Diseño óptimo de mecanismos de cuatro barras para generación de movimiento con restricciones de montaje y ángulo de transmisión

Abstract

Este trabajo parte del estudio de la “forma de díada estándar” y de cómo podría usarse para encontrar soluciones óptimas para la tarea de generación de movimiento cuando se cuenta con restricciones de montaje asociadas con la ubicación de los pares fijos del mecanismo. Debido a su incidencia en la forma como se transfiere el movimiento desde el eslabón de entrada hacia el de salida, así como a su afectación sobre otras características del mecanismo, el ángulo de transmisión es el índice de mérito a optimizar. Dado que era necesario optimizar el ángulo de transmisión para múltiples posiciones prescritas y que cada posición estaba descrita mediante una expresión diferente, fue necesario usar una estrategia para optimización multiobjetivo. La estrategia empleada fue la “suma ponderada de funciones”. La formulación del problema de optimización se hizo considerando 2, 3, 4 y 5 posiciones prescritas. Las expresiones obtenidas para describir el modelo son de naturaleza no lineal y por lo tanto para resolver el problema de diseño óptimo se usó una técnica de programación no lineal. Basado en la técnica “programación cuadrática secuencial” (SQP) se desarrolló un algoritmo usando MATLAB. Para introducir los datos prescritos, proporcionar la condición inicial de manera fácil e intuitiva, correr el algoritmo y visualizar sus resultados, se desarrolló un GUI. / Abstract: This work leaves of the study in the “form of standard dyad” and of how it could be used to find optimum solutions for the task of movement generation when it is had assembly restrictions associated with the location of the fixed couples of the mechanism. Due to their incidence in the form like the movement is transferred from the entrance link toward that of exit, as well as to its affectation on other characteristics of the mechanism, the transmission angle is the index of merit to optimize. Since it was necessary to optimize the transmission angle for multiple prescribed positions and that each position was described by means of a different expression, it was necessary to use a strategy for optimization multiobjetivo. The used strategy was the "Weighted Sum". The formulation of the problem of optimization was made considering 2, 3, 4 and 5 prescribed positions. The expressions obtained to describe the pattern are of non lineal nature and therefore to solve the problem of optimum design a technique of non lineal programming it was used. Based on the technique "sequential quadratic programming" (SQP) an algorithm was developed using MATLAB. To introduce the prescribed data, to provide the initial condition in an easy and intuitive way, to run the algorithm and to visualize their results, a GUI was developed.