Modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “MARTA ABREU” DE LAS VILLAS Facultad de Ingeniería Mecánica Departamento de Ingeniería Mecánica. Trabajo de diploma “Modelo Basado en Casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior”. Autor: István Gómez Ríos. Tutor: Msc. Ing. Robert Hernández Ortega.. Santa Clara, 2013 Curso: 2012-2013 "Año 55 de la Revolución".

(2) AGRADECIMIENTOS.  A Dios por aumentarme la fe.  A mi esposa, padres e hijos por su amor infinito.  A mi tutor por su paciencia.  A los profesores de la Faculta de Mecánica  A todos los que de una u otra forma hicieron hasta lo imposible por ayudarme..

(3) SÍNTESIS En el presente trabajo se obtuvo un modelo basado en casos, mediante la combinación de la técnica de la inteligencia artificial conocida como Razonamiento Basado en Casos y las técnicas CAD CAE, (Computer Aided Design, Computer Aided Engineering), para auxiliar a los especialistas en el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. La base de casos se obtuvo a partir de la información registrada en los archivos de las empresas de producciones mecánicas del territorio que se dedican a la fabricación de engranajes. La importancia relativa de los índices se estableció empleando criterio de expertos. La recuperación se realiza combinando una consulta de selección y el algoritmo del vecino más cercano. El modelo obtenido, combina los software: Microsoft Access, Kisssoft y AutoCAD Mechanical Desktop y/o Autodesk Inventor. De esta forma se facilita la reutilización de los diseños de transmisiones por engranajes, con o sin modificación, en nuevos aplicaciones..

(4) ABSTRACT In this work was obtained a case based model , by means of the combination of the artificial intelligence technique known as case based reasoning and CAD CAE technique, (Computer Aided Design, Computer Aided Engineering), to assist to the specialists in the design of the spur and helical cylindrical external gear. The case base was obtained from the information stored in the design files of the mechanical productions companies of the territory that are dedicated to the gear production. As indexes the initial data of the design correlated by means of blocking contour are used. The indexes’ relative importance settled down by means of experts criteria. The recovery of the transmissions is carried out combining a selection query and the nearest neighboring technique. The system combines the software Microsoft Access, Kisssoft and Auto CAD Mechanical Desktop. This way it is possible to use again, in new situation previously designed transmissions, with or without modification..

(5) ÍNDICE ÍNDICE. Pág.. SÍNTESIS INTRODUCCIÓN…………………………………………………………….……….... 1. CAPÍTULO I. MARCO TEÓRICO………………………………………….………... 5 1.1 Introducción………………………………………………………………….. 5. 1.2 Principales aspectos de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior………………………………………………………... 5. 1.2.1 Generalidades……………………………………………………….... 5. 1.2.2. Geometría y cinemática de los engranajes cilíndricos con contacto exterior………………………………….…………………………. 6 1.2.3. Materiales utilizados para la fabricación de las ruedas………….. 9. 1.2.4. Precisión de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior…………………………………………………………...... 9. 1.2.5. Principales fallas de los engranajes……………………………….. 9. 1.2.6. Resistencia a la fatiga superficial………………………………….. 10 1.2.7. Resistencia a la fatiga por flexión volumétrica……………………. 11. 1.2.8. Automatización del diseño de transmisiones por engranajes….. 11. 1.3 Particularidades del Razonamiento Basado en Casos en el diseño mecánico……………………………………………………………………... 12. 1.3.1. El Razonamiento Basado en Casos en el diseño de engranajes.............................................................................................. 12. 1.3.2. Representación de los casos……………………………………….. 18. 1.3.3. Ciclo de trabajo de un sistema basado en casos……………….... 21. 1.4 Conclusiones parciales……………………………………………………... 24. CAPÍTULO II. BASE DE CASOS PARA EL DISEÑO DE TRANSMISIONES POR. ENGRANAJES. CILÍNDRICOS. CON. CONTACTO. EXTERIOR……………………………………………………………………………... 25 2.1 Introducción………………………………………………………………….. 25. 2.2 Selección de los índices para la recuperación de los casos…………… 25 2.3 Ponderación de los índices……………………………………………….... 27.

(6) 2.4 Conformación de la base de casos……………………………………….. 29 2.5 Conclusiones parciales……………………………………………………... 31. CAPÍTULO III. MODELO BASADO EN CASO…………………………………….. 32. 3.1 Introducción………………………………………………………………….. 32. 3.2 Fase de recuperación………………………………………………………. 32 3.3 Fases de reúso, revisión, y retención……………………………………... 33. 3.4 Estructura general del modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior……….. 35 3.5 Selección de los software………………………………………………... 38. 3.6 Posibles beneficios de la utilización del RBC al diseño de transmisiones. por. engranajes. cilíndricos. con. contacto. exterior…………………………………………………………………..….. 39. 3.7 Conclusiones parciales……………………………………………………... 40. CONCLUSIONES GENERALES…………………………………………………….. 41. RECOMENDACIONES……………………………………………………………….. 42 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………..…………… ANEXOS.. 43.

(7) INTRODUCCIÓN. 1. Importancia y actualidad del tema Las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior constituyen uno de los elementos de máquinas de mayor difusión en las construcciones mecánicas. Se utilizan en diversos campos de aplicación en formas constructivas y tamaños muy variados. La función principal de estos mecanismos es la transmisión del movimiento de rotación entre árboles paralelos, generalmente con variación de la velocidad y del momento torsor. En comparación con otras transmisiones mecánicas se distinguen por sus dimensiones reducidas, alto rendimiento, relación de transmisión constante, gran duración y fiabilidad [28, 79]. La creciente popularización de los medios informáticos y su continua implantación en la sociedad ha facilitado significativamente la automatización del diseño de estas transmisiones. Actualmente, esta actividad se realiza por medio de sistemas CAD CAE. de. reconocido. prestigio. que. brindan. soluciones. satisfactorias. en. correspondencia a los requerimientos de las condiciones de explotación [16, 54]. Sin embargo, el conocimiento y la experiencia del especialista de engranajes continúa siendo un aspecto de vital importancia que influye decisivamente en la calidad del diseño. De esta forma, el diseño de una transmisión. por engranajes es un recurso. importante, que puede resultar aún más valioso, si se almacena y recupera de manera que sea posible su reutilización en nuevas aplicaciones, ahorrando así, tiempo y dinero. La técnica de la inteligencia artificial conocida como Razonamiento.

