DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE EN EL LENGUAJE JAVA PARA EL CÁLCULO DE ENGRANES RECTOS Y HELICOIDALES PARALELOS

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1 DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE EN EL LENGUAJE JAVA PARA EL CÁLCULO DE ENGRANES RECTOS Y HELICOIDALES PARALELOS CRISTIAM GILBERTO COMETTA CONDE UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRÓNICA BOGOTÁ D.C

2 DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN DE SOFTWARE EN EL LENGUAJE JAVA PARA EL CÁLCULO DE ENGRANES RECTOS Y HELICOIDALES PARALELOS CRISTIAM GILBERTO COMETTA CONDE Proyeco de Grado coo requisio para opar al íulo de Ingeniero Mecarónico. ING. BALDOMERO MENDEZ Direcor C.S.P. PATRICIA CARREÑO MORENO Asesora Meodológica UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERIA MECATRÓNICA BOGOTÁ D.C

3 Noa de acepación Fira del Presidene del Jurado Fira del Jurado Fira del Jurado Fira asesor Meodológico Bogoá, 10 de ayo de

4 Ese rabajo esa dedicado a odas las personas que e apoyaron para la realización de esa propuesa, y en el ranscurso de i carrera profesional. A i adre Silvia Coea, is heranos Silvia Caalina y Carlos Gilbero quienes e apoyaron en odo oeno, especialene a i adre quien a pesar de odos los obsáculos que heos enido, e apoyó de odas las foras posibles para ser la persona que ahora soy. A i abuelo que en paz descanse Gilbero Coea, quien fue una gran persona, a quien en gran edida le debo el honor de podere llaar Ingeniero Mecarónico. 4

5 AGRADECIMIENTOS Expreso i ás senido agradeciieno a Dios, por habere dado esa gran oporunidad ano profesional coo personal. Quiero agradecer de anera especial al Insiuo de Merología Aleán Physikalisch-Technische Bundesanal y a i jefe el ingeniero Frank Härig, quien e dio su apoyo para la presenación de esa propuesa coo i proyeco de grado para alcanzar la ea de graduare coo Ingeniero Mecarónico, adeás de ofrecere una oporunidad laboral para coenzar con pie derecho i experiencia profesional. Al ingeniero Baldoero Méndez y al ingeniero Gabriel Jaie Cardona por su apoyo y su gran oivación. A la profesora Paricia Carreño por su apoyo y colaboración coo asesora eodológica. A odos los profesores de la Universidad de San Buenavenura que e guiaron por el ranscurso de i carrera, gracias por su dedicación, su orienación y su nivel de exigencia, a los que les puedo decir de anera uy cordial y aigable por favor sigan olesando con rabajos coplicados. 5

6 CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ANTECEDENTES DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS Objeivo General Objeivos Específicos ALCANCES Y LIMITACIONES Alcances Liiaciones MARCO DE REFERENCIA MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL Engranes Recos Engranes Helicoidales Paralelos Inroducción a la Prograación Orienada a Objeos Fundaenos de Java Clases y Objeos 33 6

7 2.1.6 Herencia Operaciones Avanzadas en las Clases MARCO NORMATIVO METODOLOGÍA ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN LÍNEA DE CAMPO DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DESARROLLO INGENIERIL DESARROLLO DE LAS DOS PRIMERAS SÚPER CLASES DEFINICIÓN DE LOS NOMBRES DE LAS VARIABLES A USAR DEFINICIÓN DE LOS CONSTRUCTORES Y MÉTODOS QUE SE USARAN EN LAS SÚPER CLASES DESARROLLO DE LAS TRES PRIMERAS CLASES DONDE ESTÁN DEFINIDAS INDIVIDUALMENTE n, Y ß DESARROLLO DE LA CLASE PARA PROBAR EL FUNCIONAMIENTO DEL SOFTWARE DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO HASTA EL MOMENTO DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS QUE SE DESEAN CALCULAR CON SUS RESPECTIVAS ECUACIONES IMPLEMENTACIÓN DE LAS CLASES DONDE SE DEFINIRÁN INDIVIDUALMENTE d, z, Y x CONTENIDO FINAL DE TODAS LAS CLASES COMPORTAMIENTO DEL SOFTWARE 80 7

8 5. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS CONCLUSIONES 91 BIBLIOGRAFÍA 92 ANEXOS 93 8

9 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Palabras reservadas de Java 28 Tabla 2. Operadores de Java 29 Tabla 3. Foraos de coenario de Java 30 Tabla 4. Esado de las banderas una vez inicializado el sofware 66 Tabla 5. Esado de las banderas al oeno de calcular a 67 Tabla 6. Ecuaciones para calcular el Módulo noral, Tabla 7. Ecuaciones para calcular el Módulo ransversal, n Tabla 8. Ecuaciones para calcular el Ángulo de hélice, ß (Bea). 72 Tabla 9. Ecuaciones para calcular el Diáero de referencia, d. 73 Tabla 10. Ecuaciones para calcular el Núeros de dienes, z. 73 Tabla 11. Ecuaciones para calcular el Ángulo de avance del cilindro de referencia,. 74 Tabla 12. Ecuaciones para calcular Módulo axial, x. 74 Tabla 13. Ecuaciones para calcular el Módulo básico, b. 75 Tabla 14. Ecuaciones para calcular el Ángulo de presión noral, n. 75 Tabla 15. Ecuaciones para calcular el Ángulo de presión,. 76 Tabla 16. Ecuaciones para calcular el Diáero base, d b. 77 9

10 LISTA DE GRÁFICOS Pág. Gráfico 1. Ejeplo de árbol de herencia 24 Gráfico 2. Ejeplo de un árbol de herencia 41 Gráfico 3. Coporaieno del sofware 65 Gráfico 4. Diagraa de flujo del funcionaieno del sofware 80 Gráfico 5. Diagraa de flujo del ingreso de valores. 81 Gráfico 6. Diagraa de flujo del cálculo de valores

11 GLOSARIO CONST.NONSD: bandera esablecida en una clase predeerinada ( Cons ) por el Insiuo de Merología Aleán cuyo valor nuérico es igual a , el nobre de esa bandera significa que alacena una consane sin senido de ipo doble, que es usada coúnene para inicializar las variables usadas. CONST.NONSI: bandera esablecida en una clase predeerinada ( Cons ) por el Insiuo de Merología Aleán cuyo valor nuérico es igual a , el nobre de esa bandera significa que alacena una consane sin senido de ipo enero, que es usada coúnene para inicializar las variables usadas. DOUBLE.MAX_VALUE: bandera esablecida en una clase predeerinada en java cuyo valor nuérico es igual a E

12 INTRODUCCIÓN Coo es bien sabido por la ayoría del undo, Aleania es uno de los países líderes en ecnología y su indusria es una de las ás fueres a nivel undial; copañías ulinacionales coo Bosch, BMW, Mercedez Benz, Porsche, Sieens, Henkel, ec., han deosrado que a pesar de los fueres golpes que sufrió el país gerano a causa de las dos guerras undiales, no han sido un ipedieno para su creciieno cienífico y ecnológico. Para el soseniieno del vanguardiso ecnológico aleán, es necesaria adeás de una gran inversión en la educación, abién una gran inversión en siseas de reconociieno de calidad de ala precisión, por eso el Insiuo de Merología Aleán Physikalisch-Technische Bundesanal encargado de expedir cerificados de calidad, esá copueso de aquinarias y écnicas de edición de úlia ecnología; eniendo en cuena que una de las foralezas de la indusria aleana es la consrucción de aquinaria, y que una de las principales pares de cualquier áquina son los engranajes que el Insiuo de Merología Aleán ha desarrollado durane años aneriores, sofware para el cálculo de las variables que coprenden esos eleenos, para ponerlos a disposición del público en general. Aprovechando que en el es de junio del presene año se realizará un encuenro de epresas en dicho insiuo, el Insiuo de Merología Aleán ha oado la decisión de realizar ora versión del Involue Calculaor (nobre que se le ha designado al sofware para el cálculo de variables de engranajes), para ser osrado a las copañías que asisirán a dicho eveno. 12

13 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES En el año 2006 fue desarrollado por el joven invesigador polaco Rober Kupiec un sofware en el lenguaje JAVA, el cual consisía en una inerfaz gráfica en la que se podía ingresar valores de variables de los engranes, calculando los valores resanes en el caso de que algún valor no hubiera sido escrio, o de haber sido ingresado odos los daos, se osraría la diferencia que hay enre el dao ingresado y el dao calculado. 1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Durane años aneriores han sido desarrolladas varias aplicaciones de sofware para el cálculo de paráeros de engranajes por pare del Insiuo de Merología Aleán, la úlia de esas aplicaciones de sofware fue Involue Calculaor la cual fue desarrollada en el año 2006, por lo que es una aplicación obsolea para ser presenada por el Insiuo de Merología Aleán en el encuenro de copañías del presene año, ane eso, dicho Insiuo oó la decisión de iniciar el desarrollo de una nueva versión de dicha aplicación de sofware, con lo que consecueneene se planeó el siguiene problea: Cuáles son las caracerísicas écnicas y funcionales de una aplicación de sofware para el cálculo de engranes, una aplicación que calcule odas las variables necesarias para el diseño de un engranaje a parir de unas pocas y reconozca úliples incongruencias que se puedan enconrar en los paráeros de enrada? 13

14 1.3 JUSTIFICACIÓN La aplicación de sofware que posee el Insiuo de Merología Aleán para calcular paráeros de engranajes fue desarrollado en el año 2006, por lo que es considerado coo obsoleo por dicho insiuo, por lo ano es necesario desarrollar una nueva aplicación de sofware que cupliera esa función a parir de un nuevo proceso de cálculo, aprovechando la experiencia que posee ese insiuo. El Insiuo de Merología Aleán proyeca esa aplicación coo una gran herraiena para el cálculo de paráeros de engranajes, la cual servirá para la idenificación y corrección de posibles errores o incongruencias en los valores nuéricos de los paráeros de los engranajes y será puesa a disposición a la indusria aleana. Ese proyeco significara un gran ipulso en la carrera profesional del aluno de la Universidad de San Buenavenura que esá en el desarrollo de dicho sofware para darse a conocer, gracias a un encuenro de epresas que se desarrollara en Insiuo de Merología Aleán, donde uno de los evenos será la presenación de ese proyeco por pare de ese esudiane. 14

15 1.4 OBJETIVOS Objeivo General Desarrollar una aplicación de sofware en el lenguaje de prograación Java, para el cálculo de paráeros de engranajes recos y helicoidales paralelos, de acuerdo a los requeriienos del Insiuo de Merología Aleán Objeivos Específicos Analizar los requeriienos funcionales y de variables exigidos por el Insiuo de Merología Aleán. Diseñar la eodología que regirá la aplicación de sofware. Ipleenar el algorio. Probar los posibles casos de enrada. Analizar los resulados. 15

