Análisis y optimización de mecanismos para el balanceo dinámico utilizando coordenadas naturales

Esta tesis explora la optimización del balanceo dinámico en diferentes tipos de mecanismos en el plano para lograr la reducción máxima de las reacciones correspondientes a la Fuerza de Sacudimiento y al Momento de Sacudimiento a través de la redistribución de masas.

Las expresiones que definen las reacciones dinámicas en la base del mecanismo se obtienen de manera analítica, gracias al modelado realizado en coordenadas completamente cartesianas.

Esto permite ensamblar una matriz de masas constante para todo el mecanismo, en donde además pueden identificarse fácilmente las condiciones de balanceo dinámico.

La optimización se lleva a cabo mediante contrapesos calculados utilizando los algoritmos de Descenso de Gradiente y Evolución Diferencial, y se analizan utilizando Frentes de Pareto.

En la mayoría de los casos se realizan análisis de sensibilidad, empleando también Frentes de Pareto, que permiten conocer la importancia que cada contrapeso tiene para el balanceo general. Además, se presenta una propuesta para el análisis de las restricciones de la optimización, empleando diagramas de caja.

Usando las técnicas propuestas es posible lograr mejoras de hasta el 99.70% en la Fuerza de Sacudimiento y de hasta un 97.56% en el Momento de Sacudimiento, o incluso mayores al 50% en ambos casos cuando se utiliza únicamente un contrapeso.