Estudio dinámico y equilibrado de un cuadrilátero articulado

El objetivo de este proyecto es proponer el equilibrado en un plano de un cuadrilátero articulado, con el fin de lograr reducir la transmisión de fuerzas que causan vibraciones sobre su bastidor, considerado horizontal. El mecanismo estudiado cumple con la condición de manivela – biela – balancín de la ley de Grashof. La entrada del sistema es la manivela, la cual se supone que gira a velocidad constante. Se realizan el estudio de posición, de velocidad y de aceleración de diferentes puntos de interés. A partir del estudio dinamicoanalítico del sistema, considerando que los elementos del mecanismo tienen inercia, se conocen las reacciones de la base aplicando los teoremas de la cantidad de movimiento y del momento cinético. Las barras que forman el mecanismo se consideran homogéneas y, en consecuencia, sus centros de inercia quedan ubicados en el centro de cada una de ellas. Las fuerzas transmitidas al bastidor son periódicas, y se pueden determinar sus contenidos frecuenciales a partir del desarrollo mediante series de Fourier. Para lograr contrarrestar las acciones del mecanismo, incluidos los momentos en la base que se puedan generar, se diseñan unos volantes de inercia con diferentes masas rotantes y contra rotantes ubicados en las articulaciones de la manivela y del balancín. El análisis de todo el sistema se realiza mediante un programa en Matlab. El modelo del mecanismo se realiza mediante SolidWorks, haciendo simulaciones de movimiento y observando los resultados que se desean obtener en el programa anterior. Los resultados muestran, para el cuadrilátero articulado planteado, un estudio dinámico completo y la solución para el equilibrado en un plano de éste. Se concluye el proyecto con el estudio del equilibrado y programa diseñado. Dicho programa es una herramienta útil de cálculo y diseño para este tipo de mecanismo articulado
L'objectiu d'aquest projecte és proposar l'equilibrat en un pla d'un quadrilàter articulat, amb la finalitat d'aconseguir reduir la transmissió de forces que causen vibracions sobre el seu bastidor, considerat horitzontal. El mecanisme estudiat compleix amb la condició de manovella – biela – balancí de la llei de Grashof. L'entrada del sistema és la manovella, la qual se suposa que gira a velocitat constant. Es realitzen l'estudi de posició, de velocitat i d'acceleració de diferents punts d’interès. A partir de l'estudi dinamicoanalític del sistema, considerant que els elements del mecanisme tenen inèrcia, s’obtenen les reaccions de la base aplicant els teoremes de la quantitat de moviment i del moment cinètic. Les barres que formen el mecanisme es consideren homogènies, i en conseqüència, els seus centres d'inèrcia queden situats en el centre de cadascuna d'elles. Les forces transmeses al bastidor són periòdiques, i se’n poder determinar els continguts freqüencials a partir del desenvolupament mitjançant sèries de Fourier. Per a aconseguir contrarestar les accions del mecanisme, inclosos els moments en la base que es puguin generar, es dissenyen uns volants d’inèrcia amb diferents masses rotatòries i contra rotatòries situats en les articulacions de la manovella i del balancí. L'anàlisi de tot el sistema es realitza mitjançant un programa en Matlab. El model del mecanisme es realitza mitjançant SolidWorks, fent simulacions de moviment i observant els resultats que es desitgen obtenir en el programa anterior. Els resultats mostren, per al quadrilàter articulat plantejat, un estudi dinàmic complet i la solució per a l'equilibrat en un pla dels seus plans. Es conclou el projecte amb l'estudi de l'equilibrat i programa dissenyat. Aquest programa és una eina útil de càlcul i disseny per a aquest tipus de mecanisme articulat
The objective of this project is to propose the balancing in one plane of a four-bar linkage in order to reduce the transmission of forces that cause vibrations on its base, considered horizontal. The studied mechanism complies with Grashof's law crank – connecting rod – rocker condition. The input of the system is the crank, which is assumed to rotate at constant speed. The study of the position, the speed, and the acceleration of different points of interest are carried out. From the dynamic-analytical study of the system, considering that the elements of the mechanism have inertia, the reactions of the base are known by applying the theorems of the quantity of motion and kinetic momentum. The bars forming the mechanism are considered homogeneous, and consequently their centers of inertia are located in the center of each one of them. The forces transmitted to the base are periodic, and their frequency contents can be determined from the development by means of Fourier series. In order to counteract the actions of the mechanism, including the moments in the base that can be generated, inertial flywheels with different rotating and counter-rotating masses located in the joints of the crank and the rocker arms are designed. The analysis of the whole system is carried out through a Matlab program. The model of the mechanism is done using SolidWorks doing motion simulations and observing the results in the program stated above. The results show for the four-bar linkage raised a complete dynamic study and the solution for the balancing in one plane of this one. The project concludes with the balancing study and the designed program. This program is a useful calculation and a design tool for this type of articulated mechanism