16 1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES Alcances: El proyeco culina con la presenación de una pare del sofware en la que se calcularán siee paráeros de los engranajes recos y helicoidales paralelos según exigencias del Insiuo de Merología Aleán, con sus respecivas siulaciones Liiaciones: Ese proyeco esá liiado por el iepo dado que la exigencia del Insiuo de Merología Aleán es que ese sofware sea desarrollado en seis eses y la prácica solaene conepla la esadía por res eses. 16

17 2. MARCO DE REFERENCIA 2.1 MARCO TEÓRICO - CONCEPTUAL Engranes Recos: En casi odas las áquinas hay ransisión de oviieno de roación de un eje a oro. Los engranes (o ruedas denadas) consiuyen uno de los ejores edios disponibles para hacerlo. Cuando se piensa en que los engranes del diferencial de un auoóvil, por ejeplo, rabajan en un recorrido de cien il illas o ás, anes de que se necesie reeplazarlos o cuando se considera el oal de vuelas o revoluciones que han dado, se aprecia el hecho de que el diseño y la fabricación de esos eleenos es algo verdaderaene noable. Por lo general no se adviere que coplicados han llegado a ser el diseño, análisis y fabricación de engranes; eso se debe a que son eleenos de áquinas de uso uy frecuene y exenso Noenclaura: Los engranes recos se eplean para ransiir oviieno de roación enre ejes paralelos. Su conorno es de fora cilíndrica circular y sus dienes son paralelos al eje de roación. 17

18 Iagen 1. Noenclaura de los dienes de los engranajes. Fuene: SHIGLEY, Joseph Edgard, MITCHELL, Larry D. Diseño en Ingeniería Mecánica. Ediorial McGRAWHILL, Pág Acción conjugada: Al acuar enre sí para ransiir el oviieno de roación, los dienes de engranes conecados acúan de odo seejane a las levas. Cuando los perfiles de los dienes se diseñan de odo que produzcan una relación consane de velocidades angulares durane su funcionaieno de conaco, se dice que ienen acción conjugada. En eoría, por lo enos, puede seleccionarse arbirariaene un perfil para un diene y luego hallar el perfil de dienes en el engrane copañero que producirá acción conjugada. Uno de las soluciones posibles la da el perfil llaado envolvene (o involua) que, con algunas excepciones, es el de uso universal para dienes de engranes Engranes Helicoidales Paralelos: En la siguiene figura se ilusran los engranes helicoidales uilizados para ransiir oviienos enre los ejes paralelos. El ángulo de hélice es el iso en cada engrane, pero uno debe ener una hélice a la derecha y el oro, una a la izquierda. 18

19 Iagen 2. Un par de engranajes helicoidales. Fuene: Ibid El conaco inicial de los dienes de engranes recos es una línea que se exiende a lo largo de oda la cara del diene. El conaco inicial de los dienes de engranes helicoidales es un puno, el cual se conviere en una línea cuando los dienes hacen ás conaco. En los engranes la línea de conaco es paralela al eje de roación; en los helicoidales esa es una diagonal a ravés de la cara del diene. Es esa conexión gradual enre los dienes y la ransisión suave de la carga de uno a oro lo que da a los engranes helicoidales la capacidad de ransiir cargas pesadas a alas velocidades. Debido a la nauraleza del conaco enre engranes helicoidales la relación de conaco es de iporancia enor y el área de conaco, que es proporcional al ancho de cara del engrane, es la verdaderaene significaiva. 19

20 Algunas definiciones de los paráeros de los engranajes según ISO 21771:2007: Ángulo de hélice, ß : es el ángulo enre la angene a una hélice de referencia y la línea de referencia del cilindro sobre el puno de conaco a ravés de la angene. Ángulo de presión, : es el ángulo agudo enre la angene a la involua en su puno de inersección con el círculo de referencia y el radio a ravés de ese puno de inersección d Diáero base, b : el círculo de base es la inersección del cilindro de base con un plano de la sección ransversal. Ángulo de presión noral, n : el ángulo de inclinación en el cilindro de referencia es el ángulo de presión noral Módulo básico, b : el ódulo noral de la archa cilíndrica se encuenra coo el ódulo de la nora básica perfil de diene de creallera (series de Módulo ISO 54). Ángulo de avance del cilindro de referencia, : es el ángulo en el que cruza el plano noral al eje del engranaje. abién es el ángulo enre la angene a una referencia a una hélice de referencia (línea de referencia del flanco) y la sección de referencia a ravés del puno de conaco angene. Núeros de dienes, z : Nuero de dienes de un engranaje. Diáero de referencia, d : El diáero de referencia es deerinado por: z n d z cos Módulo: El Módulo de una creallera básica se define coo la división enre el paso de la creallera y pi ( ). 20

21 Módulo ransversal: Para engranajes recos el Módulo ransversal es igual al Módulo noral y para engranajes helicoidales se encuenra de la siguiene anera: n cos Módulo axial: Para engranajes helicoidales se encuenra de la siguiene anera: n n x sen cos an Inroducción A La Prograación Orienada A Objeos Prograación Orienada A Objeos: La orienación a objeos es un paradiga de prograación que facilia la creación de sofware de calidad por sus facores que poencian el aneniieno, la exensión y la reuilización del sofware generado bajo ese paradiga. La prograación orienada a objeos raa de aoldarse al odo de pensar del hobre y no al de la áquina. Eso es posible gracias a la fora racional con la que se anejan las absracciones que represenan las enidades del doinio del problea, y a propiedades coo la jerarquía o el encapsulaieno. El eleeno básico de ese paradiga no es la función (eleeno básico de la prograación esrucurada), sino un ene denoinado objeo. Un objeo es la represenación de un concepo para un prograa, y coniene oda la inforación necesaria para absraer dicho concepo: los daos que describen su esado y las operaciones que pueden odificar dicho esado, y deerinan las capacidades del objeo. Java incorpora el uso de la orienación a objeos coo uno de los pilares básicos de su lenguaje Los Objeos: Podeos definir objeo coo el "encapsulaieno de un conjuno de operaciones (éodos) que pueden ser invocados exernaene, y de un esado que recuerda el efeco de los servicios" 1. 1 PIATTIN, Mario, CALVO-MANZANO, José A., CEVERA, Joaquín y FERNANDEZ, Luis. Análisis y diseño deallado de Aplicaciones inforáicas de gesión. RA-MA

22 Un objeo adeás de un esado inerno, presena una inerfaz para poder ineracuar con el exerior. Es por eso por lo que se dice que en la prograación orienada a objeos "se unen daos y procesos", y no coo en su predecesora, la prograación esrucurada, en la que esaban separados en fora de variables y funciones. Un objeo consa de: Tiepo de vida: La duración de un objeo en un prograa siepre esá liiada en el iepo. La ayoría de los objeos sólo exisen durane una pare de la ejecución del prograa. Los objeos son creados ediane un ecaniso denoinado insanciación, y cuando dejan de exisir se dice que son desruidos. Esado: Todo objeo posee un esado, definido por sus aribuos. Con él se definen las propiedades del objeo, y el esado en que se encuenra en un oeno deerinado de su exisencia. Coporaieno: Todo objeo ha de presenar una inerfaz, definida por sus éodos, para que el reso de objeos que coponen los prograas puedan ineracuar con él. El equivalene de un objeo en el paradiga esrucurado sería una variable. Así iso la insanciación de objeos equivaldría a la declaración de variables, y el iepo de vida de un objeo al ábio de una variable Las Clases: Las clases son absracciones que represenan a un conjuno de objeos con un coporaieno e inerfaz coún. Podeos definir una clase coo "un conjuno de cosas (físicas o absracas) que ienen el iso coporaieno y caracerísicas... Es la ipleenación de un ipo de objeo (considerando los objeos coo insancias de las clases)" 1. Una clase no es ás que una planilla para la creación de objeos. Cuando se crea un objeo (insanciación) se ha de especificar de qué clase es el objeo insanciado, para que el copilador coprenda las caracerísicas del objeo. Las clases presenan el esado de los objeos a los que represenan ediane variables denoinadas aribuos. Cuando se insancia un objeo el copilador crea en la eoria dináica un espacio para anas variables coo aribuos enga la clase a la que perenece el objeo. 22

23 Los éodos son las funciones ediane las que las clases represenan el coporaieno de los objeos. En dichos éodos se odifican los valores de los aribuos del objeo, y represenan las capacidades del objeo (en uchos exos se les denoina servicios). Desde el puno de visa de la prograación esrucurada, una clase se aseejaría a un ódulo, los aribuos a las variables globales de dicho ódulo, y los éodos a las funciones del ódulo Modelo De Objeos: Exisen una serie de principios fundaenales para coprender cóo se odeliza la realidad al crear un prograa bajo el paradiga de la orienación a objeos. Esos principios son: la absracción, el encapsulaieno, la odularidad, la jerarquía, el paso de ensajes y el poliorfiso. Principio de Absracción: Mediane la absracción la ene huana odeliza la realidad en fora de objeos. Para ello busca parecidos enre la realidad y la posible ipleenación de objeos del prograa que siulen el funcionaieno de los objeos reales. Los seres huanos no pensaos en las cosas coo un conjuno de cosas enores; por ejeplo, no veos un cuerpo huano coo un conjuno de células. Los huanos enendeos la realidad coo objeos con coporaienos bien definidos. No necesiaos conocer los dealles de porqué ni cóo funcionan las cosas; sipleene soliciaos deerinadas acciones en espera de una respuesa; cuando una persona desea desplazarse, su cuerpo le responde coenzando a cainar. Pero la absracción huana se gesiona de una anera jerárquica, dividiendo sucesivaene siseas coplejos en conjunos de subsiseas, para así enender ás fácilene la realidad. Esa es la fora de pensar que la orienación a objeo inena cubrir. Principio de Encapsulaieno: El encapsulaieno perie a los objeos elegir qué inforación es publicada y qué inforación es oculada al reso de los objeos. Para ello los objeos suelen presenar sus éodos coo inerfaces públicas y sus aribuos coo daos privados e inaccesibles desde oros objeos. Para periir que oros objeos consulen o odifiquen los aribuos de los objeos, las clases suelen presenar éodos de acceso. De esa anera el 23

24 acceso a los daos de los objeos es conrolado por el prograador, eviando efecos laerales no deseados. Con el encapsulado de los daos se consigue que las personas que uilicen un objeo sólo engan que coprender su inerfaz, olvidándose de cóo esá ipleenada, y en definiiva, reduciendo la coplejidad de uilización. Principio de Modularidad: Mediane la odularidad, se propone al prograador dividir su aplicación en varios ódulos diferenes (ya sea en fora de clases, paquees o biblioecas), cada uno de ellos con un senido propio. Esa fragenación disinuye el grado de dificulad del problea al que da respuesa el prograa, pues se afrona el problea coo un conjuno de probleas de enor dificulad, adeás de faciliar la coprensión del prograa. Principio de Jerarquía: La ayoría de nosoros ve de anera naural nuesro undo coo objeos que se relacionan enre sí de una anera jerárquica. Por ejeplo, un perro es un aífero, y los aíferos son aniales, y los aniales seres vivos... Del iso odo, las disinas clases de un prograa se organizan ediane la jerarquía. La represenación de dicha organización da lugar a los denoinados arboles de herencia: Gráfico 1. Ejeplo de árbol de herencia Fuene: UNIVERSIDAD DE BURGOS, GUÍA DE INICIACION AL LENGUAJE JAVA. Versión Pág