(8) Basado en Casos contribuye a resolver esta problemática [3]. De forma similar al modo en que se efectúa el razonamiento humano, el Razonamiento Basado en Casos soluciona un problema no abordado con anterioridad recuperando y reutilizando la información contenida en experiencias (casos) similares precedentes. El aprendizaje se garantiza reteniendo la nueva experiencia para ser usada en aplicaciones posteriores [65]. Los sistemas basados en el conocimiento que incorporan esta técnica como método de solución de problemas se denominan sistemas basados en casos [65]. En el presente trabajo se propone un modelo basado en casos que se obtiene al integrar un sistema CAD CAE con una base de casos donde se encuentra el conocimiento formalizado de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, diseñadas y fabricadas en la industria. 2. Objeto y objetivos de la investigación El Objeto de estudio de esta investigación es el diseño de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior.. Problema científico: ¿Es posible facilitar la reutilización de los diseños de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior en nuevas aplicaciones, mediante la integración del Razonamiento Basado en Casos y las técnicas CAD CAE?. Objetivo General:.

(9) Desarrollar un modelo basado en casos, mediante la integración del Razonamiento Basado en Casos y las técnicas CAD CAE, que auxilie al especialista de engranajes en la reutilización de los diseños de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior en nuevas aplicaciones. Objetivos específicos: 1. Realizar un estudio del estado actual del diseño de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, y de la aplicación del Razonamiento Basado en Casos en la ingeniería mecánica, particularmente en el diseño de engranajes. 2. Definición y ponderación de los índices de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior que deben ser utilizados para la fase de recuperación. 3. Desarrollar un modelo que integre el uso de las técnicas CAD CAE y el Razonamiento. Basado. en. Casos,. para. la. elaboración. de. sistemas. computacionales de diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. 3. Hipótesis A partir de la integración del Razonamiento Basado en Casos y las técnicas CAD CAE es posible desarrollar un modelo basado en casos que auxilie al diseñador de engranajes en la reutilización de los diseños de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior en nuevas aplicaciones..

(10) 4. Tareas de investigación Para alcanzar los objetivos enunciados anteriormente, se plantean las siguientes tareas de investigación: 1. Análisis bibliográfico del estado actual del diseño de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, de la aplicación práctica del método de los contornos de bloqueo y de la utilización del Razonamiento Basado en Casos en la ingeniería mecánica, particularmente en el diseño de engranajes. 2. Definición y ponderación mediante criterio de expertos, de los atributos de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior que deben ser utilizados como índices para la recuperación. 3. Concebir la estructura general de un modelo basado en casos aplicado al diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior y realizar su implementación computacional.. CAPÍTULO I. MARCO TEÓRICO.

(11) 1.1. Introducción En este capítulo se realiza una breve síntesis sobre los principales aspectos que determinan el diseño de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. Se exponen también las principales características de la técnica del Razonamiento Basado en Casos en aplicaciones relacionadas con la ingeniería mecánica, haciendo énfasis en la actividad de diseño. 1.2. Principales aspectos de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. 1.2.1. Generalidades Se denomina transmisión por engranajes al mecanismo que con la ayuda del engrane transmite el movimiento cambiando las velocidades angulares y el momento torsor de un árbol a otro. La rueda que está conectada con la fuente de energía recibe el nombre de piñón conductor y la que está conectada al árbol que recibe el movimiento se denomina rueda conducida. La relación de transmisión que existe entre el piñón conductor y la rueda conducida puede ser reductora o multiplicadora de velocidad. Al sistema compuesto por más de un par de ruedas dentadas, se le denomina tren de engrane [26, 28, 66,79]. En comparación con otras transmisiones mecánicas, los engranajes, poseen ventajas importantes: dimensiones exteriores pequeñas, alto rendimiento, gran duración y fiabilidad, y constancia de la relación de transmisión. Además tienen la posibilidad de ser utilizados dentro de una amplia gama de momentos, velocidades y relaciones de transmisión. Una de las desventajas fundamentales es que producen.

(12) ruido durante su funcionamiento, sobre todo a grandes velocidades [26, 28,66, 79]. 1.2.2. Geometría y cinemática de los engranajes cilíndricos con contacto exterior La constancia de la relación de transmisión (uz) es la principal condición cinemática que deben reunir los perfiles de los dientes. (1.1) Varios autores afirman que, para obtener un alto rendimiento, resistencia y duración de las ruedas, los perfiles tienen que asegurar bajas velocidades de deslizamiento y suficientes radios de curvatura en los puntos de contacto, hacer su fabricación fácil, en particular, el tallado con herramienta independientemente del número de dientes de las ruedas. Estas condiciones las reúne con mayor plenitud el perfil evolvente. Cada rueda dentada con este perfil puede ser tallada de tal modo, que engrane con ruedas de cualquier número de dientes. Estos engranajes son poco sensibles a la discrepancia de la distancia entre ejes y pueden ser tallados utilizando herramientas con perfil rectilíneo. El engranaje evolvente permite además la llamada corrección o mejoramiento de los dientes [26, 28,66, 79].. Los principales parámetros geométricos [26, 28,66, 79]. e las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, que definen las dimensiones de las ruedas son: 1. Módulo (m)..

(13) 2. Distancia entre centros (aw). 3. Coeficiente de corrección sumaria (xs). Coeficiente de corrección del piñón x1 y de la rueda x2. 4. Ángulo de inclinación del diente en el diámetro primitivo (β). 5. Parámetros de la cremallera de referencia: Ángulo del perfil (α). Coeficiente de holgura radial (c*). Coeficiente de altura de cabeza del diente (ha*) Coeficiente de altura del pie del diente (hFP*). Coeficiente del radio de curvatura en la zona de transición del pie diente (ρf*). 6. Número de dientes del piñón z1 y de la rueda z2. 7. Ancho de las ruedas (b). Una de las formas más difundidas, en la literatura, de los parámetros del perfil de referencia de la cremallera básica, establece la altura, holgura radial y ángulo de flanco de los dientes como: ha*= 1, c*= 0,25 y α = 20°. Las cuales son aceptadas por diferentes normas, entre ellas: la norma japonesa JIS B 1701-72, la norma polaca PN-78/m-88503, la norma GOST 13755-68, la AGMA 201.02-68 y la norma internacional ISO 57-74 [42]. Como se describe en la literatura especializada, algunas de las principales.

(14) expresiones que relacionan los parámetros geométricos mencionados son las siguientes [26]:. (1.2). (1.3). Donde: αwt→ Ángulo de presión en el diámetro primitivo en el plano transversal. αt→ Ángulo de presión en el diámetro de referencia en el plano transversal: (1.4). En el diseño de engranajes asistido por computadoras la correlación de los parámetros geométricos mencionados, se realiza por las ecuaciones anteriores, comprobando además, las restricciones de socavado, interferencia, recubrimiento y aguzamiento del diente [16,54, 64].. 1.2.3. Materiales utilizados para la fabricación de las ruedas Como es conocido, uno de los aspectos más importantes dentro del diseño de engranajes es la selección de los materiales. En este sentido, se constató en la bibliografía que el hierro fundido y el acero al carbono y aleado, tratados térmicamente, son los que con mayor frecuencia se utilizan. En la norma ISO6336-5.

