Modelo matemático del perfil de una leva usando funciones combinadas para simular la fuerza ejercida por el pie al caminar
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Date
2023-06
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Publisher
Universidad Nacional de Trujillo
Abstract
La presente tesis tuvo por finalidad obtener el perfil de leva más óptimo mediante la
comparación de tres configuraciones de diseño, para simular las fuerzas ejercidas por el pie
al caminar utilizando un sistema leva-seguidor. El procedimiento a seguir fue el análisis y
síntesis para el diseño de mecanismos. El mecanismo propuesto consiste en un sistema
leva – seguidor (émbolo) que genera presión para simular la fuerza que se ejerce al
caminar.
Se inició dividiendo el diagrama que establece la fuerza del pie humano en el
caminar en 5 segmentos, mediante el método gráfico se hallan los valores aproximados en
los puntos característicos. Se determinaron las presiones y utilizando la relación presión –
volumen se calcularon los desplazamientos en cada segmento. Utilizando el software
Dynacam, se realizó el ingreso de datos para las 3 configuraciones de diseño (cicloidal,
trapezoidal modificada y senoidal modificada) y obtener las gráficas SVAJ características
para cada una. Con los datos obtenidos se realizó el cálculo de los ángulos de presión y
radios de curvatura, asumiendo valores para el radio primario, la excentricidad y el radio del
rodillo del seguidor.
Se concluyó que la mejor configuración para la simulación de la fuerza del pie al
caminar es el diseño senoidal modificado debido a que presenta ventajas sobre las otras
configuraciones: la uniformidad en la sobre aceleración, una velocidad pico más baja y de
menores medidas en el radio primitivo.
Description
The purpose of this thesis was to obtain the most optimal cam profile by comparing
three design configurations, to simulate the forces exerted by the foot when walking using a
cam-follower system. The procedure to follow was the analysis and synthesis for the design
of mechanisms. The proposed mechanism consists of a cam-follower system (plunger) that
generates pressure to simulate the force exerted when walking.
It began by dividing the diagram that establishes the force of the human foot in
walking into 5 segments, using the graphic method, the approximate values are found at the
characteristic points. The pressures were determined and using the pressure – volume
relationship, the displacements in each segment were calculated. Using the Dynacam
software, data was entered for the 3 design configurations (cycloidal, modified trapezoidal,
and modified sinusoidal) and the characteristics SVAJ graphs were obtained for each one.
With the data obtained, the pressure angles and curvature radii were calculated, assuming
values for the primary radius, the eccentricity and the radius of the follower roller.
It was concluded that the best configuration for the simulation of the force of the foot
when walking is the modified sine design because it presents advantages over the other
configurations: uniformity in jerk, a lower peak speed and fewer measures in the primitive
radius.
Keywords
Modelo matemático del perfil de una leva