Propuesta metodológica para la optimización multiobjetivo del diseño de un mecanismo de piñón de rodillos-cremallera, utilizando técnicas de modelado paramétrico e inteligencia artificial
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Universidad Santo Tomás
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En los sistemas de transmisión de potencia tipo piñón-cremallera convencionales, la geometría de los dientes se basa en el perfil involuta, ampliamente documentado en la literatura técnica por su capacidad para garantizar una relación de velocidad constante bajo condiciones de engrane. No obstante, este perfil presenta limitaciones inherentes, como fricción por deslizamiento, generación de calor y desgaste superficial, factores que comprometen la eficiencia y reducen la vida útil del conjunto. Dichos efectos se intensifican en aplicaciones que demandan alta precisión en el desplazamiento lineal y pérdidas mínimas de energía. Como alternativa, se han propuesto configuraciones con perfiles no involuta, entre ellas la transmisión por rodillos, que favorece el contacto por rodadura, disminuyendo significativamente la fricción y el desgaste, sin sacrificar la suavidad ni la continuidad en la transmisión del movimiento. Sin embargo, la literatura especializada carece de estudios exhaustivos sobre los principios de diseño mecánico aplicables a este tipo de sistemas, lo que limita su adopción en entornos industriales. El presente trabajo plantea una metodología sistemática para el diseño optimizado de mecanismos piñón-cremallera con rodillos, fundamentada en criterios de ingeniería mecánica orientados a maximizar el comportamiento mecánico del sistema.
Abstract
In conventional rack-and-pinion power transmission systems, the tooth geometry is based on the involute profile, which is widely documented in the technical literature for its ability to ensure a constant speed ratio under meshing conditions. However, this profile has inherent limitations, such as sliding friction, heat generation, and surface wear—factors that compromise efficiency and reduce the service life of the assembly. These effects are exacerbated in applications that require high precision in linear motion and minimal energy losses. As an alternative, configurations with non-involute profiles have been proposed, including roller drives, which favor rolling contact, significantly reducing friction and wear without sacrificing smoothness or continuity in motion transmission. However, the technical literature lacks comprehensive studies on the mechanical design principles applicable to this type of system, which limits its adoption in industrial settings. This paper proposes a systematic methodology for the optimized design of roller-type rack-and-pinion mechanisms, based on mechanical engineering criteria aimed at maximizing the system’s mechanical performance.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Machuca Lizarazo ,J. S. y García Barbosa, J. A. (s.f.) , Propuesta Metodológica para la Optimización Multiobjetivo del Diseño de un Mecanismo de Piñón de Rodillos-Cremallera, Utilizando Técnicas de Modelado Paramétrico e Inteligencia Artificial.[Trabajo de Grado en modalidad de artículo, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional
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