(15) [50] se muestran las propiedades de estos materiales, y los valores de resistencia límites a la fatiga superficial y a la flexión volumétrica. 1.2.4. Precisión de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior En cuanto a la precisión de fabricación de los engranajes se constató en las normas AGMA e ISO que las tolerancias permisibles de variación en la forma real de los dientes, respecto a la forma teórica, se especifican como un número de calidad [52]. Los fabricantes de engranajes han recomendado números de calidad que dan como resultado un funcionamiento satisfactorio a un costo razonable, en una gran variedad de aplicaciones [66]. 1.2.5. Principales fallas de los engranajes Las principales fallas de los engranajes, reportadas en la bibliografía, se agrupan en siete. clases. generales:. desgaste,. agarrotamiento,. deformación. plástica,. agrietamiento, rotura y fatiga por flexión y por contacto [6, 15]. Para la verificación de la capacidad de carga de los engranajes cilíndricos, son dos los criterios más difundidos y estudiados: resistencia a los esfuerzos de contacto y resistencia a las tensiones en la base del diente [28, 66,79]. El criterio de resistencia a los esfuerzos de contacto analiza la capacidad de trabajo de los flancos activos de los dientes, considerando que no ocurra deterioro por fatiga superficial (picadura) antes de un plazo de tiempo previsto [47,48]. En cambio, el criterio de resistencia a los esfuerzos en la base del diente verifica que no ocurra la.

(16) fractura de los dientes por fatiga volumétrica, y pueda ser cumplido el plazo de tiempo esperado para el servicio en explotación [49]. 1.2.6. Resistencia a la fatiga superficial En la literatura especializada, esta comprobación toma como referencia la ecuación de Hertz para el cálculo de las tensiones superficiales de contacto entre dos superficies cilíndricas sobre las cuales se aplica una fuerza. Se considera que los cilindros tienen un radio igual al radio de curvatura del flanco del diente. La precisión de predicción se mejora con la introducción de coeficientes que consideran aquellas condiciones que no se prevén en el modelo físico. La comprobación de la resistencia de las superficies activas de los dientes se reduce entonces a comparar el máximo esfuerzo de compresión por contacto con el esfuerzo admisible para que no ocurra el deterioro por picadura [47,48].. 1.2.7. Resistencia a la fatiga por flexión volumétrica Este cálculo toma como modelo de referencia la semejanza existente entre una viga empotrada con carga en voladizo y un diente con carga aplicada. La precisión del modelo se mejora con la introducción de coeficientes que consideran las condiciones reales de trabajo. La comprobación de resistencia se realiza comparando la tensión de flexión máxima en el pie del diente con la tensión admisible del material [49]. 1.2.8. Automatización del diseño de transmisiones por engranajes.

(17) El desarrollo actual del diseño en la ingeniería no se concibe sin la aplicación de la computación, o más específicamente, sin el uso de los sistemas CAD CAE. En este sentido, existen innumerables reportes bibliográficos de software, ya sean profesionales o no que posibilitan. la automatización del diseño mecánico. En la. tabla 1.1 se muestran los principales sistemas CAD CAE que se utilizan en Cuba y sus posibilidades en relación con el diseño de transmisiones por engranajes específicamente. Tabla 1.1. Principales software utilizados para el diseño de engranajes Posibilidades en cuanto al diseño de engranajes Software Edición de. Cálculo. Comprobaciones. planos. geométrico. de resistencia. SolidWorks. X. AutoCAD Mechanical Desktop. X. X. MITCal. X. KISSsoft Autodesk Inventor. X. X. X. X. X. Estos software permiten el diseño de engranajes con indiscutible calidad. Sin embargo, el reúso de diseños realizados con anterioridad, en nuevas aplicaciones, queda limitado a la capacidad individual del especialista. Se puede afirmar entonces, que no se emplea totalmente el conocimiento y la experiencia acumulados en esta labor. El presente trabajo brinda un aporte en este sentido. Mediante el empleo del.

(18) Razonamiento Basado en Casos se contribuye a solucionar esta problemática. 1.3. Particularidades del Razonamiento Basado en Casos en el diseño mecánico 1.3.1. El Razonamiento Basado en Casos en el diseño de engranajes Los orígenes del Razonamiento Basado en Casos se remontan a los trabajos de Roger Schank y sus colegas de la universidad de Yale, en los Estados Unidos, en el período de 1977 a 1993 [80]. Desde entonces esta tecnología ha experimentado un rápido crecimiento. Lo que parecía interesante para un área de investigación muy reducida, se ha convertido en una materia de amplio interés multidisciplinar y de gran interés comercial [81]. Mediante el Razonamiento Basado en Casos un problema nuevo se soluciona recordando una situación previa similar y reutilizando su información y conocimiento [81]. La mayoría de los autores [1, 2, 3, 85] coinciden en descomponer este proceso, en cuatro fases: recuperación, reúso, revisión y retención. La descripción inicial de la tarea a realizar define un nuevo problema. Este se utiliza en la recuperación de casos similares, del cual se toma uno para resolver el problema en cuestión. La solución obtenida se revisa y por último se retiene, mediante la incorporación del nuevo caso a la base de casos. En la actualidad, el Razonamiento Basado en Casos se utiliza en la solución de tareas muy diversas. Se reportan aplicaciones en dominios tan distantes entre sí, como el arte culinario, la medicina el derecho y la ingeniería. En la tabla 1.2 se resume el uso de esta técnica dentro de la ingeniería mecánica. Aunque aquí no se.

(19) ha incluido la actividad de diseño, se aprecia como diferentes autores utilizan el Razonamiento Basado en Casos para resolver problemas relacionados con las transmisiones por engranajes. Así, Lixin, [59] Navelet, [68] y Olsson [ 70-75] lo aplican al diagnóstico de fallas, mientras que Xianchun [ 89,90]. y Guo [443] lo. utilizan en el proceso de manufactura. Tabla 1.2 Aplicaciones del Razonamiento Basado en Casos en la ingeniería mecánica Autor (País). Tarea. Dominio. Kim. Tecnología de obtención de acero. Chougule. Fundición de piezas. Padrón Manufactura de elementos de máquinas Morell. Planificación. Lei. Forjado en frio. Guo Manufactura de engranajes Xianchun Bandini Amen. Neumáticos de automóviles de carrera Selección. Bonissone Aka. Vehículos automotrices Clasificación. Bach Olsson Olsson. Acero y su tratamiento térmico. Error durante el entrenamiento de vuelo Vehículos automotrices. Diagnóstico. Grietas en uniones soldadas Engranajes de robots industriales.