25 Mediane la herencia una clase hija puede oar deerinadas propiedades de una clase padre. Así se siplifican los diseños y se evia la duplicación de código al no ener que volver a codificar éodos ya ipleenados. Al aco de oar propiedades de una clase padre se denoina heredar. Principio del Paso de Mensajes: Mediane el denoinado paso de ensajes, un objeo puede soliciar de oro objeo que realice una acción deerinada o que odifique su esado. El paso de ensajes se suele ipleenar coo llaadas a los éodos de oros objeos. Desde el puno de visa de la prograación esrucurada, eso correspondería con la llaada a funciones. Principio de Poliorfiso: Poliorfiso quiere decir "un objeo y uchas foras". Esa propiedad perie que un objeo presene diferenes coporaienos en función del conexo en que se encuenre. Por ejeplo un éodo puede presenar diferenes ipleenaciones en función de los arguenos que recibe, recibir diferenes núeros de paráeros para realizar una isa operación, y realizar diferenes acciones dependiendo del nivel de absracción en que sea llaado Relaciones Enre Objeos: Durane la ejecución de un prograa, los diversos objeos que lo coponen han de ineracuar enre sí para lograr una serie de objeivos counes. Exisen varios ipos de relaciones que pueden unir a los diferenes objeos, pero enre ellas desacan las relaciones de: asociación, odo/pare, y generalización/especialización. Relaciones de Asociación: Serían relaciones generales, en las que un objeo realiza llaadas a los servicios (éodos) de oro, ineracuando de esa fora con él. Represenan las relaciones con enos riqueza seánica. Relaciones de Todo/Pare: Muchas veces una deerinada enidad exise coo conjunción de oras enidades, coo un congloerado de ellas. La orienación al objeo recoge ese ipo de relaciones coo dos concepos; la agregación y la coposición. En ese ipo de relaciones un objeo coponene se inegra en un objeo copueso. La diferencia enre agregación y coposición es que ienras 25

26 que la coposición se eniende que dura durane oda la vida del objeo coponedor, en la agregación no iene por qué ser así. Eso se puede ipleenar coo un objeo (objeo copueso) que cuena enre sus aribuos con oro objeo disino (objeo coponene). Relaciones de Generalización/Especialización: A veces sucede que dos clases ienen uchas de sus pares en coún, lo que noralene se absrae en la creación de una ercera clase (padre de las dos) que reúne odas sus caracerísicas counes. El ejeplo ás exendido de ese ipo de relaciones es la herencia, propiedad por la que una clase (clase hija) recoge aquellos éodos y aribuos que una segunda clase (clase padre) ha especificado coo "heredables". Ese ipo de relaciones es caracerísico de la prograación orienada a objeos. En realidad, la generalización y la especialización son diferenes perspecivas del iso concepo, la generalización es una perspeciva ascendene (buo-up), ienras que la especialización es una perspeciva descendene (op-down) Fundaenos De Java Inroducción: De al fora que puede ser considerado coo un C++ nuevo y odernizado o bien coo un C++ al que se le han apuado eleenos heredados del lenguaje esrucurado C Tokens: Un oken es el eleeno ás pequeño de un prograa que es significaivo para el copilador. Esos okens definen la esrucura de Java. Cuando se copila un prograa Java, el copilador analiza el exo, reconoce y eliina los espacios en blanco y coenarios y exrae okens individuales. Los okens resulanes se copilan, raduciéndolos a código de bye Java, que es independiene del sisea e inerpreable denro de un enorno Java. Los códigos de bye se ajusan al sisea de áquina virual Java, que absrae las diferencias enre procesadores a un procesador virual único. Los okens Java pueden subdividirse en cinco caegorías: Idenificadores, palabras clave, consanes, operadores y separadores. 26

27 Idenificadores: Los idenificadores son okens que represenan nobres asignables a variables, éodos y clases para idenificarlos de fora única ane el copilador y darles nobres con senido para el prograador. Todos los idenificadores de Java diferencian enre ayúsculas y inúsculas (Java es Case Sensiive o Sensible a ayúscula) y deben coenzar con una lera, un subrayado (_) o síbolo de dólar ($). Los caraceres poseriores del idenificador pueden incluir las cifras del 0 al 9. Coo nobres de idenificadores no se pueden usar palabras claves de Java. Adeás de las resricciones encionadas exisen propuesas de esilo. Es una prácica esándar de Java denoinar: Las clases: Clase o MiClase. Las inerfaces: Inerfaz o MiInerfaz. Los éodos: eodo() o eodolargo(). Las variables: alura o aluramadia. Las consanes: CONSTANTE o CONTANTE_LARGA. Los paquees: java.paquee.subpaquee. Sin enrar en ás dealle en la siguiene línea de código se puede apreciar la declaración de una variable enera (in) con su correspondiene idenificador: in aluramedia; Palabras claves: Las palabras claves son aquellos idenificadores reservados por Java para un objeivo deerinado y se usan sólo de la fora liiada y específica. Java iene un conjuno de palabras clave ás rico que C o que C++, por lo que sí esá aprendiendo Java con conociienos de C o C++, asegúrese de que presa aención a las palabras clave de Java. Las siguienes palabras son palabras reservadas de Java: 27

28 Tabla 1. Palabras reservadas de Java absrac boolean break bye byvalue case cas cach char class cons coninue defaul do double else exends false final finally floa for fuure generic goo if ipleens ipor inner insanceof in inerface long naive new null operaor ouer package privae proeced public res reurn shor saic super swich syncroniced his hrow hrows ransien rue ry var void volaile while Fuene: Ibid. Pág.38. Las palabras subrayadas son palabras reservadas pero no se uilizan. La definición de esas palabras clave no se ha revelado, ni se iene un calendario respeco a cuándo esará alguna de ellas en la especificación o en alguna de las ipleenaciones de Java. Lierales y consanes: Los lierales son sinaxis para asignar valores a las variables. Cada variable es de un ipo de daos concreo, y dichos ipos de daos ienen sus propios lierales. Mediane deerinados odificadores (saic y final) podreos crear variables consanes, que no odifican su valor durane la ejecución de un prograa. Las consanes pueden ser nuéricas, booleanas, caraceres (Unicode) o cadenas (Sring). Las cadenas, que conienen úliples caraceres, aún se consideran consanes, aunque esán ipleenadas en Java coo objeos. Veaos un ejeplo de consane declarada por el usuario: final saic in ALTURA_MAXIMA = 200; Se puede observar que uilizaos final saic, para que la variable sea oal y absoluaene invariable. 28

29 Operadores: Conocidos abién coo operandos, indican una evaluación o copuación para ser realizada en objeos o daos, y en definiiva sobre idenificadores o consanes. Los operadores adiidos por Java son: Tabla 2. Operadores de Java + ^ <= ++ %= >>>= - ~ >= - &=. * && << == <<= [ / >> += ^= ] %! >>> =!= ( & < *= ) >!! /= >> Fuene: Ibid. Separadores: Se usan para inforar al copilador de Java de cóo esán agrupadas las cosas en el código. Los separadores adiidos por Java son: { }, : ; Coenarios y espacios en blanco: El copilador de Java reconoce y eliina los espacios en blanco, abuladores, reornos de carro y coenarios durane el análisis del código fuene. Los coenarios se pueden presenar en res foraos disinos: 29

30 Tabla 3. Foraos de coenario de Java Forao /*coenario*/ //coenario /**coenario*/ Uso Se ignoran odos los caraceres enre /* */. Proviene del C Se ignoran odos los caraceres derás de // hasa el fin de línea. Proviene del C++ Los iso que /* */pero se podrán uilizar para docuenación auoáica Fuene: Ibid. Pág. 39 Por ejeplo la siguiene línea de código presena un coenario: in aluraminia = 150; // No enos de 150 ceníeros Expresiones: Los operadores, variables y las llaadas a éodos pueden ser cobinados en secuencias conocidas coo expresiones. El coporaieno real de un prograa Java se logra a ravés de expresiones, que se agrupan para crear senencias. Una expresión es una serie de variables, operadores y llaadas a éodos (consruida confore a la sinaxis del lenguaje) que se evalúa a un único valor. Enre oras cosas, las expresiones son uilizadas para realizar cálculos, para asignar valores a variables, y para ayudar a conrolar la ejecución del flujo del prograa. La area de una expresión se copone de dos pares: realiza el cálculo indicado por los eleenos de la expresión y devuelve el valor obenido coo resulado del cálculo. Los operadores devuelven un valor, por lo que el uso de un operador es una expresión. Por ejeplo, la siguiene senencia es una expresión: in conador=1; conador++; 30

31 La expresión conador++ en ese caso paricular se evalúa al valor 1, que era el valor de la variable conador anes de que la operación ocurra, pero la variable conador adquiere un valor de 2. El ipo de daos del valor devuelo por una expresión depende de los eleenos uilizados en la expresión. La expresión conador++ devuelve un enero porque ++ devuelve un valor del iso ipo que su operando y conador es un enero. Oras expresiones devuelven valores booleanos, cadenas... Una expresión de llaada a un éodo se evalúa al valor de reorno del éodo; así el ipo de dao de la expresión de llaada a un éodo es el iso que el ipo de dao del valor de reorno de ese éodo. Ora senencia ineresane sería: in.read( )!= -1 // in es un flujo de enrada Esa senencia se copone de dos expresiones: 1. La priera expresión es una llaada al éodo in.read() El éodo in.read() ha sido declarado para devolver un enero, por lo que la expresión in.read() se evalúa a un enero. 2. La segunda expresión conenida en la senencia uiliza el operador!=, que coprueba si dos operandos son disinos. En la senencia en cuesión, los operandos son in.read() y -1. El operando in.read() es válido para el operador _ porque in.read() es una expresión que se evalúa a un enero, así que la expresión in.read()!=-1 copara dos eneros. El valor devuelo por esa expresión será verdadero o falso dependiendo del resulado de la lecura del fichero in. Coo se puede observar, Java perie consruir senencias (expresiones copuesas) a parir de varias expresiones ás pequeñas con al que los ipos de daos requeridos por una pare de la expresión concuerden con los ipos de daos de la ora Bloques y Ábio: En Java el código fuene esá dividido en pares separadas por llaves, denoinas bloques. Cada bloque exise independiene de lo que esá fuera de él, agrupando en su inerior senencias (expresiones) relacionadas. 31

