Modelado Virtual, Simulación Cinemática en Solidworks y Creación de Modelo Gráfico Interactivo en Mathematica® de los Mecanismos de Artobolevsky a-z-1049, a-z-1140 y a-z-1198

Abstract

[ES] Actualmente, el estudio de la mecánica y los mecanismos se considera indispensable profesionalmente en el campo de la ingeniería. La capacidad de comprender el funcionamiento de las máquinas es fundamental para poder progresar en el diseño de las mismas de una manera más eficaz y eficiente. Hasta el momento, se ha estudiado la trayectoria de un mecanismo de forma estática haciendo uso de diagramas o instantáneas, que informan acerca de una posición concreta del movimiento. Sin embargo, el avance de las herramientas de diseño computacionales han facilitado mucho este proceso, y ayudan a comprender mejor el funcionamiento de las máquinas. Para ello, se ha tomado como material de referencia el compendio de soluciones mecánicas “Mecanismos en la Técnica Moderna” del profesor Artobolevsky, pero a pesar de tener información de gran valía en cuanto a diseño de máquinas se refiere, dicho volumen contiene una serie de inconvenientes, y el objetivo del presente trabajo es darles una solución. A lo largo del documento se muestra el procedimiento de resolución partiendo de la solución mecánica del profesor Artobolevsky y utilizando como herramientas computacionales programas tanto de CAD (Computer Aided Design), SolidWorks, como de CAE (Computer Aided Engineering), Wolfram Mathematica. El primer paso es estudiar y modificar el modelo a fin de cumplir con su trayectoria correcta. Para ello se dibuja cada punto del mecanismo, y se diseñan virtualmente las piezas a partir de componentes prediseñados en el programa CAD. Más adelante, empleando las extensiones Cosmos Motion en SolidWorks y Mechanical System Pack en Mathematica, se comparan los resultados y se realiza una simulación del movimiento virtual de cada uno de los mecanismos a desarrollar, estudiando todos los instantes de su trayectoria, su velocidad y aceleración. Por último, se resuelven las ecuaciones obtenidas asociadas a las restricciones de los pares cinemáticos del mecanismo, y de esta manera poder obtener como solución una expresión matemática individual para cada coordenada de cada pieza. Éstas son función solamente de la coordenada independiente de cada mecanismo. Este proceso hace posible elaborar un Modelo Gráfico Interactivo y obtener un documento CDF (Computable Document Format) de cada mecanismo. Dicho documento no precisa de ningún programa asociado, simplemente se necesita acceso a internet para visualizar el movimiento y la información del mecanismo que se ha estudiado.