(20) Milanović. Equipos automotrices. Navelet. Engranajes de helicópteros. Cheetham. Aparatos electromecánicos. Devaney. Turbinas de gas. Angue De la Torre. Generadores eléctricos. Lixin. Engranajes de los laminadores. Allen. Fabricación de aviones. Olsson. Ensamblaje de automóviles. Olsson. Asistencia Problemas técnicos en la industria. Uddin Costa. Fabricación de frenos de automóviles. Chris. Accidentes a partir de incidencias. Pelayo Mares. Predicción. Propiedades mecánicas y estructurales de piezas fundidas. Según Bardasz, [22, 91] más del 60% de toda la actividad de diseño se reutiliza en la industria. Esto se debe a que generalmente un nuevo proyecto comienza a partir de otro existente, que ya tiene algunos de los requisitos básicos que se necesita garantizar. Seguidamente se modifica para cumplir con las nuevas especificaciones. De esta manera se puede considerar el diseño como una actividad conveniente para la aplicación del Razonamiento Basado en Casos [12,23]. Las principales características de las aplicaciones que utilizan el Razonamiento.

(21) Basado en Casos en la actividad de diseño mecánico se resumen en la tabla 1.2. Tabla 1.2. Principales características de los sistemas basados en casos aplicados al diseño mecánico. Engranajes interiores. Aimin. China. Becerra. México. Hu. China. Qinl. USA. X. -. X. -. X. -. X. X. X. X. X. Engranajes cónicos. X. -. Cojinetes de rodamiento. X. X. Adaptación. Jerárquica. Plana. Memoria. Interactiva. Reductores por engranajes cilíndricos. 2009. Semi tráileres. 2007. China. 2012. Xing. Finland Mezcladores de fluido ia. 2000. Pajula. Arboles de decisión. Vigas estructurales. Vecino más cercano. USA. Daube (FIRST). Criterio de indizado. Dispositivos hidromecánicos. Requisitos y restricciones iníciales del diseño. Año 1993. USA. Sycara (CADET). 1999. Dominio. Autor (Sistema). 2012. País. 1989. Recuperación.

(22) Transmisiones por tornillo sin fin. USA. Transmisiones y elementos de máquinas. USA. Piezas estampadas de automóviles. X. X. X. X. X. X. X. X. En un análisis de la información mostrada en la tabla 1.2 resulta evidente el uso del Razonamiento Basado en Casos en el diseño de transmisiones por engranajes. Así, Becerra, [24] ,Hu [46] y Moya, [67] lo utilizan en el diseño de engranajes cónicos, engranajes interiores y engranajes por tornillo sin fin respectivamente. Sin embargo, no se reporta ninguna aplicación, cuyo dominio sea específicamente las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. Una aplicación, con un dominio notablemente próximo a estas transmisiones, es el sistema basado en casos para el diseño de reductores desarrollado por Aimin y sus colegas [9]. Sin embargo, en este sistema se recupera el reductor y no sus transmisiones. El diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior se aborda únicamente en el asistente para diseñadores mecánicos DEJAVU, desarrollado en el año 1993 por Bardasz y Zeid [21, 22 93]. Sin embargo, el dominio demasiado amplio. No. Cuba. Amplia variedad de atributos. 2003. Leake (Stamping Advisor). 2012. Bardasz (DEJAVU). Árboles. 1993. Moya. Cuba. 1999. Chagoyen (Shaftcb).

(23) de esta aplicación, que incluye una variedad importante de transmisiones y elementos de máquinas, obliga a utilizar un modelo de memoria, que según los propios autores, [93] resultó prácticamente inoperante. De esta manera se puede concluir, que en la literatura especializada no se reporta la utilización con éxito del Razonamiento Basado en Casos, específicamente en el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. Así, la obtención de un modelo basado en casos para el diseño de estas transmisiones es la tarea principal de esta investigación. Mediante la combinación del Razonamiento Basado en Casos con las potencialidades de los actuales sistemas CAD CAE se facilita la reutilización de los diseños de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior en nuevas condiciones de trabajo. 1.3.2. Representación de los casos El problema de la representación de los casos consiste en decidir qué información se necesita guardar en un caso, encontrar la estructura apropiada para almacenar este contenido y decidir cómo la memoria va a ser organizada e indizada para facilitar una recuperación efectiva [65]. La mayoría de los autores coinciden en señalar que un caso no es más que un conjunto de información que abarca el planteamiento de un problema y su solución [12]. La información que se almacena en un caso depende tanto del dominio como del propósito para el que éste se usa. La especificación del problema suele consistir en un conjunto de atributos y valores. Los atributos de un caso deben definirlo de manera única, y deben ser suficientes para pronosticar una solución [81,82]..

(24) Una estructura plana de datos o una compleja jerarquía de objetos son las formas mas usadas para el almacenamiento de los casos [81,82]. Cualquiera que sea la estructura utilizada, esta debe permitir la recuperación del caso más apropiado cuando se requiera. Una estructura plana de datos es la organización más común. En esta disposición los índices se seleccionan de manera que representen los aspectos más importantes del caso. La recuperación implica una comparación del nuevo problema con cada uno de los registros de la base de casos. En la estructura jerárquica los casos se almacenan agrupándolos en categorías apropiadas para reducir su número a buscar durante la consulta [81,82]. En relación con la forma en que se almacenan los casos en las aplicaciones orientadas al diseño mecánico se constató, (ver tabla 1.2) que en los sistemas cuyo dominio aborda un equipo o elemento de máquina únicamente, el tipo de estructura asumida es plana. La disposición jerárquica se observa solamente en el asistente DEJAVU, [21, 22 93] lo que se debe, como se ha dicho, a la amplitud del dominio de este sistema. El problema de la indización viene a solucionar la accesibilidad de los casos. Un índice, en su implementación más elemental, no es más que un puntero a un caso. La accesibilidad dependerá de la correcta selección de atributos que distinguen un caso de otro al marcar algo importante que lo distingue de los demás [82]. Los atributos seleccionados como índices deben ser lo suficientemente específicos como para usarlos de discriminante y lo suficientemente abstractos como para poder generalizar el caso. También deben de ser fáciles de obtener y de computar y su cantidad debe ser la menor posible, ya que por cada característica indizada hay que.