32 Desde un bloque exerno parece que odo lo que esá denro de llaves se ejecua coo una senencia. Pero, qué es un bloque exerno?. Eso iene explicación si enendeos que exise una jerarquía de bloques, y que un bloque puede conener uno o ás subbloques anidados. El concepo de ábio esá esrechaene relacionado con el concepo de bloque y es uy iporane cuando se rabaja con variables en Java. El ábio se refiere a cóo las secciones de un prograa (bloques) afecan el iepo de vida de las variables. Toda variable iene un ábio, en el que es usada, que viene deerinado por los bloques. Una variable definida en un bloque inerno no es visible por el bloque exerno. Las llaves de separación son iporanes no sólo en un senido lógico, ya que son la fora de que el copilador diferencie dónde acaba una sección de código y dónde coienza ora, sino que ienen una connoación eséica que facilia la lecura de los prograas al ser huano. Así iso, para idenificar los diferenes bloques se uilizan sangrías. Las sangrías se uilizan para el prograador, no para el copilador. La sangría (abién denoinada indenación) ás adecuada para la eséica de un prograa Java son dos espacios: { } // Bloque exerno in x = 1; { // Bloque inerno invisible al exerior in y = 2; } x = y; // Da error: Y fuera de ábio 32

33 2.1.5 Clases Y Objeos Definición De Una Clase Inroducción: El eleeno básico de la prograación orienada a objeos en Java es la clase. Una clase define la fora y coporaieno de un objeo. Para crear una clase sólo se necesia un archivo fuene que conenga la palabra clave reservada class seguida de un idenificador legal y un bloque deliiado por dos llaves para el cuerpo de la clase. class MiPuno { } Un archivo de Java debe ener el iso nobre que la clase que coniene, y se les suele asignar la exensión.java Por ejeplo la clase MiPuno se guardaría en un fichero que se llaase MiPuno.java. Hay que ener presene que en Java se diferencia enre ayúsculas y inúsculas; el nobre de la clase y el de archivo fuene han de ser exacaene iguales. Aunque la clase MiPuno es sinácicaene correca, es lo que se viene a llaar una clase vacía, es decir, una clase que no hace nada. Las clases ípicas de Java incluirán variables y éodos de insancia. Los prograas en Java copleos consarán por lo general de varias clases de Java en disinos archivos fuene. Una clase es una planilla para un objeo. Por lo ano define la esrucura de un objeo y su inerfaz funcional, en fora de éodos. Cuando se ejecua un prograa en Java, el sisea uiliza definiciones de clase para crear insancias de las clases, que son los objeos reales. Los érinos insancia y objeo se uilizan de anera indisina. La fora general de una definición de clase es: class Nobre_De_Clase { ipo_de_variable nobre_de_aribuo1; ipo_de_variable nobre_de_aribuo2; //... ipo_devuelo nobre_de_éodo1( lisa_de_paráeros ) { cuerpo_del_éodo1; } 33

34 } ipo_devuelo nobre_de_éodo2( lisa_de_paráeros ) { cuerpo_del_éodo2; } //... Los ipos ipo_de_variable y ipo_devuelo, han de ser ipos siples Java o nobres de oras clases ya definidas. Tano Nobre_De_Clase, coo los nobre_de_aribuo y nobre_de_éodo, han de ser idenificadores Java válidos. Los aribuos: Los daos se encapsulan denro de una clase declarando variables denro de las llaves de aperura y cierre de la declaración de la clase, variables que se conocen coo aribuos. Se declaran igual que las variables locales de un éodo en concreo. Por ejeplo, ese es un prograa que declara una clase MiPuno, con dos aribuos eneros llaados x e y. class MiPuno { in x, y; } Los aribuos se pueden declarar con dos clases de ipos: un ipo siple Java (ya descrios), o el nobre de una clase. Cuando se realiza una insancia de una clase (creación de un objeo) se reservará en la eoria un espacio para un conjuno de daos coo el que definen los aribuos de una clase. A ese conjuno de variables se le denoina variables de insancia. Los éodos: Los éodos son subruinas que definen la inerfaz de una clase, sus capacidades y coporaieno. Un éodo ha de ener por nobre cualquier idenificador legal disino de los ya uilizados por los nobres de la clase en que esá definido. Los éodos se declaran al iso nivel que las variables de insancia denro de una definición de clase. 34

35 En la declaración de los éodos se define el ipo de valor que devuelven y a una lisa foral de paráeros de enrada, de sinaxis ipo idenificador separadas por coas. La fora general de una declaración de éodo es: ipo_devuelo nobre_de_éodo( lisa-foral-de-paráeros ) { cuerpo_del_éodo; } Por ejeplo el siguiene éodo devuelve la sua de dos eneros: in eodosua( in parax, in paray ) { reurn ( parax + paray ); }; En el caso de que no se desee devolver ningún valor se deberá indicar coo ipo la palabra reservada void. Así iso, si no se desean paráeros, la declaración del éodo debería incluir un par de parénesis vacíos (sin void): void eodovacio( ) { }; Los éodos son llaados indicando una insancia individual de la clase, que endrá su propio conjuno único de variables de insancia, por lo que los éodos se pueden referir direcaene a ellas. El éodo inicia() para esablecer valores a las dos variables de insancia sería el siguiene: void inicia( in parax, in paray ) { x = parax; y = paray; } La Insanciación De Las Clases: Los Objeos Referencias a Objeos e Insancias: Los ipos siples de Java describían el aaño y los valores de las variables. Cada vez que se crea una clase se añade oro ipo de dao que se puede uilizar igual que uno de los ipos siples. Por ello al declarar una nueva variable, se puede uilizar un 35

36 nobre de clase coo ipo. A esas variables se las conoce coo referencias a objeos. Todas las referencias a objeo son copaibles abién con las insancias de subclases de su ipo. Del iso odo que es correco asignar un bye a una variable declarada coo in, se puede declarar que una variable es del ipo MiClase y guardar una referencia a una insancia de ese ipo de clase: MiPuno p; Esa es una declaración de una variable p que es una referencia a un objeo de la clase MiPuno, de oeno con un valor por defeco de null. La referencia null es una referencia a un objeo de la clase Objec, y se podrá converir a una referencia a cualquier oro objeo porque odos los objeos son hijos de la clase Objec. Consrucores: Las clases pueden ipleenar un éodo especial llaado consrucor. Un consrucor es un éodo que inicia un objeo inediaaene después de su creación. De esa fora nos eviaos el ener que iniciar las variables explíciaene para su iniciación. El consrucor iene exacaene el iso nobre de la clase que lo ipleena; no puede haber ningún oro éodo que copara su nobre con el de su clase. Una vez definido, se llaará auoáicaene al consrucor al crear un objeo de esa clase (al uilizar el operador new). El consrucor no devuelve ningún ipo, ni siquiera void. Su isión es iniciar odo esado inerno de un objeo (sus aribuos), haciendo que el objeo sea uilizable inediaaene; reservando eoria para sus aribuos, iniciando sus valores... Por ejeplo: MiPuno( ) { inicia( -1, -1 ); } Ese consrucor denoinado consrucor por defeco, por no ener paráeros, esablece el valor -1 a las variables de insancia x e y de los objeos que consruya. 36

37 El copilador, por defeco, llaará al consrucor de la superclase Objec() si no se especifican paráeros en el consrucor. Ese oro consrucor, sin ebargo, recibe dos paráeros: MiPuno( in parax, in paray ) { inicia( parax, paray ); } La lisa de paráeros especificada después del nobre de una clase en una senencia new se uiliza para pasar paráeros al consrucor. Se llaa al éodo consrucor juso después de crear la insancia y anes de que new devuelva el conrol al puno de la llaada. Así, cuando ejecuaos el siguiene prograa: MiPuno p1 = new MiPuno(10, 20); Syse.ou.prinln( p1.- x = + p1.x + y = + p1.y ); Se uesra en la panalla: p1.- x = 10 y = 20 Para crear un prograa Java que conenga ese código, se debe de crear una clase que conenga un éodo ain(). El inérpree java se ejecuará el éodo ain de la clase que se le indique coo paráero. El operador new: El operador new crea una insancia de una clase (objeos) y devuelve una referencia a ese objeo. Por ejeplo: MiPuno p2 = new MiPuno(2,3); Ese es un ejeplo de la creación de una insancia de MiPuno, que es conrolador por la referencia a objeo p2. Hay una disinción críica enre la fora de anipular los ipos siples y las clases en Java: Las referencias a objeos realene no conienen a los objeos a los que referencian. De esa fora se pueden crear úliples referencias al iso objeo, coo por ejeplo: 37

38 MiPuno p3 =p2; Aunque an sólo se creó un objeo MiPuno, hay dos variables (p2 y p3) que lo referencian. Cualquier cabio realizado en el objeo referenciado por p2 afecará al objeo referenciado por p3. La asignación de p2 a p3 no reserva eoria ni odifica el objeo. De hecho, las asignaciones poseriores de p2 sipleene desengancharán p2 del objeo, sin afecarlo: p2 = null; // p3 odavía apuna al objeo creado con new Aunque se haya asignado null a p2, p3 odavía apuna al objeo creado por el operador new. Cuando ya no haya ninguna variable que haga referencia a un objeo, Java reclaa auoáicaene la eoria uilizada por ese objeo, a lo que se denoina recogida de basura. Cuando se realiza una insancia de una clase (ediane new) se reserva en la eoria un espacio para un conjuno de daos coo el que definen los aribuos de la clase que se indica en la insanciación. A ese conjuno de variables se le denoina variables de insancia. La poencia de las variables de insancia es que se obiene un conjuno disino de ellas cada vez que se crea un objeo nuevo. Es iporane el coprender que cada objeo iene su propia copia de las variables de insancia de su clase, por lo que los cabios sobre las variables de insancia de un objeo no ienen efeco sobre las variables de insancia de oro. El siguiene prograa crea dos objeos MiPuno y esablece los valores de x e y de cada uno de ellos de anera independiene para osrar que esán realene separados. MiPuno p4 = new MiPuno( 10, 20 ); MiPuno p5 = new MiPuno( 42, 99 ); Syse.ou.prinln( p4.- x = + p4.x + y = + p4.y); Syse.ou.prinln( p5.- x = + p5.x + y = + p5.y); 38

