Modelado Virtual, Simulación Cinemática en Solidworks y Creación de Modelo Grafico Interactivo en Mathematica® de los Mecanismos de Artobolevsky a-z-1139 y a-z-1066

Abstract

[ES] El estudio de las máquinas y los mecanismos ha sido foco de investigación y desarrollo durante décadas. El hecho de comprender los mecanismos de las máquinas mecánicas es fundamental para diseñar nuevas máquinas más eficientes y eficaces. Hasta la actualidad se ha acostumbrado a estudiar el movimiento de un mecanismo de forma estática mediante diagramas o instantáneas que nos informan sobre una posición concreta del movimiento. Hoy en día con los ordenadores y su capacidad de cálculo es posible utilizar programas para analizar los mecanismos de una forma más amplia y completa. En el presente trabajo se muestra cómo crear mecanismos de forma gráfica mediante programas de CAD como SolidWorks, para posteriormente completar el análisis con un programa CAE como Mathematica, partiendo de los mecanismos que figuran en el compendio de soluciones mecánicas del profesor Artobolevsky. En primer lugar, se representará el mecanismo gráficamente en el programa SolidWorks para obtener un modelo móvil y comprensible. A continuación, se continuará con una de las extensiones del programa llamada COSMOS Motion para simular el movimiento del mecanismo con un número discreto de instantes a lo largo del mismo. Después se analizará el mismo movimiento con instantes finitos con el programa Mathematica, utilizando su extensión “Mechanical System Pack”, llegando al mismo resultado obtenido en COSMOS Motion. Por último, en lugar de obtener un numero finito de instantes, se resuelven las ecuaciones del movimiento asociadas a las restricciones de los pares cinemáticos del mecanismo, para obtener una expresión matemática para cada coordenada de cada pieza. Este proceso proporciona la información necesaria para elaborar un modelo gráfico interactivo y crear el documento CDF del mecanismo. Este documento se puede abrir sin necesidad de programas específicos, únicamente con un navegador de internet, para mostrar cómo se mueve el mecanismo que se ha analizado.

[CA] L'estudi de les màquines i els mecanismes ha sigut focus de recerca i desenvolupament durant dècades. El fet de comprendre els mecanismes de les màquines mecàniques és fonamental per a dissenyar noves màquines més eficients i eficaces. Fins a l'actualitat s'ha acostumat a estudiar el moviment d'un mecanisme de forma estàtica mitjançant diagrames o instantànies que ens informen sobre una posició concreta del moviment. Hui dia amb els ordinadors i la seua capacitat de càlcul és possible utilitzar programes per a analitzar els mecanismes d'una forma més àmplia i completa. En el present treball es mostra com crear mecanismes de forma gràfica mitjançant programes de CAD com SolidWorks, per a posteriorment completar l'anàlisi amb un programa de CAE com Mathematica, partint dels mecanismes que figuren en el compendi de solucions mecàniques del professor Artobolevsky. En primer lloc, es representarà el mecanisme gràficament en el programa SolidWorks per a obtindre un model mòbil i comprensible. A continuació, es continuarà amb una de les extensions del programa anomenada COSMOS Motion per a simular el moviment del mecanisme amb un nombre discret d'instants al llarg del mateix. Després s'analitzarà el mateix moviment amb instants finits amb el programa Mathematica, emprant la seua extensió “Mechanical System Pack”, arribant al mateix resultat obtingut en COSMOS Motion. Finalment, en compte d'obtindre un nombre finit d'instants, es resolen les equacions del moviment associades a les restriccions dels parells cinemàtics del mecanisme, per a obtindre una expressió matemàtica per a cada coordenada de cada peça. Aquest procés proporciona la informació necessària per a elaborar un model gràfic interactiu i crear el document CDF del mecanisme. Aquest document es pot obrir sense necessitat de programes específics, únicament amb un navegador d'internet, per a mostrar com es mou el mecanisme que s'ha analitzat.

[EN] The study of machines and mechanisms has been a focus of research and development for decades. Understanding the mechanisms of mechanical machines is essential to design new machines more efficient and effective. Until now, he has been accustomed to studying the movement of a mechanism statically by means of diagrams or snapshots that inform us about a specific position of the movement. Nowadays, with computers and their calculation capacity, it is possible to use programs to analyze the mechanisms in a broader and more complete way. In the present work it is shown how to create mechanisms of graphic form by means of CAD programs like SolidWorks, to later complete the analysis with a CAE program like Mathematica, starting from the mechanisms that appear in the compendium of mechanical solutions of Professor Artobolevsky. First, the mechanism will be represented graphically in the SolidWorks program to obtain a mobile and comprehensible model. Next, we will continue with one of the extensions of the program called COSMOS Motion to simulate the movement of the mechanism with a discrete number of instants along it. Then the same movement will be analyzed with finite instants with the Mathematica program, using its "Mechanical System Pack" extension, reaching the same result obtained in COSMOS Motion. Finally, instead of obtaining a finite number of instants, the equations of motion associated with the restrictions of the kinematic pairs of the mechanism are solved, to obtain a mathematical expression for each coordinate of each piece. This process provides the necessary information to create an interactive graphic model and create the CDF document of the mechanism. This document can be opened without the need of specific programs, only with an internet browser, to show how the mechanism that has been analyzed is moving.