(25) realizar un cálculo de similitud lo que disminuye la velocidad de la recuperación [12,56,81]. Además de los aspectos señalados, para la selección de los índices en los sistemas basados en casos orientados al diseño mecánico es importante tener en cuenta los requisitos y restricciones iníciales del diseño. En este sentido el autor de esta investigación coincide exactamente con lo que señala Vukelic en su artículo ―Breve revisión sobre el diseño de dispositivos de sujeción‖ [89]. Según Vukelic [89] no existe ningún método formal para definir qué variables utilizar como índices, su selección depende de la experiencia del diseñador. Una mala comprensión de los requisitos del diseño provoca un indizado inadecuado. Si los requisitos. del. diseño. pueden. formalizarse. adecuadamente,. entonces. las. posibilidades de que estos sean utilizados como índices directa o indirectamente son altas [3]. De esta manera, en las aplicaciones del Razonamiento Basado en Casos al diseño mecánico resumidas en la tabla 1.2 se puede constatar que la selección de los índices se ha realizado, en la mayoría de los sistemas, de acuerdo a los requisitos y restricciones iníciales del diseño. El indizado de los casos por una amplia variedad de atributos tiene lugar en el asistente para el diseño de piezas estampadas de automóviles Stamping Advisor [57]. Esto ocurre, según el criterio del autor de la presente investigación, debido a que las especificaciones iníciales del diseño no están claramente definidas. Así por ejemplo, para el diseño del guardabarros de un automóvil, las especificaciones y.

(26) restricciones iníciales incluyen criterios, no sólo tecnológicos, aerodinámicos y de resistencia sino también artísticos y comerciales. Lo que evidentemente resulta difícil expresar en forma de índices. Moya [67] y Chagoyen [29,30] también realizan el indizado por una amplia variedad de atributos. Sin embargo, se puede comprobar que los índices seleccionados en estos trabajos incluyen los requisitos y restricciones iníciales del diseño. De esta manera estos autores solo han ampliado las posibilidades de la recuperación sacrificando, desde luego, la velocidad de este proceso. Una situación similar se evidencia en el sistema DEJAVU [21, 22]. Aquí, debido a la extensión del dominio, los autores utilizan como índices una amplia variedad de atributos para poder discriminar entre los diferentes componentes mecánicos que se abordan. Sin embargo, en un análisis individual de los mismos, se puede considerar, que los índices seleccionados incluyen también los requisitos y restricciones iníciales del diseño. 1.3.3. Ciclo de trabajo de un sistema basado en casos La fase de recuperación comienza con el planteamiento del problema y termina con la obtención del caso más semejante [Aamodt1,3,Althoff 12]. Muchos autores consideran esta fase como la principal tarea de un sistema basado en casos [12, 85]. Las técnicas que se utilizan con mayor frecuencia para la recuperación son: árboles de decisión (en todas sus formas) y algoritmo del vecino más cercano [9, 12,38]. Los árboles de decisión se construyen a partir de la información almacenada en la base de casos. Los tiempos de recuperación son pequeños, aunque se hace lenta a.

(27) medida que crece la base. En el algoritmo del vecino más cercano los casos recuperados se ordenan de acuerdo a una medida de semejanza. Es una técnica muy simple, aunque su principal desventaja es la velocidad de recuperación, debido a que hay que realizar un cálculo de similitud por cada característica indizada con cada registro de la base de casos [81]. Una solución a esta problemática es el empleo de ambas técnicas simultáneamente [9]. Mediante un árbol de decisión se recupera un conjunto de casos posibles y con el algoritmo del vecino más cercano se establece un ranking del conjunto, basándose en su similitud con el nuevo problema [12, 55]. En cuanto a las técnicas empleadas en la fase de recuperación, en los sistemas basados en casos orientados al diseño mecánico (ver tabla 1.2) se destaca el uso del algoritmo del vecino más cercano o el cálculo de una medida de similitud prácticamente en todas las aplicaciones. Los árboles de decisión se utilizan en el asistente DEJAVU [21, 22 93] y en el sistema para el diseño de reductores desarrollado por Aimin [9]. En el primero de estos sistemas, el objetivo es dividir un dominio de aplicación demasiado amplio, y en el segundo aumentar la velocidad de recuperación. En el sistema basado en casos para el diseño de reductores de dos pasos mencionado anteriormente [9] se construye un árbol de decisión, convirtiendo en discretas los índices que constituyen variables continuas: potencia, vida útil, relación de transmisión, y eficiencia. Para ello los rangos de valores posibles de las dos primeras se dividen en tres intervalos y los restantes, en dos. De esta manera, para un nuevo diseño con un valor de potencia dado, se recuperan solamente los casos.

(28) de un único intervalo al que pertenece ese valor. Sin embargo, esto no garantiza que en alguno de los dos intervalos restantes se encuentre al menos un caso con mayor similitud que los demás obtenidos. Esta es la razón del por qué este autor decidió no utilizar el árbol de decisión en esta aplicación. Este problema es consecuencia de que no se tiene un criterio generalmente aceptado para seleccionar el número de intervalos en que se debe dividir el dominio de cada variable continua. En este sentido, se debe señalar que Aimin [9] en su sistema para el diseño de reductores no argumenta debidamente la decisión tomada. Las fases de reúso y revisión se consideran como el proceso que transforma el conocimiento recuperado en una solución apropiada para el problema dado [81. En la actualidad, en la mayoría de los sistemas basados en casos se utiliza la solución de mayor similitud sugerida por el sistema sin adaptación o adaptada manualmente [72]. Así, en la tabla 1.2 se constata que cuando el sistema se limita a asistir al especialista en la solución de problemas del diseño, se utiliza la solución sugerida por el sistema, sin adaptación. Este es el caso del Stamping Advisor. Si el objetivo del sistema es proporcionar una primera variante de solución, la adaptación se concibe de forma manual, en interacción con el diseñador. El aprendizaje en los sistemas basados en casos tiene lugar durante la fase de retención [2,3]. En la mayoría de las aplicaciones orientadas al diseño mecánico se retienen solamente las soluciones satisfactorias [24, 67]. En algunos sistemas la base de casos se utiliza también como archivo de diseño [24, 67]..

