Software Para Sintesis De Mecanismos Planos

Mec´nica Computacional Vol. XXIII
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G.Buscaglia, E.Dari, O.Zamonsky (Eds.)
Bariloche, Argentina, November 2004

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SOFTWARE PARA SINTESIS DE MECANISMOS PLANOS
Mart´n A. Pucheta y Alberto Cardona
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Centro Internacional de M´ todos Computacionales en Ingenier´a (CIMEC)
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INTEC (UNL-CONICET)
G¨ emes 3450
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3000 Santa Fe, Argentina
e-mail: acardona@intec.unl.edu.ar, web page:http://www.cimec.org.ar
Palabras Clave: S´ntesis de Tipo, Algoritmos Gen´ ticos, Mecanismos R´gidos, Teor´a de Grafos.
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Abstract. La s´ntesis de mecanismos es una tarea perteneciente al dise˜ o conceptual que vincuı
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la geometr´a, cinem´ tica y an´ lisis combinatorio para encontrar un mecanismo adecuado para
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un movimiento propuesto. Tiene especial aplicaci´ n en la industriaaeron´ utica y mec´ nica en
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general, cuando en un marco con restricciones espaciales severas, se debe hallar una alternativa inicial factible para su posterior an´ lisis y optimizaci´ n.
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En una presentaci´ n anterior se desarroll´ una metodolog´a para la s´ntesis de tipo y dio
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mensional de mecanismos utilizando algoritmos gen´ ticos y ecuaciones algebraicas exactas a
epartir de partes de cuerpos y movimientos descriptos por el usuario.1
El presente trabajo muestra la evoluci´ n del anterior, en cuanto a la incorporaci´ n de mayor
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cantidad de resoluci´ n de situaciones y mejora del criterio de optimalidad. El programa desao
rrollado en C++ se ha integrado como el m´ dulo generador de mecanismos del soft multif´sico
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Oofelie, e interact´a con el CAD para elementos finitos SAMCEF FIELD v5.
Finalmente, se muestran resultados de tests para problemas del sector aeron´ utico.
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M. Pucheta, A. Cardona

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1. INTRODUCCION
Con la presi´ n del mercado en el costo, calidad, tiempo e innovaci´ n de los productos, los
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dise˜ adores de hoy necesitan herramientas para concebir mejores productos en sus etapas de
ns´ntesis, simulaci´ n y validaci´ n. La s´ntesis de mecanismos consiste en hallar el mecanismo
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adecuado para un movimiento dado. Usualmente, las tareas de s´ntesis cinem´ tica se clasifican
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en tres:
Generaci´ n de trayectoria: El objetivo es hallar las dimensiones de los elementos, de
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manera que uno o m´ s puntos del mecanismo se muevan sobre una curva plana o espacial.
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Guiadode un cuerpo r´gido: Uno o m´ s elementos del mecanismo deben moverse a lo
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largo de una curva plana o espacial conservando adem´ s una orientaci´ n prescripta.
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Generaci´ n de funci´ n: El movimiento de un elemento o un punto debe estar funcionalo
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mente coordinado con el movimiento del eslab´ n de entrada.
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En el area de software para s´ntesis de mecanismos las opciones delmercado son escasas y
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con desarrollo incipiente. Mencionando a los sistemas de CAD/CAE* m´ s difundidos disponia
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bles para dise˜ o mec´ nico se tiene a Inventor de Autodesk, CATIA y SolidWorks8 de Dassault
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Syst` mes, Unigraphics y SolidEdge9 de EDS, ADAMS de MSC10 y Pro/ENGINEER11 de PTC,
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s´ lo este ultimo tiene posibilidad de integrar un m´ dulo para s´ntesis cinem´ ticadenominado
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SyMech.12
El software que presentamos contribuye a la automatizaci´ n del dise˜ o creativo de mecao
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nismos. Permite la s´ntesis cinem´ tica de cadenas eslabonadas planas con el requerimiento de
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tener “un grado de libertad, eslabones de barras y juntas rotoidales y prism´ ticas” (en ingl´ s,
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estos mecanismos son denominados linkages).
Entre los programasde s´ntesis que pueden resolver las tareas enumeradas anteriormente
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para mecanismos de barras, se tiene a Synthetica,13 WATT,14 LINCAGES,15 SAM16 y el mencionado SyMech. Entre las caracter´sticas m´ s notables que los diferencian, Synthetica reı
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suelve problemas espaciales pero sin restricciones, WATT tiene incorporado algoritmos de optimizaci´ n con restricciones espaciales para una...