Simulación Cinemática en Solidworks y Creación de Modelo Grafico Interactivo en Mathematica® de los Mecanismos de Artobolevsky a-z-0701, a-9-1771 y a-e-0188

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. El trabajo consiste en la creación y simulación de mecanismos en un programa de diseño computacional (CAD), y la posterior simulación en un programa de ingeniería asistida por ordenador (CAE), con tal de ampliar la información disponible en el compendio de soluciones mecánicas “Mecanismos en la Técnica Moderna” del profesor Ivan 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. Después se realizará un análisis del mismo movimiento con instantes finitos en el programa Mathematica, utilizando su extensión “Mechanical System Pack”, obteniendo el mismo resultado que en COSMOS Motion. Finalmente, 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, obteniendo una expresión matemática para cada pieza y coordenada. Después de este proceso es posible 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

[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. The present work is about creating and simulating mechanisms in a computational-aided design program (CAD) and the subsequent simulation in a computational-aided engineering program (CAE), with the objective of expanding the information available in the in the compendium of mechanical solutions of Professor Artobolevsky “Mechanisms in Modern Engineering Design”. In first place, the mechanisms will be graphically represented in the program SolidWorks to obtain a mobile and understandable model. Then, the movement of the mechanisms Will be simulated in an extension of the program called COSMOS Motion. After that an analysis of the same movement with finite frames will be created in the program Mathematica, using the extension “Mechanicak System Pack”, obtaining the same result as in COSMOS Motion. Finally, instead of obtaining a finite number of frames, the equations of the movement associated to the constraints of the cinematic joints of the mechanism will be resolved, obtaining a mathematic expression to each part and coordinate. After this process it will be possible to create an interactive graphic model and to create the CDF document of the mechanisms. This document can be opened without the need of any specific program, only with an Internet browser, to show how the movement of the mechanisms analyzed.

[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 manera estàtica mitjançant diagrames o instantànies que ens informen sobre una posició concreta del moviment. El treball consisteix en la creació i simulació de mecanismes en un programa de disseny computacional (CAD), i la posterior simulació en un programa d’enginyeria assistida per ordinador (CAE), amb la condició d’ampliar la informació disponible en el compendi de solucions mecàniques “Mecanismes en la Tècnica Moderna” del professor Ivan 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. Després es realitzarà una anàlisi del mateix moviment amb instants finits en el programa Mathematica, utilitzant la seua extensió “Mechanical *System *Pack”, obtenint el mateix resultat que en COSMOS Motion. Finalment, en lloc d’obtindre un numere finit d’instants, es resolen les equacions del moviment associades a les restriccions dels parells cinemàtics del mecanisme, obtenint una expressió matemàtica per a cada peça i coordenada. Després d’aquest procés és possible 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