39 Ese es el aspeco de salida cuando lo ejecuaos. p4.- x = 10 y = 20 p5.- x = 42 y = Acceso Al Objeo El operador puno (.): El operador puno (.) se uiliza para acceder a las variables de insancia y los éodos conenidos en un objeo, ediane su referencia a objeo: referencia_a_objeo.nobre_de_variable_de_insancia referencia_a_objeo.nobre_de_éodo( lisa-de-paráeros ); Heos creado un ejeplo copleo que cobina los operadores new y puno para crear un objeo MiPuno, alacenar algunos valores en él e ipriir sus valores finales: MiPuno p6 = new MiPuno( 10, 20 ); Syse.ou.prinln ( p X= + p6.x +, Y= + p6.y); p6.inicia( 30, 40 ); Syse.ou.prinln ( p X= + p6.x +, Y= + p6.y); Cuando se ejecua ese prograa, se observa la siguiene salida: p X=10, Y=20 p X=30, Y=40 Durane las ipresiones (éodo prinln()) se accede al valor de las variables ediane p6.x y p6.y, y enre una ipresión y ora se llaa al éodo inicia(), cabiando los valores de las variables de insancia. Ese es uno de los aspecos ás iporanes de la diferencia enre la prograación orienada a objeos y la prograación esrucurada. Cuando se llaa al éodo p5.inicia(), lo priero que se hace en el éodo es susiuir los nobres de los aribuos de la clase por las correspondienes variables de insancia del objeo con que se ha llaado. Así por ejeplo x se converirá en p6.x. 39

40 Si oros objeos llaan a inicia(), incluso si lo hacen de una anera concurrene, no se producen efecos laerales, ya que las variables de insancia sobre las que rabajan son disinas. La referencia his: Java incluye un valor de referencia especial llaado his, que se uiliza denro de cualquier éodo para referirse al objeo acual. El valor his se refiere al objeo sobre el que ha sido llaado el éodo acual. Se puede uilizar his siepre que se requiera una referencia a un objeo del ipo de una clase acual. Si hay dos objeos que uilicen el iso código, seleccionados a ravés de oras insancias, cada uno iene su propio valor único de his. Un refinaieno habiual es que un consrucor llae a oro para consruir la insancia correcaene. El siguiene consrucor llaa al consrucor paraerizado MiPuno(x,y) para erinar de iniciar la insancia: MiPuno() { his( -1, -1 ); // Llaa al consrucor paraerizado } En Java se perie declarar variables locales, incluyendo paráeros forales de éodos, que se solapen con los nobres de las variables de insancia. No se uilizan x e y coo nobres de paráero para el éodo inicia, porque ocularían las variables de insancia x e y reales del ábio del éodo. Si lo hubiéseos hecho, enonces x se hubiera referido al paráero foral, oculando la variable de insancia x. void inicia2( in x, in y ) { x = x; // Ojo, no odificaos la variable de insancia!!! his.y = y; // Modificaos la variable de insancia!!! } 40

41 2.1.6 Herencia Inroducción: La verdadera poencia de la prograación orienada a objeos radica en su capacidad para reflejar la absracción que el cerebro huano realiza auoáicaene durane el proceso de aprendizaje y el proceso de análisis de inforación. Las personas percibios la realidad coo un conjuno de objeos inerrelacionados. Dichas inerrelaciones, pueden verse coo un conjuno de absracciones y generalizaciones que se han ido asiilando desde la niñez. Así, los defensores de la prograación orienada a objeos afiran que esa écnica se adecua ejor al funcionaieno del cerebro huano, al periir descoponer un problea de ciera agniud en un conjuno de probleas enores subordinados del priero. La capacidad de descoponer un problea o concepo en un conjuno de objeos relacionados enre sí, y cuyo coporaieno es fácilene idenificable, puede ser uy úil para el desarrollo de prograas inforáicos Jerarquía: La herencia es el ecaniso fundaenal de relación enre clases en la orienación a objeos. Relaciona las clases de anera jerárquica; una clase padre o superclase sobre oras clases hijas o subclases. Gráfico 2. Ejeplo de un árbol de herencia. Fuene: Ibid. Pág. 70 Los descendienes de una clase heredan odas las variables y éodos que sus ascendienes hayan especificado coo heredables, adeás de crear los suyos propios. 41

42 La caracerísica de herencia, nos perie definir nuevas clases derivadas de ora ya exisene, que la especializan de alguna anera. Así lograos definir una jerarquía de clases, que se puede osrar ediane un árbol de herencia. En odo lenguaje orienado a objeos exise una jerarquía, ediane la que las clases se relacionan en érinos de herencia. En Java, el puno ás alo de la jerarquía es la clase Objec de la cual derivan odas las deás clases Herencia Múliple: En la orienación a objeos, se consideran dos ipos de herencia, siple y úliple. En el caso de la priera, una clase sólo puede derivar de una única superclase. Para el segundo ipo, una clase puede descender de varias superclases. En Java sólo se dispone de herencia siple, para una ayor sencillez del lenguaje, si bien se copensa de ciera anera la inexisencia de herencia úliple con un concepo denoinado inerface, que esudiareos ás adelane Declaración: Para indicar que una clase deriva de ora, heredando sus propiedades (éodos y aribuos), se usa el érino exends, coo en el siguiene ejeplo: public class SubClase exends SuperClase { // Conenido de la clase_ } Por ejeplo, creaos una clase MiPuno3D, hija de la clase ya osrada MiPuno: class MiPuno3D exends MiPuno { in z; MiPuno3D( ) { x = 0; // Heredado de MiPuno y = 0; // Heredado de MiPuno z = 0; // Nuevo aribuo } } La palabra clave exends se uiliza para decir que deseaos crear una subclase de la clase que es nobrada a coninuación, en nuesro caso MiPuno3D es hija de MiPuno. 42

43 Liiaciones En La Herencia: Todos los capos y éodos de una clase son siepre accesibles para el código de la isa clase. Para conrolar el acceso desde oras clases, y para conrolar la herencia por las subclases, los iebros (aribuos y éodos) de las clases ienen res odificadores posibles de conrol de acceso: public: Los iebros declarados public son accesibles en cualquier lugar en que sea accesible la clase, y son heredados por las subclases. privae: Los iebros declarados privae son accesibles sólo en la propia clase. proeced: Los iebros declarados proeced son accesibles sólo para sus subclases. Por ejeplo: class Padre { // Hereda de Objec // Aribuos privae in nuerofavorio, nacidohace, dinerodisponible; // Méodos public in geapuesa() { reurn nuerofavorio; } proeced in geedad() { reurn nacidohace; } privae in gesaldo() { reurn dinerodisponible; } } class Hija exends Padre { // Definición } class Visia { // Definición } 43

44 En ese ejeplo, un objeo de la clase Hija, hereda los res aribuos (nuerofavorio, nacidohace y dinerodisponible) y los res éodos (geapuesa(), geedad() y gesaldo()) de la clase Padre, y podrá invocarlos. Cuando se llae al éodo geedad() de un objeo de la clase Hija, se devolverá el valor de la variable de insancia nacidohace de ese objeo, y no de uno de la clase Padre. Sin ebargo, un objeo de la clase Hija, no podrá invocar al éodo gesaldo() de un objeo de la clase Padre, con lo que se evia que el Hijo conozca el esado de la cuena corriene de un Padre. La clase Visia, solo podrá acceder al éodo geapuesa(), para averiguar el núero favorio de un Padre, pero de ninguna anera podrá conocer ni su saldo, ni su edad Operaciones Avanzadas En Las Clases Inroducción: La prograación orienada a objeos en Java va ucho ás allá de las clases, los objeos y la herencia. Java presena una serie de capacidades que enriquecen el odelo de objeos que se puede represenar en un prograa Java Operaciones Avanzadas En La Herencia Inroducción: En el capíulo anerior ya se han esudiado los fundaenos de la herencia en Java. Sin ebargo, el lenguaje iene uchas ás posibilidades en ese aspeco, coo esudiareos a coninuación. Conviene recordar que esaos uilizando el código de la clase MiPuno, cuyo código se puede enconrar en el aparado Clases y Objeos. Los eleenos globales: saic: A veces se desea crear un éodo o una variable que se uiliza fuera del conexo de cualquier insancia, es decir, de una anera global a un prograa. Todo lo que se iene que hacer es declarar esos eleenos coo saic. Esa es la anera que iene Java de ipleenar funciones y variables globales. Por ejeplo: saic in a = 3; 44

45 saic void eodoglobal() { // ipleenación del éodo } No se puede hacer referencia a his o a super denro de un éodo saic. Mediane aribuos esáicos, odas las insancias de una clase adeás del espacio propio para variables de insancia, coparen un espacio coún. Eso es úil para odelizar casos de la vida real. Oro aspeco en el que es úil saic es en la creación de éodos a los que se puede llaar direcaene diciendo el nobre de la clase en la que esán declarados. Se puede llaar a cualquier éodo saic, o referirse a cualquier variable saic uilizando el operador puno con el nobre de la clase, sin necesidad de crear un objeo de ese ipo: class ClaseSaic { in aribnosaic = 42; saic in aribsaic = 99; saic void eodosaic() { Syse.ou.prinln( Me. saic = + aribsaic); } saic void eodonosaic() { Syse.ou.prinln( Me. no saic = + aribnosaic); } } El siguiene código es capaz de llaar a eodosaic y aribsaic nobrando direcaene la clase (sin objeo, sin new), por haber sido declarados saic. Syse.ou.prinln( A. saic = + ClaseSaic.aribSaic); ClaseSaic.eodoSaic(); // Sin insancia new ClaseSaic().eodoNoSaic(); // Hace fala insancia Si ejecuaos ese prograa obendríaos: A. saic = 99 Me. saic = 99 Me. no saic = 42 45

46 Debe enerse en cuena que en un éodo esáico an sólo puede hacerse referencia a variables esáicas. Las clases y éodos absracos: absrac: Hay siuaciones en las que se necesia definir una clase que represene un concepo absraco, y por lo ano no se pueda proporcionar una ipleenación coplea de algunos de sus éodos. Se puede declarar que cieros éodos han de ser sobrescrios en las subclases, uilizando el odificador de ipo absrac. A esos éodos abién se les llaa responsabilidad de subclases. Cualquier subclase de una clase absrac debe ipleenar odos los éodos absrac de la superclase o bien ser declarada abién coo absrac. Cualquier clase que conenga éodos declarados coo absrac abién se iene que declarar coo absac, y no se podrán crear insancias de dicha clase (operador new). Por úlio se pueden declarar consrucores absrac o éodos absrac saic. Veaos un ejeplo de clases absracas: absrac class clasea { absrac void eodoabsraco(); void eodoconcreo() { Syse.ou.prinln( En el eodo concreo de clasea ); } } class claseb exends clasea { void eodoabsraco(){ Syse.ou.prinln( En el eodo absraco de claseb ); } } La clase absraca clasea ha ipleenado el éodo concreo eodoconcreo(), pero el éodo eodoabsraco() era absraco y por eso ha enido que ser redefinido en la clase hija claseb. clasea referenciaa = new claseb(); 46

47 referenciaa.eodoabsraco(); referenciaa.eodoconcreo(); La salida de la ejecución del prograa es: En el eodo absraco de claseb En el eodo concreo de clasea El Poliorfiso Selección dináica de éodo: Las dos clases ipleenadas a coninuación ienen una relación subclase/superclase siple con un único éodo que se sobrescribe en la subclase: class claseaa { void eododinaico() { Syse.ou.prinln( En el eodo dinaico de claseaa ); } } class clasebb exends claseaa { void eododinaico() { Syse.ou.prinln( En el eodo dinaico de clasebb ); } } Por lo ano si ejecuaos: claseaa referenciaaa = new clasebb(); referenciaaa.eododinaico(); La salida de ese prograa es: En el eodo dinaico de clasebb Se declara la variable de ipo clasea, y después se alacena una referencia a una insancia de la clase claseb en ella. Al llaar al éodo eododinaico() de clasea, el copilador de Java verifica que clasea iene un éodo llaado eododinaico(), pero el inérpree de Java 47

