Validación numérica y experimental de mecanismos flexibles (compliant mechanism) usando la síntesis de reemplazo del modelo pseudorígido

Abstract

Los mecanismos flexibles (MFs) actualmente son estudiados para la mejora del diseño de elementos de maquinaria y su aplicación en la industria, estos presentan juntas flexibles que son sometidas a esfuerzos dinámicos y cíclicos para el movimiento del mecanismo. El modelo del cuerpo pseudorígido permite construir mecanismos flexibles que aseguren un diseño óptimo tanto de las juntas como de los elementos rígidos en un solo cuerpo. En el presente trabajo se realiza el diseño del mecanismo flexible de Hoeken aplicando el modelo del cuerpo pseudorígido con material PLA, previamente se verifica el material con el ensayo ASTM D790 obteniendo las propiedades mecánicas del material para el cálculo del factor de seguridad de las juntas flexibles del mecanismo. Se simula en software ANSYS las juntas para comprobar los cálculos teóricos de esfuerzos y factor de seguridad, teóricamente se realiza el análisis de los esfuerzos al que son sometidos cada uno de los eslabones conectados mediante juntas flexibles y finalmente se fabrica un dispositivo para trazar la curva de acoplador del MF. Se puede concluir de los resultados que el mecanismo de línea recta de Hoeken presenta variaciones mínimas con juntas flexibles de 8 y 15 milímetros, no existen fallas de fatiga con el material PLA ya que el mecanismo no está sometido a ciclos infinitos sino interesa el trazado de la curva de acoplador para su comparación, el cálculo de valores estadísticos de R-cuadrado son 0,0001% y 58,27% para el mecanismo tradicional y el mecanismo flexible respectivamente, siendo mayor en el mecanismo flexible debido a las inercias presentadas por las juntas flexibles durante el movimiento de la manivela.