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http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19201
Título : | Desarrollo de una aplicación mediante Python para el diseño de árboles de transmisión |
Autor : | Infante Pilco, Bryan Israel |
Director(es): | López Ortiz, Santiago Alejandro |
Tribunal (Tesis): | Aquino Arroba, Sócrates Miguel |
Palabras claves : | TECNOLOGÍA Y CIENCIAS DE LA INGENIERÍA;DISEÑO MECÁNICO;ÁRBOLES DE TRANSMISIÓN;PYTHON (SOFTWARE);RESISTENCIA MECÁNICA;MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS (MEF) |
Fecha de publicación : | 14-jun-2023 |
Editorial : | Escuela Superior Politécnica de Chimborazo |
Citación : | Infante Pilco, Bryan Israel. (2023). Desarrollo de una aplicación mediante Python para el diseño de árboles de transmisión. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba. |
Identificador : | UDCTFM;15T00863 |
Abstract : | The design of transmission shafts is a recurring task for mechanical designers. It can become slow and complicated due to its iterative nature at each stage. This poses a problem in industrial settings, as this time could be allocated to other activities. Therefore, this work aimed to develop an application using the Python programming language for designing fatigue-loaded transmission shafts, considering criteria such as mechanical strength, stiffness verification, and resonance. The waterfall model of the software development life cycle was employed, allowing for the establishment of product requirements, design, implementation, and verification. In the design stage, both the software architecture and mathematical models were addressed. This included force calculations, the finite element method (FEM), its combination with the beam's elastic equation, and critical speed modeling, among others. The implementation was carried out using the Sublime Text 3 text editor and Python programming language. Finally, the verification and validation of the models were performed based on the ASME V&V 10 standard. The confirmation showed a maximum error of 9.06% for deflections, 2.76%, and 1.37% for the Rayleigh-Ritz and Dunkerley critical speeds, respectively. The verification of the calculations demonstrated the convergence of the solutions for discretizations of 4, 8, and 16 elements. On the other hand, the validation indicated an error of 14.0052% between the computational solution and the experimental measurement. In conclusion, an application named "SHAFIB" was developed using Python programming. It is specialized in the design of fatigue-loaded transmission shafts and is capable of addressing design considerations related to mechanical strength, stiffness verification, and resonance. The application has been thoroughly verified and validated. |
Resumen : | El diseño de árboles de transmisión es una labor recurrente para el diseñador mecánico que al ser iterativo en cada una de sus etapas se torna lento y complicado. A nivel industrial esto representa un problema, puesto que este tiempo podría destinarse a otras actividades. Por lo expuesto, el objetivo del presente trabajo fue desarrollar una aplicación mediante el lenguaje de programación Python para el diseño de árboles de transmisión sometidos a fatiga abordando los criterios de resistencia mecánica, verificación por rigidez y resonancia. Para ello, se utilizó el modelo en cascada del ciclo de vida de desarrollo de software que permitió establecer los requerimientos del producto, su diseño, implementación y verificación. En la etapa de diseño se abordó tanto la arquitectura del software como los modelos matemáticos: cálculo de fuerzas, método de elementos finitos y su combinación con la ecuación de la elástica de la viga, modelo de velocidades críticas, entre otros. En cuanto a la implementación, esta se realizó con el editor de texto Sublime Text 3 y Python. Finalmente, se realizó la verificación y validación de los modelos en base al estándar ASME V&V 10. Durante la verificación se calculó un error máximo de 9.06% para deflexiones, 2.76% y 1.37% para las velocidades críticas de Rayleigh-Ritz y Dunkerley respectivamente, la verificación del cálculo demostró convergencia de las soluciones para discretizaciones de 4, 8 y 16 elementos; por otro lado, la validación señaló un error de 14.0052% de la solución computacional respecto a la medición experimental. Es así como se concluye que se ha desarrollado una aplicación denominada “SHAFIB”, a través de lenguaje Python, especializada en el diseño de árboles de transmisión sometidos a fatiga, herramienta capaz de abordar el diseño por resistencia mecánica, su verificación por rigidez y resonancia; debidamente verificada y validada. |
URI : | http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/19201 |
Aparece en las colecciones: | Ingeniero/a Mecánico/a |
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