Analisis
Análisis
Una etapa del estudio de los mecanismos se le conoce como análisis de mecanismos o cinemática directa, el cual consiste en utilizar herramientas algebraicas,analíticas y/o computacionales, para determinar las características topológicas, cinemáticas y cinéticas del mecanismo.
Lo anterior para poder determinar las características propias del mecanismos, los cuales nos permitan comprender su naturaleza ya sea para validad el resultado de un diseño de un mecanismo, o bien para determinar si dicho mecanismo es aplicable a un diseño.
Existen diferentes herramientas para el análisis de mecanismos, los cuales se pueden clasificar en:
Las herramientas analíticas se basán principalmente en el análisis vectorial y geométrico, los cuales permiten determinar la posición de un mecanismo, su velocidad y/o aceleración ya sea en un instante dado, o bien en todo el espacio de su movilidad mediante ecuaciones correlativas, es decir, ecuaciones que definan la variable cinemática o cinética a estudiar, en función de otra variable, generalmente la variable de alimentación del movimiento del mecanismo.
Pos su parte, las herramientas gráficas utilizan igualmente el análisis vectorial y geométrico, solo que la solución a las ecuaciones se realiza mediante artificios geométricos-vectoriales.
Por otro lado, las herramientas computacionales ofrecen alternativas para determinar si el resultado de un diseño es correcto, o bien validar los resultados de una variable al alterar la topología del mecanismos o una variable cinemática óc cinética. Las herramientas computacionales no necesariamente son de simulación, también incluye herramientas de caracter algebraico-matemático, como por ejemplo Matlab, Scilab, Geogebra, Excel, entre otros.
El análisis de posición consiste en lo siguiente: disponiendo de la topología de un mecanismos, entonces, dada la(s) posición(es) de un(os) del (los) elemento(s) del mecanismos, entonces, determinar la posición del resto de los eslabones, por lo general se desea determinar el eslabón llamado eslabón de salida.
El porque pueden ser diversas posiciones como entrada, se debe a el grado de libertad del mecanismo, por lo que un mecanismo de un grado de libertad requiere impulsar un solo elemento para mover el resto de los eslabones, de dos grados de libertad requiere de dos y así sucesivamente.
El análisis de posición se puede ejemplificar como se muestra en la Figura 1, donde la variable de salida es la posición de uno de los eslabones denotada por la variable y, mientras que la variable de entrada es la posición de otro de los eslabones denotada por la variable x. Aquí el objetivo es determinar la ecuación que relacione la posición de salida vs. entrada y=f(x).
Figura 1. Representación del problema de posición
Los métodos gráficos por lo general resuelven el problema de posición de un mecanismo en un instante dado, mientras que los métodos analíticos permiten determinar la posición en cualquier instante del mecanismo, ya que se dispone de la ecuación cinemática.
Una vez que se determina la posición de un mecanismo, ahora es posible determinar la velocidad de los elementos del mecanismo, y consecuentemente la aceleración.
No es posible determinar la velocidad de los elementos de un mecanismo si no se resuelve primero el problema de posición, ya que las velocidades que aparecen en los mecanismos se encuentran relacionadas mediante ecuaciones vectoriales, los cuales contienen variables de la posición del mecanismo. Similarmente, no es posible determinar la aceleración de los elementos de los mecanismos ya que existen componentes de aceleración que dependen de la velocidad de los elementos.
Similarmente al problema de posición, los métodos gráficos por lo general resuelven el problema de velocidad y/o aceleración de un mecanismo en un instante dado, mientras que los métodos analíticos permiten determinar la velocidad y/o aceleración en cuanquier instante del mecanismo, ya que se dispone de la ecuación.
El análisis de fuerzas en mecanismos desde la perspectiva que es la fuerza la variable que produce una aceleración, luego la aceleración un cambio en la velocidad, y éste último cambio de posición, es un tópico algo complejo de resolver, ya que interviene la inercia de los elementos.
El análisis de fuerzas en mecanismos es importante ya que permite determinar las condiciones técnicas de los elementos del mecanismo y el elemento motriz para poder cumplir con la tarea específica.
Por lo general se hace uso solo de estrategias analíticas para resolver el problema de fuerza, y una vez que se determinan las ecuaciones cinéticas, éstas se resuelven mediante herramientas computacionales como Matab, Scilab, por mencionar algunos
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