(29) 1.4. Conclusiones parciales Las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior tienen una amplia aplicación en la industria. El diseño de estas transmisiones se elabora de acuerdo a normas que establecen los requisitos necesarios para que se cumpla el plazo de servicio previsto. Existen antecedentes de aplicación del Razonamiento Basado en Casos en la ingeniería mecánica. Su utilización en el diseño mecánico permite la reutilización de diseños realizados anteriormente en nuevas aplicaciones. Sin embargo, no se reporta el empleo de esta técnica con buenos resultados, específicamente en el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. En los sistemas basados en casos para el diseño mecánico reportados, el indizado de los casos se concibe generalmente a partir de los requisitos y restricciones iníciales del diseño. Las técnicas que con mayor frecuencia se utilizan en la fase de recuperación son: vecino más cercano y árboles de decisión. En estos sistemas no se realiza el proceso de adaptación, sino que se utiliza el caso recuperado, sin modificación alguna o modificado de forma manual. Lo cual es lógico por la complejidad propia de la actividad del diseño.. CAPÍTULO II. BASE DE CASOS PARA EL DISEÑO DE TRANSMISIONES POR ENGRANAJES CILÍNDRICOS CON CONTACTO EXTERIOR. 2.1. Introducción En este capítulo se muestra el análisis realizado para seleccionar, y ponderar los.

(30) atributos de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior que se utilizan como índices. Se define lo que se entiende por ―caso‖ en esta investigación y con ello se conforma la base de casos a partir de la información almacenada en los archivos de diseño de las industrias del territorio que se dedican a la fabricación de engranajes. También se exponen los principales aspectos inherentes a cada una de las fases del sistema. El análisis realizado se resume en un modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior, que posibilita su implementación en un sistema computacional. 2.2. Selección de los índices para la recuperación de los casos La selección de los atributos de una transmisión por engranajes que se utilizan como índices, se realizó a partir de los requisitos y restricciones iníciales necesarios para su diseño. Así, se conoce que esta actividad se realiza en dos situaciones claramente definidas. La primera es cuando se requiere accionar una máquina que demanda una potencia y velocidad necesarias para su correcto funcionamiento, y la segunda, cuando se exige reponer una transmisión existente. En el primer caso, los datos para el diseño de la transmisión son: [28]: 8.. Tipo de máquina accionada.. 9.. Tipo de motor.. 10.. Potencia que demanda la máquina (P).. 11.. Relación de transmisión necesaria o relación de engrane (Uz).. 12.. Velocidad de entrada (n1)..

(31) En el segundo caso la tarea se reduce a obtener los parámetros geométricos con que se realizó el diseño original, que son los siguientes: 13.. Módulo (m).. 14.. Número de dientes del piñón (z1).. 15.. Número de dientes de la rueda (z2).. 16.. Ángulo de inclinación de la hélice en el diámetro primitivo ( ).. 17.. Distancia entre centros (aw).. 18.. Coeficientes de corrección del piñón (x1) y de la rueda (x2).. De este grupo inicial de atributos se eliminó la variable ―Tipo de motor‖ considerando su poca variación en la base de casos. Esto se debe a que en la norma ISO 6336 para el cálculo de engranajes cilíndricos se establecen 4 tipos de motores [50] de los cuales los motores eléctricos, que son los más frecuentes en la industria, pertenecen a los dos primeros. Se eliminaron también los coeficientes de corrección del piñón y de la rueda, teniendo en cuenta que en el proceso de descifrado de la geometría de la transmisión, estos parámetros son las últimos en obtener. A lo que se añade el hecho de que al conocer las variables: módulo, número de dientes de las ruedas, distancia entre centros y ángulo de inclinación del diente, la suma de los coeficientes de corrección del piñón y de la rueda queda definida. Se debe precisar además que los parámetros geométricos seleccionados como.

(32) índices: módulo, número de dientes de las ruedas, ángulo de la hélice y distancia entre centros, no son independientes. La relación entre ellos queda establecida por las ecuaciones 1,1-1,4 y por el cumplimiento de las siguientes restricciones geométricas: socavado, interferencia, factor de recubrimiento y aguzamiento del diente. Lo que trae como consecuencia que en la medida que se define el valor de cada parámetro, el conjunto de valores posibles de los restantes se va reduciendo [44]. 2.3. Ponderación de los índices Para determinar la importancia relativa de los índices mediante criterio de experto, primeramente se calcula el número de estos por la siguiente expresión:. (2.1) Donde: Nivel de precisión deseado. Se toma i= 0,1 Proporción estimada de errores de los expertos. Se toma p= 0,01. Constante cuyo valor está asociado al nivel de confianza elegido. para un 99% de confianza. (2.2). Las encuestas y entrevistas se realizaron a 8 expertos: 5 especialistas en diseño de la empresa Planta Mecánica ―Fabric Aguilar Noriega‖, y 3 profesores de la.

(33) Universidad Central de las Villas. El formulario utilizado se compone de una primera columna donde se listan los índices y una segunda donde el experto asigna un valor entre 1 y 10 a cada una de las variables. 1 significa la de menor importancia y 10 la de mayor. El resultado obtenido se muestra en la tabla 2.1. Tabla 2.1. Peso o importancia de cada índice dado por los expertos No Índice. E1. E2. E3. E4. E5. E6. E7. E8. 1. Potencia. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 80. 1. 2. Relación de engrane. 7. 8. 8. 7. 8. 9. 9. 8. 64. 0.8. 3. Velocidad de entrada. 8. 6. 7. 7. 7. 6. 7. 8. 56. 0.7. 4. Máquina accionada. 4. 5. 5. 6. 6. 5. 5. 4. 40. 0.5. 5. Módulo. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 10. 80. 1. 6. Número de dientes del 7 piñón. 6. 6. 6. 7. 8. 8. 8. 56. 0.7. 7. Número de dientes de la 7 rueda. 6. 6. 8. 7. 7. 7. 8. 56. 0.7. 8. Ángulo de la hélice. 7. 6. 5. 7. 5. 6. 6. 6. 48. 0.6. 9. Distancia entre centros. 8. 8. 8. 9. 8. 7. 8. 8. 64. 0.8. Para comprobar la concordancia de los criterios aportados por los expertos se utiliza el programa Editor de Datos SPSS. Se utilizó la hipótesis siguiente: Ho. W≠1 No hay concordancia en el criterio de los expertos. H1. W=0 Hay concordancia en el criterio de los expertos. Utilizando el software SPSS se obtiene un nivel significativo igual a 0.0 (Anexo 1). Entonces como: α= 0.05.