48 observa que la referencia es realene una insancia de claseb, por lo que llaa al éodo eododinaico() de claseb en vez de al de clasea. Esa fora de poliorfiso dinaico en iepo de ejecución es uno de los ecanisos ás poderosos que ofrece el diseño orienado a objeos para soporar la reuilización del código y la robusez. Sobrescriura de un éodo: Durane una jerarquía de herencia puede ineresar volver a escribir el cuerpo de un éodo, para realizar una funcionalidad de diferene anera dependiendo del nivel de absracción en que nos enconreos. A esa odificación de funcionalidad se le llaa sobrescriura de un éodo. Por ejeplo, en una herencia enre una clase SerVivo y una clase hija Persona; si la clase SerVivo uviese un éodo alienarse(), debería volver a escribirse en el nivel de Persona, pueso que una persona no se aliena ni coo un Anial, ni coo una Plana... La ejor anera de observar la diferencia enre sobrescriura y sobrecarga es ediane un ejeplo. A coninuación se puede observar la ipleenación de la sobrecarga de la disancia en 3D y la sobrescriura de la disancia en 2D. class MiPuno3D exends MiPuno { in x,y,z; double disancia(in px, in py) { // Sobrescriura in reorno=0; reorno += ((x/z)-px)*((x/z)-px); reorno += ((y/z)-py)*((y/z)-py); reurn Mah.sqr( reorno ); } } Se inician los objeos ediane las senencias: MiPuno p3 = new MiPuno(1,1); MiPuno p4 = new MiPuno3D(2,2); Y llaando a los éodos de la siguiene fora: 48

49 p3.disancia(3,3); //Méodo MiPuno.disancia(pX,pY) p4.disancia(4,4); //Méodo MiPuno3D.disancia(pX,pY) Los éodos se seleccionan en función del ipo de la insancia en iepo de ejecución, no a la clase en la cual se esá ejecuando el éodo acual. A eso se le llaa selección dináica de éodo. Sobrecarga de éodo: Es posible que necesieos crear ás de un éodo con el iso nobre, pero con lisas de paráeros disinas. A eso se le llaa sobrecarga del éodo. La sobrecarga de éodo se uiliza para proporcionar a Java un coporaieno poliórfico. Un ejeplo de uso de la sobrecarga es por ejeplo, el crear consrucores alernaivos en función de las coordenadas, al y coo se hacía en la clase MiPuno: MiPuno( ) { //Consrucor por defeco inicia( -1, -1 ); } MiPuno( in parax, in paray ) { // Paraerizado his.x = parax; y = paray; } Se llaa a los consrucores basándose en el núero y ipo de paráeros que se les pase. Al núero de paráeros con ipo de una secuencia específica se le llaa signaura de ipo. Java uiliza esas signauras de ipo para decidir a qué éodo llaar. Para disinguir enre dos éodos, no se consideran los nobres de los paráeros forales sino sus ipos: MiPuno p1 = new MiPuno(); // Consrucor por defeco MiPuno p2 = new MiPuno( 5, 6 ); // Consrucor paraerizado Liiación de la sobrescriura: final: Todos los éodos y las variables de insancia se pueden sobrescribir por defeco. Si se desea declarar que ya no se quiere periir que las subclases sobrescriban las variables o 49

50 éodos, ésos se pueden declarar coo final. Eso se uiliza a enudo para crear el equivalene de una consane de C++. Es un convenio de codificación habiual elegir idenificadores en ayúsculas para las variables que sean final por ejeplo: final in NUEVO_ARCHIVO = 1; Las Referencias Poliorficas: This y Super Acceso a la propia clase: his: Aunque ya se explicó en el aparado Clases y Objeos el uso de la referencia his coo odificador de ábio, abién se la puede nobrar coo ejeplo de poliorfiso. Adeás de hacer coninua referencia a la clase en la que se invoque, abién vale para susiuir a sus consrucores, uilizándola coo éodo: his(); // Consrucor por defeco his( in parax, in paray ); // Consrucor paraerizado Acceso a la superclase: super: Ya heos viso el funcionaieno de la referencia his coo referencia de un objeo hacia sí iso. En Java exise ora referencia llaada super, que se refiere direcaene a la superclase. La referencia super usa para acceder a éodos o aribuos de la superclase. Podíaos haber ipleenado el consrucor de la clase MiPuno3D (hija de MiPuno) de la siguiene fora: MiPuno3D( in x, in y, in z ) { } super( x, y ); // Aquí se llaa al consrucor de MiPuno his.z = super.eodosua( x, y ); // Méodo de la superclase Con una senencia super.eodosua(x,y) se llaaría al éodo eodosua() de la superclase de la insancia his. Por el conrario con super() llaaos al consrucor de la superclase. 50

51 La Coposición: Oro ipo de relación uy habiual en los diseños de los prograas es la coposición. Los objeos suelen esar copuesos de conjunos de objeos ás pequeños; un coche es un conjuno de oor y carrocería, un oor es un conjuno de piezas, y así sucesivaene. Ese concepo es lo que se conoce coo coposición. La fora de ipleenar una relación de coposición en Java es incluyendo una referencia a objeo de la clase coponedora en la clase copuesa. Por ejeplo, una clase AreaRecangular, quedaría definida por dos objeos de la clase MiPuno, que represenasen dos punas conrarias de un recángulo: class AreaRecangular { MiPuno exreo1; //exreo inferior izquierdo MiPuno exreo2; //exreo superior derecho AreaRecangular() { exreo1=new MiPuno(); exreo2=new MiPuno(); } boolean esaenelarea( MiPuno p ){ if ( ( p.x>=exreo1.x && p.x<=exreo2.x ) && ( p.y>=exreo1.y && p.y<=exreo2.y ) ) reurn rue; else reurn false; } } Puede observarse que las referencias a objeo (exree1 y exreo2) son iniciadas, insanciando un objeo para cada una en el consrucor. Así esa clase ediane dos punos, referenciados por exreo1 y exreo2, esablece unos líies de su área, que serán uilizados para coprobar si un puno esá en su área en el éodo esaenelarea(). 51

52 2.2 MARCO NORMATIVO. Para el suseno y la realización del proyeco, se sujeara a los esándares inernacionales ISO y DIN, en cuano a las ecuaciones que definen los paráeros de los engranajes, las noras que se uilizarán son: ISO 21771:2007 specifies he geoeric conceps and paraeers for cylindrical gears wih involue helicoid ooh flanks. Flank odificaions are included. I also covers he conceps and paraeers for cylindrical gear pairs wih parallel axes and a consan gear raio, which consis of cylindrical gears according o i. Gear and aing gear in hese gear pairs have he sae basic rack ooh profile 2. DIN 3960, Definiions, paraeers and equaions for involue cylindrical gears and gear pairs 3. 2 hp:// 3 hp:// &level=pl-ar-deailansich&coieeid= &languageid=en 52

53 3 METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN El enfoque de ese proyeco de grado es epírico-analíico, dado que esa aplicación de sofware será puesa a prueba ediane el análisis de los resulados que arroja esa aplicación respeco a los posibles casos de enrada, deecando así posibles falencias o incongruencias respeco a los requeriienos del Insiuo de Merologia Aleán, dichos requeriienos se basan en la experiencia ano eórica coo pracica en el ea de engranajes que posee ese Insiuo. 3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB/ SUB-LÍNEA DE FACULTAD/ CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA Línea de invesigación: Tecnologías acuales y sociedad. Sub-línea de faculad: Siseas de inforación y counicación. Capo eáico del prograa: Sofware de usuario (aplicaciones). 53

54 3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN La recolección de inforación del proyeco se realizará realizando pruebas, ingresando diferenes posibilidades de daos y con las posibles cobinaciones de al fora que cupla con los requeriienos del Insiuo de Merología Aleán. 54

55 4 DESARROLLO INGENIERIL En la presene sección se describirán el caino que se oó y los paráeros que fueron definidos y seguidos para el desarrollo del Involue Calculaor, de acuerdo a los requeriienos del Insiuo de Merología Aleán. 4.1 DESARROLLO DE LAS DOS PRIMERAS SÚPER CLASES. El prier paso en el desarrollo de esa aplicación de sofware fue la creación de la súper clase principal llaada VariableGeneralSuper la cual conendrá las banderas que se uilizarán en el prograa en general, con sus respecivas explicaciones acerca de su uilidad; de esa clase se exiende las súper clases: VariableRealSuper y VariableInSuper, pero para ese prier paso solo se ipleeno la súper clase VariableRealSuper. Esas dos súper clases ienen una esrucura uy siilar por no decir igual, su diferencia radica en que de VariableRealSuper se exenderá las clases en las que esán definidas aquellos paráeros de los engranajes que pueden ener coo valores núeros de ipo doble ( n,, ß,. ) y de la súper clase VariableInSuper se exenderá las clases en las que esán definidas aquellas variables de los engranajes que pueden ser núeros eneros ( z ). En las súper clases VariableRealSuper y VariableInSuper se definirán las banderas que alacenarán ales valores coo: el valor de enrada, el valor calculado, el valor áxio y ínio de los valores calculados, ec., de cada una de los paráeros de los engranajes; abién se definirán aquellos éodos que puedan ser usados por odas las clases que se derivan de ella. 4.2 DEFINICIÓN DE LOS NOMBRES DE LAS VARIABLES A USAR. Una de las principales cualidades con la que debe cuplir esa aplicación de sofware a cabalidad es ser suaene fácil de enender, ano para coprender la función de una bandera solo con leer su nobre, coo en las explicaciones, con eso se quiere decir que ya que las explicaciones y los nobres de las 55

56 banderas esa en ingles, se pensó en uilizar palabras y expresiones que para enenderlas solo es necesario ener conociienos básicos del idioa ingles, porque se desea a iepo fuuro ejorar y exender esa aplicacion de al fora que cualquier persona que sea conraada para esa labor le sea suaene fácil enender lo que se hizo y el caino que se oó para su desarrollo, sin olvidar que cuando el proyeco esé finalizado se redacarán las eorias y las reglas que sigue el prograa. Banderas definidas en la súper clase VariableGeneralSuper (odas son de ipo booleano): De ipo consane: CALCULATION_ONCEMORE (rue): Consane que indica que es necesario realizar una vez ás odas las ecuaciones. CALCULATION_ONCEMORE_NOT (false): Consane que indica que no es necesario realizar una vez ás odas las ecuaciones. CALCULATION_RUN (rue): Consane que indica que un cálculo fue ejecuado. CALCULATION_RUN_NOT (false): Consane que indica que un cálculo no fue ejecuado. CALCULATION_SUCCEED (rue): Consane que indica que un cálculo fue realizado exiosaene. CALCULATION_SUCCEED_NOT (false): Consane que indica que un cálculo no fue realizado exiosaene. INPUT_FIXED (rue): Consane que indica que el valor de salida iene que ser el iso de enrada. INPUT_FIXED_NOT (false): Consane que indica que el valor de salida puede ser diferene al de enrada. 56

