En el mundo del diseño mecánico, SolidWorks se ha convertido en una herramienta indispensable para ingenieros y diseñadores gracias a su versatilidad y potencia. Uno de los aspectos menos explorados pero extremadamente útiles de SolidWorks es el uso de bloques dentro de los croquis (sketches) para realizar análisis de mecanismos en 2D.
¿Sabías que con esta funcionalidad puedes simular de manera precisa el movimiento de sistemas como un mecanismo de biela-manivela o un sistema de engranajes sin necesidad de construir un ensamblaje completo?
¿Qué son los bloques en SolidWorks y por qué usarlos para análisis de mecanismos?
Un bloque en SolidWorks es un conjunto de entidades geométricas agrupadas en un único objeto que se puede mover, rotar y manipular como una unidad dentro de un croquis. Esto es especialmente útil para:
- Simular componentes rígidos (como barras o manivelas).
- Crear sistemas de movimiento simplificados.
- Probar conceptos y analizar interacciones entre las partes de un mecanismo.
Además, trabajar con bloques te permite realizar un análisis preliminar del comportamiento de tu diseño antes de entrar en ensamblajes más complejos o simulaciones avanzadas.
Un caso particular: análisis de un mecanismo de suspensión de un automóvil en Solidworks Motion.
Vamos a suponer que estamos en la fase preliminar en la fase de diseño de un automóvil y entre muchas tareas hay que definir la tipología de suspensión que se va a utilizar y su “puesta a punto” en función del comportamiento que queramos obtener en el coche.
Todavía no tenemos mucho material en 3D del proyecto pero sí que podemos hacer un estudio inicial simplificado en 2D sobre la cinemática del esquema de suspensión e ir probando distintas configuraciones en cuanto a geometría y tarado hasta dar con la solución óptima; y es en este caso cuando podemos recurrir a soluciones en 2D como la de utilizar un modelo simplificado por bloques en el entorno de Sketch de Solidworks para el análisis del mecanismo.
Y una vez confirmado el esquema 2D y darle el visto bueno, más adelante ya podríamos modelarlo en 3D y volver a realizar un análisis en 3D más concienzudo, ya no sólo a nivel cinemático sino que también a efectos de esfuerzos que tienen lugar en los distintos elementos.
A nivel de croquis de diseño procedemos a agrupar por bloques los distintos elementos de la suspesión, elementos que podrán ser relacionados mediante distintas restricciones de posición.
- Suelo
- Chasis
- Neumático y mangueta
- Brazo superior
- Brazo inferior
- Botella de amoriguador
- Vástago de amortiguador
En nuestro caso vamos a hacer uso de el entorno de Solidworks Motion para llevar a cabo un análisis de movimiento teniendo en cuenta dos configuraciones para la suspensión:
- Suspensión deportiva con una combinación de muelles y amortiguadores más rígidos:
- Suspensión estándar con un conjunto de muelle y amortiguador más “blando”:
Una vez en el entorno de Solidworks Motion y Análisis de movimiento configuramos las condiciones de contorno de tarado de suspensión (Linear spring), fuerza que actúa sobre la rueda que será en función del estado del piso (Fuerza) y la la gravedad (Gravity):
En cuanto a la configuración de la fuerza dependerá del estado del pavimento, del peso del vehículo, de la velocidad del mismo, etc…pero vamos a suponer una carga de 1500 N con una frecuencia de 10 Hz:
Igualmente la masa de los elementos así como momentos de inercia tambíen podrán ser configurados en el entorno de croquis para cada bloque.
Y finalmente podríamos extraer información cinemática y dinámica relevante del mecanismo; por ejemplo, uno de los primero efectos que existen en una configuración con suspensión rígida o blanda es la de amplitud de movimiento vertical en la rueda. En efecto si graficamos el desplazamiento del punto central de la rueda en el eje Y vertical, tenemos lo siguiente:
- Desplazamiento vertical rueda configuración suspensión deportiva:
- Desplazamiento vertical rueda suspensión estándar:
Podemos observar que la amplitud en movimiento es mucho mayor en el caso de una suspensión estándar primando la comodidad sobre otra cuestión. En cambio en la configuración de una suspensión deportiva primará el control del vehículo sobre un pavimento relativamente en buen estado sacrificando la comodidad en marcha.
Muchas gracias por leer hasta aquí. Si estuvieras interesado/a en ahondar en mayor profundidad sobre éste u otros temas relacionados con Solidworks, te proponemos la formación Diseño Mecánico Industrial Avanzado con SolidWorks 2024 y estaremos encantados de hacerte un seguimiento durante tu aprendizaje en la formación.amo