(34) ASYMP 0 < 0.05 Se rechaza Ho y se acepta la hipótesis alternativa por lo se puede afirmar que hay concordancia en las respuestas de los expertos. Así, con los índices, su correlación y su ponderación definidos se procede a la conformación de la base de casos. 2.4. Conformación de la base de casos De acuerdo a la definición del caso dada en el capítulo I, en esta investigación se puede considerar un ―caso‖ como la unidad de información que contiene los valores de los índices (planteamiento del problema) y los planos de las ruedas (solución) (ver figura 2.6).. Caso Solución. Planteamiento del nuevo problema Valores de los índices: 1. Potencia 2. Relación de engrane 3. Velocidad de entrada 4. Tipo de máquina 5. Módulo 6. Número de dientes de las ruedas 7. Distancia entre centros 8. Ángulo de inclinación de la hélice. Información de los planos: 1. Dimensiones de las ruedas 2. Material y tratamiento térmico 3. Tipo de unión árbol cubo 4. Grado de precisión. Fig. 2.6. Caso en el sistema para el diseño de engranajes cilíndricos con contacto exterior La base de casos se conformó, fundamentalmente, a partir de la información del archivo de diseño del departamento técnico de la fábrica de producciones mecánicas.

(35) ―Fabric Aguiar Noriega‖. La misma se compone inicialmente por 75 transmisiones diseñadas y fabricadas en esta industria y con un desempeño satisfactorio en su explotación. La calidad de un sistema basado en casos se determina por como las partes relevantes del dominio de aplicación son capturadas por el sistema de conocimiento [Aamodt3]. En este sentido en la figura 2.7 se muestra, a modo de ejemplo, como está representado el índice relación de engrane en la base de casos.. Fig. 2.7. Variación de la relación de engrane en la base de casos En transmisiones reductoras la relación de engrane generalmente se encuentra entre 1 y 8 [80]. En la figura 2.7 este intervalo se ha dividido en 10 fragmentos en cada uno de las cuales se indica la cantidad de transmisiones que le corresponden. Debido a que la relación de engrane es una variable continua no se puede afirmar que este índice está totalmente representado en la base de casos, sin embargo, en la figura 2.7 se observa que existe al menos un caso en cada uno de los intervalos.

(36) señalados. La representación del resto de los índices se muestra en el anexo 2. 2.5. Conclusiones parciales Atendiendo a las especificaciones iníciales del diseño, como índices se han seleccionado los siguientes atributos: potencia transmitida, relación de engrane, velocidad de entrada, tipo de máquina accionada, módulo, número de dientes de las ruedas, ángulo de la hélice y distancia entre centros. Su importancia relativa se determinó mediante criterio de experto. La fase de recuperación se realiza utilizando el algoritmo del vecino más cercano. Para aumentar la velocidad de recuperación el dominio de aplicación se divide durante la ejecución de la consulta. El reúso y revisión de las transmisiones recuperadas fue concebido de forma manual, por el diseñador de engranajes, en los sistemas CAD CAE respectivamente. El modelo obtenido reproduce el ciclo de trabajo del Razonamiento Basado en Casos y constituye la principal novedad científica de esta investigación. Su realización en un sistema informático permite la automatización del diseño de las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior reutilizando, en nuevas aplicaciones, los diseños de estos elementos de máquinas..

(37) CAPÍTULO III. MODELO BASADO EN CASO PARA EL DISEÑO DE TRANSMISIONES POR ENGRANAJE CILÍNDRICO CON CONTACTO EXTERIOR. 3.1. Introducción En este capítulo se muestra un modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior En este sentido, se explica la estructura concebida del modelo y las fases que lo integran. 3.2. Fase de recuperación. Es conocido que una opción para mejorar la velocidad de recuperación de los casos es realizarla en dos etapas. Una primera, mediante un árbol de decisión en la cual se obtiene un conjunto de casos posibles y una segunda, mediante el algoritmo del vecino más cercano, para seleccionar el mejor del conjunto [5, 55, 82]. Sin embargo, como se explicó en el capítulo I, en esta investigación no se utiliza el árbol de decisión ya que no se tiene un criterio generalmente aceptado para convertir en discretas los índices que constituyen variables continuas. En su lugar, para aumentar la velocidad de recuperación se divide el dominio de aplicación de cada uno de los índices durante la ejecución de la consulta de la forma: (Valor del índice del nuevo problema. porciento de aproximación). Este porciento de aproximación lo establece el diseñador de acuerdo a los requerimientos del diseño que se realiza. El conjunto de transmisiones recuperadas de esta manera, se ordenan de acuerdo al grado de semejanza con el nuevo problema mediante el algoritmo del vecino más cercano. La semejanza entre el nuevo problema y cada uno de los casos se calcula por la siguiente ecuación [1,2.

(38) 81, 86,87]:. (3.1) Donde: S Semejanza entre el nuevo problema y el caso i. wi Peso o importancia relativa (Tabla 2.1). N Cantidad de índices. Función de comparación por índices que se obtiene de la ecuación: (3.2). Donde: ui Valor del índice del caso i en la base de casos. v Valor del índice en el nuevo problema. umínimo, umáximo Valores mínimo y máximo del índice en la base de casos. Con la obtención del conjunto de casos semejantes ordenados en forma descendente de acuerdo al valor de la función de semejanza calculado por la ecuación. 3.3. Fases de reúso, revisión, y retención La fase de reúso consiste en la adaptación de los planos de las ruedas, de forma manual, en el sistema CAD. La fase de revisión no es mas que la comprobación de la geometría y resistencia de la transmisión, también de forma manual, en el sistema CAE..

(39) La fase de reúso comienza con la visualización de los planos de la transmisión de mayor semejanza recuperada. El diseñador, al analizar estos planos, resuelve qué decisión tomar. Puede suceder cualquiera de las siguientes variantes: 1. Una de las transmisiones recuperadas se puede utilizar en las nuevas condiciones de explotación sin realizar modificación alguna. 2. Ninguna de las transmisiones recuperadas se puede utilizar con o sin modificación en las nuevas condiciones de explotación por lo que no queda otra opción que realizar un diseño totalmente nuevo. 3. Una de las transmisiones recuperadas se puede adaptar para ser utilizada en las nuevas condiciones. Esta adaptación se realiza fundamentalmente sobre aquellas variables que no han sido seleccionadas como índices. Así por ejemplo la adaptación del caso recuperado se puede realizar modificando: El ancho de las ruedas. El tipo de unión árbol cubo. El material de las ruedas y su tratamiento térmico. Las dimensiones de los árboles y del cuerpo de las ruedas. La posición de las ruedas respecto a los apoyos. La vida útil. Los coeficientes de corrección. Grado de precisión..

