Análisis cinemático de junta universal

La junta universal ó junta cardan es un mecanismo que permite transmitir el giro entre ejes no alineados, por lo que resulta útil para transmitir potencia en vehículos con sistema de amortiguación, ó maquinas expuestas a grandes vibraciones que someterían a fatiga ejes rígidos. La junta universal se compone por una articulación esférica de cuatro elementos, en la que tres elementos sus ejes se intersecan a 90º entre sí, siendo el cuarto elemento el soporte de ambas horquillas. Existe otro acoplamiento móvil que es de carácter teórico, ya que en la práctica tiene elevadas pérdidas por fricción, esta es la junta oldman que únicamente permite la transmisión entre ejes paralelos.

Junta oldman

Entre los ejes de acoplamiento de una junta universal, existe un ángulo en la transmisión. El estudio de este ángulo es de vital importancia, debido a que su magnitud altera la velocidad angular. En el caso particular de que este ángulo valga cero, estaríamos ante un eje convencional, la velocidad es igual en ambos extremos. Cuando el ángulo adquiere una magnitud, la velocidad angular de salida fluctúa periódicamente, y esto conlleva a una transmisión variable del par.

En la simulación podemos apreciar la velocidad angular de entrada constante y la fluctuación en la velocidad angular como en la aceleración angular de salida. Esta simulación se ha realizado con un ángulo entre ejes de 20º, el máximo ángulo son 45º aunque se evita llegar a esta magnitud por el bajo rendimiento de la junta.