Miguel Iglesias

The current work focuses on the use of supervised learning algorithms in order to provide accurate predictions related to the behaviour of a planetary geartransmission used in a wind turbine. Performing accurate predictions of the transmission’s mesh load factor enables designers to make decisions relatedto the tolerances allowed in the transmission manufacturing and mounting processes. In this regard, this study focuses on the impact that the toleranceof some manufacturing errors have in the load sharing, represented by the mesh load factor, of a wind turbine planetary transmission. In order toprovide reliable predictions of the mesh load factor, neural networks are defined and optimized and these results are compared with the ones obtainedfrom applying the Monte Carlo method. Thus, not only Neural Networks are developed to solve this problem, but also the reliability of the predictions isevaluated by different comparison metrics with the actual results obtained from the numerical simulation of a given set of gearboxes. This work provespossible to obtain a 94-95% accuracy in the results with a significant drop in the computational time, more precisely, from over 220,000 seconds to 10seconds by using Neural Networks instead of a numerical model.

En el presente trabajo se exponen las modificaciones en el enfoque pedagógico realizadas en la asignatura optativa “Modelado y Simulación en Diseño de Máquinas” perteneciente al cuarto curso del Grado de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Cantabria, con el fin de hacer frente al absentismo de los alumnos a las clases presenciales, el cual se vio acentuado tras la pandemia de la COVID-19. Se realizaron dos modificaciones sustanciales, las cuales han permanecido en los tres últimos cursos académicos, permitiendo así una comparativa entre diferentes promociones. En primer lugar, se aplicó un enfoque pedagógico mixto, en el que se utilizaron conjuntamente el enfoque de aula invertida y el enfoque tradicional, haciendo que el tiempo de clase presencial fuera más productivo para los estudiantes, consiguiendo una mayor implicación por su parte y ejercitando las competencias digitales (DigComp). En segundo lugar, se propuso un proyecto colaborativo para resolver un problema abierto en grupos de tres o cuatro estudiantes, en el que se ejercitaron las competencias del curso, las competencias emprendedoras (EntreComp) y, en el último grupo, las competencias sostenibles (GreenComp). El aprendizaje mejorado mediante la tecnología fue clave para facilitar el acceso de los alumnos a los conocimientos y contenidos. Para ello, se empleó la herramienta Kaltura por parte del profesorado, ayudando a su vez a la adquisición de las competencias digitales. A partir de la implementación de estas modificaciones, se pudo concluir que el tiempo de clase presencial fue utilizado de forma más eficiente, dado que, por un lado, se ejercitaron niveles cognitivos superiores a los de cursos previos durante las clases presenciales y, por otro lado, se impartieron los contenidos en 8 horas menos respecto a años anteriores, que fueron utilizadas por los alumnos para resolver el proyecto de grupo con la supervisión y guía de los profesores implicados. Por otro lado, se obtuvo retroalimentación del alumnado a partir de encuestas de satisfacción de cada una de las prácticas computacionales realizadas, relacionándolas con el enfoque de aula invertida y con el seguimiento asíncrono de la asignatura, así como una encuesta global realizada el último día de clase. A partir de los resultados se concluyó que los estudiantes se mostraron más comprometidos con las acciones de seguimiento asíncronas que con las actividades de “Aula invertida”.

Este trabajo se enmarca dentro del estudio del comportamiento de transmisiones planetarias de baja velocidad, enfocándose específicamente en su reparto de carga. Las transmisiones de engranajes pueden experimentar numerosas variaciones, ya sea por demanda del diseñador o debido a errores inherentes a su fabricación y montaje. En este contexto, los autores proponen el uso de diferentes técnicas de aprendizaje supervisado para desarrollar herramientas capaces de calcular la distribución de carga y, en consecuencia, el factor de carga de malla de una transmisión planetaria.Partiendo de la definición de diversas transmisiones con diferentes números de planetas o dientes en los engranajes y considerando los estándares establecidos por las normativas para un conjunto de errores de fabricación, se propone el uso de técnicas numéricas avanzadas de aprendizaje supervisado para el entreno de herramientas capaces de modelar y predecir el mesh load factor (Kɣ) de una transmisión planetaria. Con este fin, los autores plantean diferentes modelos de entrenamiento supervisado, que van desde árboles de decisión hasta las redes neuronales, evaluando las ventajas y desventajas de estas herramientas.Además, se analizará la eficiencia del proceso de aprendizaje y la precisión de los resultados obtenidos para el problema planteado, permitiendo alcanzar un equilibrio entre el rendimiento y la eficiencia.