(40) Seguidamente, el nuevo diseño obtenido a partir de la transmisión modificada, se comprueba para verificar su geometría y resistencia (Fase de revisión). Como se puede observar las fases de reúso y revisión estan muy relacionadas. Puede suceder que durante el reúso y la revisión de un mismo caso se pase de una fase a otra varias veces hasta lograr que la transmisión modificada cumpla con los requisitos del nuevo problema. Después de comprobar la geometría y resistencia, el nuevo diseño se almacena en la base de casos (Fase de retención) para su utilización en la solución de nuevos problemas de diseño o sencillamente para su fabricación. 3.4. Estructura general del modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. El análisis realizado hasta ahora se resume en el modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior que se muestra en la figura 3.1.. Descripción del nuevo problema. Sistema basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes SGBDR Base de Búsqueda Interfaz casos de gráfica engranajes Diseños similares Nuevo caso. Sistema CAD Diseño Reúso o seleccionado adaptación. Nuevo caso Solución. Sistema CAE Revisión o comprobación.

(41) Fig. 3.1. Modelo basado en casos para el diseño de engranajes Los valores de los índices, según sea el diseño que se realiza, constituyen la ―Descripción del Nuevo Problema‖. Con ellos, por medio de la ―Interfaz Grafica‖, que forma parte del Sistema de Gestión de Base de Datos Relacional (SGBDR), se accede a la base de casos. Las transmisiones recuperadas, ordenadas de acuerdo al grado de semejanza son mostradas en dicha interfaz. El diseñador selecciona, la transmisión de mayor semejanza obtenida para su adaptación en el sistema CAD. Si la misma se puede utilizar, sin modificación alguna, entonces termina la tarea de diseño. En caso de ser necesario se adapta la transmisión a las nuevas condiciones y seguidamente se comprueba la geometría y resistencia en el sistema CAE. Las fases de reúso y revisión pueden ocurrir más de una vez hasta satisfacer las nuevas condiciones de trabajo. La nueva transmisión obtenida a partir de la recuperada, se almacena en la base de casos, nuevamente por medio de la interfaz gráfica. Así, mediante la combinación de las técnicas CAD CAE y el Razonamiento Basado en Casos, se facilita la reutilización en nuevas aplicaciones de los diseños de estas transmisiones. Los valores de los índices, según sea el tipo de diseño que se realiza, constituyen la descripción del nuevo problema. Con ellos se realiza la búsqueda en la base de casos por medio de la interfaz gráfica programada dentro del sistema CAD CAE. Como sistema CAD CAE se utiliza un software que permite editar los planos de las transmisiones, así como la realización de las comprobaciones geométricas y de resistencia necesarias. La recuperación de los casos se realiza en dos etapas. En la primera, mediante una consulta, se recupera un conjunto de posibles candidatos. Esta consulta ha sido.

(42) concebida de manera que el valor de los índices de los casos recuperados se encuentre dentro del intervalo: El porciento de aproximación lo establece el diseñador de acuerdo a la tarea concreta que se realiza. En dependencia de los software disponibles el modelo descrito anteriormente puede tener algunas modificaciones. Así, por ejemplo en la figura 3.2 se muestra otra versión del modelo concebido en esta investigación para la automatización del sistema basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior para reductores. En este caso, la diferencia fundamental esta en la ubicación de la interfaz gráfica.. Descripción del nuevo problema. Sistema basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes SGBDR Base de Búsqueda Interfaz casos de gráfica engranajes Diseños similares Nuevo caso. Sistema CAD CAE Diseño elegido. Reúso o adaptación. Revisión o comprobación. Nuevo caso Solución. Fig. 3.2. Estructura general de otro posible modelo basado en casos. 3.5. Selección de software Para el modelo mostrado en la figura 3.1, como sistema de gestión de bases de datos relacional para almacenar la base de casos, se utiliza el Software Microsoft Access. La adaptación de las transmisiones recuperadas a las nuevas condiciones.

(43) de trabajo se realiza en el software Autocad Mechanical Desktop [16] y las comprobaciones geométricas y de resistencia en el software Kisssoft [54]. Para el modelo mostrado en la figura 3.2 como sistema de gestión de bases de datos relacional para almacenar la base de casos, se utiliza el Software Microsoft Access. El acceso a la base de casos se produce desde el sistema CAD CAE Autodesk Inventor. Este software al igual que el Microsoft Access ofrece la posibilidad de programar en Visual Basic para aplicaciones la interfaz grafica de los modelos (figuras 3.1 y 3.2). 3.6. Posibles beneficios de la utilización del RBC al diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. La utilización del sistema reporta los siguientes beneficios: Facilita la utilización de una misma transmisión en diferentes aplicaciones: Esto se logra cuando una misma transmisión, sin modificación alguna, cumple con las exigencias de aplicaciones diferentes. De esta forma se facilita la fabricación y la sustitución de las trasmisiones deterioradas durante el mantenimiento. Evita la realización de diseños repetidos: La búsqueda de las transmisiones en la base de casos se realiza a partir de los parámetros geométricos y no de un código de identificación. Esto asegura, que si el diseño de la transmisión fue hecho con anterioridad, entonces, con seguridad se encontrará. Facilita la preparación tecnológica de fabricación de las ruedas (tecnología, dispositivos, máquinas herramienta, herramientas de corte e instrumentos de.

(44) medición): Si la transmisión diseñada es similar a una que ya se fabricó el proceso de manufactura también lo es. Disminuye el tiempo necesario para la elaboración del diseño ya que es más fácil modificar un diseño anterior que iniciar uno ―desde cero‖. También contribuye al aumento de su calidad ya que la base de casos está formada por transmisiones con buen desempeño en la explotación. Pone la experiencia del diseño de este tipo de transmisiones al servicio de todos.. 3.7. Conclusiones parciales Se obtuvo el modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. Este modelo integra la técnica de inteligencia artificial Razonamiento Basado en Casos y los software Microsoft Access, Kisssoft y Auto CAD Mechanical Desktop. De esta manera se le da cumplimiento al objetivo general de esta investigación. La utilización del modelo en un sistema computacional facilita la reutilización de transmisiones diseñadas anteriormente en nuevas aplicaciones así como la preparación tecnológica de su fabricación. También reduce el tiempo de diseño y contribuye al aumento de su calidad..

(45) CONCLUSIONES GENERALES Al estudiar la información relacionada con la aplicación del Razonamiento Basado en Casos en la actividad de diseño mecánico se constató, que aunque es un tema de interés científico actual, no se reporta el empleo con éxito de esta técnica, específicamente en el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior. Con la implementación en un sistema computacional del modelo basado en casos para el diseño de transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior obtenido se facilita la utilización de una misma transmisión en diferentes aplicaciones así como su preparación tecnológica de fabricación. También disminuye el tiempo necesario para la elaboración del diseño y se contribuye al aumento de su calidad..

(46) RECOMENDACIONES. Se recomienda investigar las posibilidades de adaptación automática para las transmisiones por engranajes cilíndricos con contacto exterior reduciendo el dominio de aplicación..

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