57 VALUE_KNOWN (rue): Consane que indica que fue dado un valor valido en la enrada y/o un valor valido en el cálculo. VALUE_KNOWN_NOT (false): Consane que indica que no fue dado un valor valido en la enrada y/o un valor no valido en el cálculo. VALUE_FIRST (rue): Consane que indica que fue enconrado el prier valor calculado. VALUE_FIRST_NOT (false): Consane que indica que no fue enconrado el prier valor calculado. De ipo variable: CalculaionOnceMore: Bandera que indica si es necesario realizar una vez ás odos los cálculos o no. Si es necesario, el esado de la bandera será: CALCULATION_ONCEMORE. Si no es necesario, el esado de la bandera será: CALCULATION_ONCEMORE_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: CALCULATION_ONCEMORE. calculaionsucceed: Bandera que indica si un cálculo fue realizado exiosaene o si por el conrario fallo. Si el cálculo fue realizado exiosaene, el esado de la bandera será: CALCULATION_SUCCEED. Si el cálculo fallo, el esado de la bandera será: CALCULATION_SUCCEED_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: CALCULATION_SUCCEED. calculaion_01: Bandera que indica si la priera ecuación fue ejecuada o no. Si esa fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN. Si esa no fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: CALCULATION_RUN_NOT. 57

58 calculaion_02: Bandera que indica si la segunda ecuación fue ejecuada o no. Si esa fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN. Si esa no fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: CALCULATION_RUN_NOT. calculaion_03: Bandera que indica si la ercera ecuación fue ejecuada o no. Si esa fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN. Si esa no fue ejecuada, el esado de la bandera será CALCULATION_RUN_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: CALCULATION_RUN_NOT. inpufixed: Bandera que indica si el valor de enrada esá bloqueado (el valor de salida iene que ser el iso del de enrada) o no. Si el valor esá bloqueado, el esado de la bandera será: INPUT_FIXED. Si el valor no esá bloqueado, el esado de la bandera será: INPUT_FIXED_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: INPUT_FIXED_NOT. valuefirs: Bandera que indica si el prier valor calculado fue hallado o no. Si ese fue hallado, el esado de la bandera es: VALUE_FIRST. Si ese no fue hallado, el esado de la bandera es: VALUE_FIRST_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: VALUE_FIRST. valueknown: Bandera que indica si un paráero iene alacenado un nuero valido o no. Si ese es válido, el esado de la bandera es: VALUE_KNOWN. Si ese no es válido, el esado de la bandera es: VALUE_KNOWN_NOT. El esado por defeco de esa bandera es: VALUE_KNOWN_NOT. Banderas definidas en las súper clases VariableRealSuper y VariableInSuper son (eniendo en cuena que las siguienes banderas esán definidas en las dos súper clases, variando únicaene el ipo de valor que alacenan, en la súper clase VariableRealSuper las banderas alacenan valores reales, y en VariableInSuper eneros): 58

59 value: Bandera que alacena el valor calculado. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. valueinpu: Bandera que alacena el valor de enrada. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. valueliimax: Bandera que alacena el valor del líie áxio periido. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. valueliimin: Bandera que alacena el valor del líie ínio periido. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. valuemin: Bandera que alacena el ínio valor calculado. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. valuemax: Bandera que alacena el valor calculado. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es - Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es - Cons.NonsI. firsvalue: Bandera que alacena el valor del prier cálculo. Para la súper clase VariableRealSuper, El valor por defeco es Cons.NonsD. Para la súper clase VariableInSuper, El valor por defeco es Cons.NonsI. 59

60 4.3 DEFINICIÓN DE LOS CONSTRUCTORES Y MÉTODOS QUE SE USARAN EN LAS SÚPER CLASES. De acuerdo a los requeriienos del Insiuo de Merología Aleán en la súper clase VariableGeneralSuper, no se definirán ningún consrucor, ni éodo; en la súper clase VariableRealSuper se definieron dos consrucores, uno para inicializar cieras variables cuando el valor de enrada no es conocido, y el oro consrucor para cuando el valor de enrada es conocido. El prier consrucor (cuando el valor de enrada no es conocido) seguirá las siguienes insrucciones: Iporar el valor ínio (in) y áxio (ax) que puedo ener la variable. valueliimin = in. valueliimax = ax. valueknown = VALUE_KNOWN_NOT. inpufixed = INPUT_FIXED_NOT. valueinpu = Cons.NonsD. value = Cons.NonsD. El segundo consrucor (cuando el valor de enrada es conocido) seguirá las siguienes insrucciones: Iporar valueinpu, inpufixed, in y ax. valueliimin = in. valueliimax = ax. Exporar la variable valueinpu e ir al éodo sevalueinpu. Los éodos que fueron definidos en la súper clase VariableRealSuper son los siguienes: gevaluemin: el cual reorna el valor inediao de valuemin. gevaluemax: el cual reorna el valor inediao de valuemax. 60

61 calminmax: en el cual se esablece el áxio y ínio valor calculado en las banderas valuemax y valuemin respecivaene. checkliis: éodo donde se coprueba que ano los valores de enrada coo los calculado se encuenran denro de los líies esablecidos de ser así se seguirá la siguiene insrucción: valueknown = VALUE_KNOWN. De no esar el valor denro de los líies: valueknown = VALUE_KNOWN_NOT calculaionsucceed = CALCULATION_SUCCEED_NOT. Ese éodo reorna el valor de la bandera valueknown. sevalueinpu: éodo en el que se esablece el valor de enrada en la bandera valueinpu, lo envía al éodo sevalue y realiza la siguiene insrucción: valuemin = Double.MAX_VALUE valuemax = -100 sevalue: éodo en el que se esablece el valor calculado (valuein) en la bandera value, priero coprueba que dicho valor ese denro de los líies esablecidos pasando el valor calculado por el éodo checkliis, de esar denro de los liies se sigue la siguiene insrucción: value = valuein calminmax (va a ese éodo) fixed (va a ese éodo). Si valuein no esá denro de los líies: Value = Cons.NonsD valuemin = value valuemax = value fixed: éodo en el que se coprueba el esado de la bandera inpufixed, priero coprueba la siguiene insrucción: si inpufixed = INPUT_FIXED enonces: value = valueinpu calminmax (va a ese éodo), Según requeriienos del insiuo de erología por ahora el valor final que será osrado será el prier valor calculado; en ese éodo se coprobara que fue hallado el prier valor calculado y alacenado de la siguiene fora: 61

62 Si valuefirs = VALUE_FIRST enonces: value = firsvalue. Y son la siguiene insrucción se esará consaneene refrescando la variable value con el prier valor calculado: Si valuefirs = VALUE_FIRST_NOT enonces: firsvalue = value gevalue: el cual reorna el valor inediao de value. gevalueinpu: el cual reorna el valor de valueinpu. check: el cual esablece los valores de salida coo el iso de enrada, para el caso en el que el valor de enrada se haya dado, sea un nuero que se encuenra denro de los líies esablecidos y no se haya podido calcular dicho paráero. 4.4 DESARROLLO DE LAS TRES PRIMERAS CLASES DONDE ESTÁN DEFINIDAS INDIVIDUALMENTE n, Y ß. Después de haber sido creadas las dos prieras súper clases se procedió a crear res clases las cuales se exenderán de la súper clase VariableRealSuper, dichas clases serán llaadas Bea0, ModuleNoral y ModuleTransverse, donde serán definidos los éodos para el cálculo de las variables bea, Módulo noral y Módulo ransversal respecivaene. Esas res prieras clases servirán para desarrollar una clase de forao para el poserior desarrollo de las clases de los paráeros de los engranajes que falan; la principal función de esas clases es conener las ecuaciones que definan su paráero. Para el cálculo de cada paráero se diseño el Gráfico 3, en el cual se expone el resulado que se obendrá de acuerdo a las posibilidades, donde A siboliza la variable que se desea calcular y B las variables necesarias para calcular A. El prier paso que se seguirá para el cálculo de cualquier variable será la evaluación de la bandera calcsucceed, ya que de haber sido enrado un valor que 62

63 se encuenra fuera de los líies esablecidos hará que no se ejecue ningún cálculo; ese procediieno se pensó enorno a que si el sofware ejecuaba los respecivos cálculos y daba esos resulados, es posible que el usuario enienda que los valores que él enro eran consenidos por el sofware. Después de evaluar la bandera calcsucceed se procederá a reconocer el esado de la bandera valueknown para la enrada de A, seguidaene se evaluara el esado de esa bandera para la enrada de B, en caso de que en esas dos su esado sea verdadero, se evaluara el esado de la bandera inpufixed para A. Poseriorene al desarrollo del Gráfico 3 se desarrollaron las ablas 4 y 5 donde se presenan los posibles casos de acuerdo a las diferenes posibilidades de enradas, donde: Coo en el esquea 1 a siboliza la variable que se desea calcular. Al igual que en el esquea 1 b siboliza las variables que se usaran para calcular a. 3 siboliza el valor nuérico de enrada de a. 10 siboliza los valores nuéricos para calcular a. 6 siboliza el valor calculado de a. - siboliza que no fue dado el valor nuérico. NonSens siboliza que es un valor que se encuenra fuera de los liies nuéricos esablecidos en cada clase según la variable. Cada clase esá consiuida por: Definición de los valores de los líies nuéricos de cada variable. Dos consrucores para los casos en los que el valor de enrada sea dado y no sea dado, esos consrucores se reien a los consrucores de la súper clase VariableRealSuper. Un éodo llaado Calculae, en el cual se evalúa si se puede calcular la variable deseada con respeco a las banderas (ver abla 4 y 5). 63

64 Un éodo cuyo nobre es el iso del de su clase seguido por el nuero 01, en el cual se encuenra la ecuación para calcular la variable. 4.5 DESARROLLO DE UNA CLASE PARA PROBAR EL FUNCIONAMIENTO DEL SOFTWARE. Inediaaene creadas las clases: Bea0, ModuleNoral y ModuleTransverse, fue desarrollada la clase InvCalculaorMain, la cual conendrá las siguienes insrucciones para probar que el sofware esaba funcionando de acuerdo a las condiciones ya aneriorene dichas: Se crean los objeos bea0, n,. Se dan los valores de enrada de los paráeros. Se definió una esrucura de ipo while donde se encuenras las insrucciones para que sean calculados los paráeros, en la que se corrobora que no hubo ningún problea al oeno de realizar los cálculos. Esán las insrucciones para osrar los valores de salida. 64