En este trabajo se presenta un análisis estadístico del reparto de carga entre planetas en transmisiones planetarias, representado mediante el “Mesh load factor” (Kɣ). Este estudio da continuidad a investigaciones previas de los autores, en las que se evaluó el impacto de los errores de espesor en los dientes y los errores tangenciales de montaje de los planetas en el portaplanetas. La principal contribución de este trabajo es la extrapolación del análisis a sistemas con un mayor número de planetas y distintas configuraciones, lo que a su vez genera diversas secuencias de engrane. Para ello, se emplea el Método de Monte Carlo, que permite obtener una solución probabilística a partir de un modelo determinístico. En este contexto, el modelo numérico desarrollado previamente por los autores incorpora como variables de entrada valores aleatorios de ambas tipologías de errores, generados mediante una distribución normal definida por un umbral de tolerancia de fabricación equivalente a tres veces su desviación típica. Como resultado se obtiene el parámetro Kɣ, que cuantifica la carga relativa del planeta más solicitado con respecto a su valor teórico en condiciones ideales en las que todos los planetas están cargados equitativamente. A partir de un número representativo de casos, se determina la función de distribución del parámetro Kɣ y se evalúa la probabilidad de que transmisiones planetarias a fabricar no cumplan con los límites establecidos por la norma IEC 61400, específica para su aplicación en aerogeneradores. Finalmente, se analiza la interacción y el efecto combinado de las dos tipologías de errores consideradas, así como la influencia del incremento en el número de planetas y de las distintas secuencias de engrane en el comportamiento del factor Kɣ y, en consecuencia, en el comportamiento global de la transmisión.

The main dimensional errors in stamped parts are caused by the springback phenomenon. Those errors usually lead to assembly difficulties and/or the malfunction of those parts. The objective of this contribution is to give a comprehensive and detailed view of the sheet metal-forming process of an actual industrial part, with the focus on the setup adjustment of the blank-holder force (BHF), using the springback as the determining factor of the manufacturing quality. The complete cycle of the simulation will be detailed from the experimental determination of the model parameters to the correlation with experimental results of the simulated values. Many studies use simple geometries with limited practical application, failing to provide a quantitative understanding of actual springback in industrial processes. This work aims to offer a realistic reference for springback in a real production part, combining numerical prediction during design using a well-established model and experimental measurements in the factory. The simulation, carried out using LS-DYNA, determines the influence of the BHF in the springback observed in the manufacturing process of a gas cooktop part made from non-stable austenitic 1.4301 steel. The material has been modeled using Barlat’s Yld2000, experimentally determining the strain rate-dependent hardening, yield locus and isotropic–kinematic hardening. To validate the model, an experimental campaign has been developed, testing the part with values of BHF within the range of 50 t to 200 t. The results show that the numerical model is able to represent the influence of the BHF on the springback, demonstrating the relation between them.

Planetary gear train is widely used in large heavy-duty machineries such as helicopters and ships due to its large transmission ratio, strong bearing capacity, and small size. In this paper, and the load sharing ratio (LSR) and overall transmission error (TE) of a two-stage double-helical planetary gear train are studied. Firstly, the static balance equations of the double-helical planetary gear train are established. Then, the LSR under different mesh phasing and the overall TE are obtained by solving the equations. Finally, different errors such as pinhole position and eccentricity error are taken into consideration and the influence of errors on load sharing ratio and transmission error are analyzed. The results show that the excitation frequency of transmission error is related to the number of planet gears and mesh phasing and the LSR is related to the mesh phasing, especially to the sequentially phased transmission. It is also concluded that the excitation frequency of the output element of the two stages can be seen as the superposition of the mesh frequencies of each stage and that the studied errors have a significant impact on the LSR and the TE. Keywords: Double-helical planetary gear; Meshing phase; Load Sharing Ratio, Transmission Error. Las transmisiones mediante engranajes planetarios se usan ampliamente en grandes maquinarias de servicio pesado, como helicópteros y barcos, debido a su gran relación de transmisión, gran capacidad de carga y pequeño tamaño. En este artículo, se estudia el reparto de carga (LSR) y el error de transmisión general (TE) de un tren de engranajes planetarios de doble hélice de dos etapas. En primer lugar, se establecen las ecuaciones de equilibrio estático del tren de engranajes planetarios de doble hélice. Posteriormente, el LSR bajo diferentes fases de engrane y el TE general se obtienen resolviendo las ecuaciones. Por último, se tienen en cuenta diferentes errores, como la posición del eje de los planetas para diversas excentricidades, y se analiza la influencia de dichos errores en el reparto de carga y el error de transmisión. Los resultados demuestran que la frecuencia de excitación del error de transmisión está relacionada con el número ramas del planetario, así como con el desfase del engrane, mientras que el LSR está relacionado con la el desfase del engrane, especialmente cuando la transmisión está configurada con desfase secuencial. También se concluye que la frecuencia de excitación del elemento de salida de las dos etapas se puede ver como la superposición de las frecuencias de engrane de cada etapa y que los errores estudiados tienen un impacto significativo en el LSR y el TE. Palabras clave: Engranaje planetario de doble hélice; fase de engrane; reparto de carga, error de transmisión.