en contacto plano, al menos un plano de uno de ellos coincide con un plano del otro.
Conexiones de ejes Unión pivotante La unión pivotante es el tipo de conexión más utilizado en los sistemas mecánicos. Guía una pieza en rotación permitiendo un único giro alrededor del eje de la conexión.
La definición de esta unión debe especificar "la posición de su eje", es decir, una línea recta como en el caso de un pivote deslizante. En el caso de una puerta, la posición de las bisagras determina el sentido de su apertura; del mismo modo, el portón trasero de un coche está guiado por un pivote horizontal situado en la parte superior. Si estuviera en la parte inferior, el resultado sería una puerta forzada. Por tanto, la precisión de la dirección por sí sola es insuficiente.