65 Gráfico 3. Coporaieno del sofware 65

66 Tabla 4. Esado de las banderas una vez inicializado el sofware. BANDERAS Caso Variables Valores InpuFixed a CalcSucceed a ValueKnown a Value ValueMin ValueMax 1 a 3 True True True b. - 2 a 3 False True True b. - 3 a 3 True/False True True b. NonSens 4 a 3 True True True b a 3 False True True b a - True/False True False NonSens NonSens NonSens b a - True/False True False NonSens NonSens NonSens b. NonSens 8 a NonSens True/False False False NonSens NonSens NonSens b. - 9 a NonSens True/False False False NonSens NonSens NonSens b. NonSens 66

67 Tabla 5. Esado de las banderas al oeno de calcular a. Caso Variables Valores InpuFixed a ValueKnown a ValueKnown b BANDERAS CalcSucceed a CalcSucceed b Value ValueMin ValueMax 1 a 3 True True False True True b. - 2 a 3 False True False True True b. - 3 a 3 True/False False False False False NonSens NonSens NonSens b. NonSens 4 a 3 True True True True True b a 3 False True True True True b a - False True True True True b a - True/False False False False False NonSens NonSens NonSens b. NonSens 8 a NonSens True/False False False False True NonSens NonSens NonSens b. - 9 a NonSens True/False False False False False NonSens NonSens NonSens b. NonSens 67

68 4.6 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO HASTA EL MOMENTO. Cada paráero iene un ciero núero de ecuaciones en su clase, y por lo ano ese es capaz de hallar diferenes valores para el iso paráero. Cada paráero iene sus propios líies para el valor de enrada (líie áxio y ínio), si el valor de enrada no se encuenra denro de esos líies, la salida (value), valuemin y valuemax serán esablecidos con el valor Cons.NonSensD o Cons.NonSensI. El orden de cálculo de los paráeros son: 1. Módulo Noral. 2. Módulo Transversal. 3. Bea. Y el grado de iporancia es: 1. Bea. 2. Módulo Transversal. 3. Módulo Noral. Resuiendo, el grado de iporancia es inversaene proporcional al orden de los cálculos. Si el esado de un paráero esa coo bloqueado (FIXED), la salida de ese paráero es el iso valor de enrada, y abién ese valor de enrada es usado para ser esablecido en las banderas valuemin y valuemax. Si el esado de un paráero esa coo no bloqueado (FIXED_NOT), y el cálculo de ese paráero es posible (hay los paráeros necesarios para ese fin) y esán denro de los líies esablecidos, en las banderas value, valuemin y valuemax serán alacenados el valor o los valores resulanes de los cálculos, de oro odo se alacenara el iso valor del de la enrada. 68

69 Si un cálculo falla o el valor de enrada no es válido (esa fuera de los liies), en las banderas value, valuemin y valuemax se alacenarán el valor de Cons.NonsD o Cons.NonsI, y los paráeros que engan ese paráero denro de alguna de sus ecuaciones, endrán el iso valor (Cons.NonsD o Cons.NonsI) en sus banderas value, valuemin y valuemax. La salida de un paráero es igual al resulado de la priera ecuación que se haya realizado, y ese valor es abién usado en odas las ecuaciones que conengan ese paráero coo una de sus variables. valuemin y valuemax alacenarán el resulado nuérico ás pequeño y el ás grande de las ecuaciones respecivaene. 4.7 DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS QUE SE DESEAN CALCULAR CON SUS RESPECTIVAS ECUACIONES. Según requeriienos del Insiuo de Merologuia Aleán el sofware calculara los siguienes paráeros: Núeros de dienes, z. Diáero de referencia, d. Ángulo de hélice, ß. Ángulo de presión,. Diáero base, d b. Ángulo de presión noral, n. Módulo básico, Módulo noral, b. n. Módulo ransversal, Módulo axial, x.. Ángulo de avance del cilindro de referencia,. Con los esándares ISO y DIN 3960 se procedió a realizar diferenes ablas en las que se caalogaron las ecuaciones con las que se pueden calcular cada uno 69

70 de los paráeros que se desea que aparezcan en la acual aplicación de sofware, de anera que sea de fácil desarrollo las clases en las que se definirán los paráeros falanes hasa ese oeno, pariendo de los clases ya desarrolladas. Esas ablas significan una gran ayuda ano para la respeciva docuenación de ese proyeco coo para la verificación en el código del sofware de los conjunos de ecuaciones y sus requeriienos para ser calculadas (coo se explico en el nueral correspondiene a las liiaciones de ese proyeco, ese sofware solo calculará siee paráeros, por lo que no serán usadas odas las ecuaciones que poseriorene se osrarán, se especifica que las ecuaciones que no serán usadas en esa propuesa servirán para la coninuación y finalización de ese proyeco en el Insiuo de Merologia Aleán). Tabla 6. Ecuaciones para calcular el Módulo noral, z d X X X d b n b x n. Fórula d *cos z X X *cos X X X X X X X X d b d b *cos z *cos 2 an cos X X X 2 2 * an cos X X *cos X X x * sen X X X X X X X X X X Fuene: ISO 21771, DIN 3960 d b x z z n n 2 2 b *cos an 1 b *cos cos cos an 70

71 Tabla 7. Ecuaciones para calcular el Módulo ransversal, z d n X X X X d b X X X n X X X X X b X. Fórula x cos d z n cos d b z *cos n 2 an cos b cos X X * an X X X X X X d x n n * an cos b an 2 1 z 2 Fuene: Ibid 71

72 Tabla 8. Ecuaciones para calcular el Ángulo de hélice, ß (Bea). z d n X X X X X d b n X b X X X X X X x X X X X X Fórula n ar cos an n ar cos an z * ar cos d ar cos 90 2 n 2 b ar cos n arcan n an 2 n *cos b *cos n Fuene: ISO

73 Tabla 9. Ecuaciones para calcular el Diáero de referencia, d. z X n X X X d b n b x Fórula d * z * n cos X X X X X X X d b cos z * n cos 2 an cos n 2 X X X b * z cos Fuene: ISO 21771, DIN 3960 Tabla 10. Ecuaciones para calcular el Núeros de dienes, z. d X n d b n b x X Fórula d X X X X X X X X X X X X X X X d b d *cos n d b *cos 2 an cos d an 2 1 b d n n b b 2 Fuene: ISO

74 Tabla 11. Ecuaciones para calcular el Ángulo de avance del cilindro de referencia,. z d n X X d b n b x X X X X Fórula 90 ar cos ar cos n n x an Fuene: ISO 21771, DIN 3960 Tabla 12. Ecuaciones para calcular Módulo axial, x. z d n X X d b n b Fórula n sen X X n cos X X an Fuene: DIN

75 Tabla 13. Ecuaciones para calcular el Módulo básico, z d n X d b n X X X X X X X X X X x b. Fórula n 2 an cos n n d b z * cos cos X X * cos d *cos z 2 Fuene: ISO 21771, DIN 3960 Tabla 14. Ecuaciones para calcular el Ángulo de presión noral, n. z d n d b X X X X b x Fórula X X arcan cos an X X X X X X arcan arcan z * db 2 n 2 b n 2 cos cos 2 2 n arcan an Fuene: ISO

76 Tabla 15. Ecuaciones para calcular el Ángulo de presión,. z d n d b X X X X X n X X X b x X X X X X X X X X X X X X X X arcsen ar cos Fórula an 2 an cos n n cos 2 an cos an n arcan cos n db ar cos d db ar cos z * db *cos ar cos z * n ar cos b b ar cos ar cos d 2 2 *cos n b * z Fuene: Ibid 76

77 Tabla 16. Ecuaciones para calcular el Diáero base, d b. z d n n b x Fórula X X d * cos X X X z * *cos X X X X X X X z * n *cos cos * z 2 an 1 X X z * b Fuene: Ibid 4.8 IMPLEMENTACIÓN DE LAS CLASES DONDE SE DEFINIRÁN INDIVIDUALMENTE d, z, Y x. Esas clases fueron llaadas DiaeerReference, TeehNuber, gaa y ModuleAxial respecivaene, las cuales fueron basadas en las clases: Bea0, ModuleNoal y ModuleTransverse. La clase que define el núero de dienes (TeehNuber) es la única clase en la que se definieron odas sus variables de ipo enero, y por eso fue desarrollada la súper clase llaada VariableInSuper, la cual es suaene parecida a VaribleRealSuper, su única diferencia es que en la priera odas las variables esán definidas de ipo enero, coo se explicó aneriorene; la clase TeehNuber es la única que se exiende de VariableInSuper. 77

78 4.9 CONTENIDO FINAL DE TODAS LAS CLASES. a) InvCalculaorMain: Un solo éodo donde: Se crean los objeos bea0, n,, dr, z, gaa y x. Se dan los valores de enrada de los paráeros. Se definió una esrucura de ipo while donde se encuenras las insrucciones para que sean calculados los paráeros, en la que se corrobora que no hubo ningún problea al oeno de realizar los cálculos. Esán las insrucciones para osrar los valores de salida. b) VariableGeneralSuper: Esa clase iene los eleenos que se explicaron en nuerales aneriores. c) VariableRealSuper: Esa clase iene los eleenos que se explicaron en nuerales aneriores, y se le agrego un éodo llaado round el cual servirá para oar los valores de salida y aproxiarlos de la siguiene anera: solo se osrara dos deciales, donde el segundo decial se aproxiara de acuerdo al valor del ercer decial. d) VariableInSuper: Esa clase iene los isos eleenos que la super clase VariableRealSuper, la única diferencia coo se explicó en nuerales aneriores es que en esa clase las variables esán definidas coo variables nuéricas de ipo enero. 78

79 e) Bea0, ModuleNoral, ModuleTransverse, DiaeerReference, TeehNuber, gaa, ModuleAxial: Esas clases ienen los eleenos que se explicaron en nuerales aneriores y de los cuales se dará una breve explicación. Dos consrucores los que se reiirán a dos consrucores de la súper clase de la que se exienden. La función de esos consrucores es inicializar los valores dependiendo de los valores que se ienen en la enrada. Un éodo llaado calculae coo se explico en el nueral 4.4. Varios éodos los cuales endrán coo nobre, el iso nobre de la clase seguido por un nuero el cual obedecerá a coneo ascendene; en esos éodos esán las ecuaciones para poder calcular el paráero que es definido en la clase. 79

80 4.10 COMPORTAMIENTO DEL SOFTWARE. El coporaieno que sigue el sofware esá definido en el siguiene diagraa de flujo: Gráfico 4. Diagraa de flujo del funcionaieno del sofware. Por la coplejidad del sofware se definirán poseriorene diagraas de flujo donde se podrá deallar el procediieno que sigue el sofware. En el siguiene diagraa de flujo se encuenra definido el proceso que sigue el sofware en el oeno de ingresar valores de enrada. 80