PROYECTO MOVIMIENTO Y DIRECCION PROTOTIPO FOCALIZADO EN EL SISTEMA DE DESPLAZAMIENTO
SEDE
Plaza oeste SECCION
I ALUMNOS
Jaime silva Sofía San Martín Mónica Uriarte FECHA ENTREGA
15 de diciembre 2008
RECOPILACION ANTECEDENTES
1.1.
ANALISIS ANATOMICO TRAMPA RATON
1.2.
ANALISIS FUNCIONAL TRAMPA RATON
1.3.
ANALISIS ENERGETICO TRAMPA RATON
1.4.
MODELOS MECANICOS DE CONSERVACION DE LA ENERGIA
1.4.1.
Principio palanca
1.4.2.
Principio Polea
1.4.3.
Principio engranaje
2.
DESARROLLO PROTOTIPO FISICO FOCALIZADO
2.1.
PROTOTIPO ENSAYO
2.1.1.
Descripción concepto o idea fuerza
2.1.2.
Modelo teórico preliminar
2.1.3.
Definición material del prototipo de ensayo
2.1.4.
Definición componente del prototipo de ensayo
2.1.5.
Fotos del prototipo de ensayo
2.1.6.
Evaluación de los resultados del prototipo de ensayo
2.2.
PROTOTIPO DE PRUEBA
2.2.1.
Modelo teórico definitivo
2.2.2.
Variables de prueba
2.2.3.
Fotos del prototipo de prueba
2.3.
ANALISIS TAXONÓMICO PROTOTIPO DE PRUEBA
2.3.1.
Diagrama de componentes prototipo de prueba
2.3.2.
Estructura de cada componente
2.3.3.
Función de cada componente
2.3.4.
Forma abstraída del bastidor
Í ndice
1.
DESARROLLO PROTOTIPO ALFA
3.1.
ANÁLISIS FUNCIONAL DEL CHASIS PROPUESTO
3.2.
ESPECIFICACIONES DE DISEÑO POR COMPONENTES
3.3.
DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE ENSAMBLE
4.
PROMOCIÓN DEL SISTEMA CHASIS
4.1.
DESCRIPCIÓN DEL CONCEPTO O IDEA FUERZA DEFINITIVA
4.2.
GÉNESIS MORFOLÓGICA
4.3.
PROMOCIÓN DE LOS ATRIBUTOS DE LA PROPUESTA
5.
GLOSARIO
6.
ANEXOS ( en CD de respaldo)
Í ndice
3.
Proyecto M y D Comienza con la creación de un sistema mecánico que permita a un auto un desplazamiento de18mts. El móvil deberá adquirir la energía, para su desplazamiento, del movimiento de la palanca de una trampa de ratón (energía cinética). Además se debe considerar la aplicación de diseño al soporte del sistema, piezas y carcasas.
Daremos a conocer los distintos prototipos que se realizaron, detalles de cada pieza realizada, y el resultado de un largo trabajo de investigación, desarrollo y trabajo tanto digital como manual, por medio de renders, fotografías y esquemas.
I nt r oducc
Durante el transcurso de las distintas investigaciones y por sobre todo, experimentando con los materiales, cometiendo errores para .luego corregirlos, intentando llegar de distintas formas a un resultado optimo, hemos obtenido un resultado optimo y de pulcro desarrollo. En este proyecto, no solo se realizan cálculos de fuerza y movimiento, sino que también desarrollamos trabajos en distintos materiales nuevos para nosotros, tales como el acrílico y technyl, para así desarrollar este proyecto denominado “Movimiento y Dirección”.
1.1
análisis anatómico de la trampa de ratón Muelle (B)
Gatillo
Palanca (C)
Bastidor (A)
(A) Bastidor
base sólida a la cual poder fijar las otras cuatro piezas. Sin la base, las otras partes no pueden mantener la estabilidad adecuada y la distancia entre sí como para ser funcionales. Da a la palanca la energía necesaria
(B) Muelle
Aplasta al ratón (C) Palanca sostiene al martillo en tensión por el resorte (D) Gatillo
Recopilación de Recopilación de antecedentes
(D)
an谩lisis funcional de la trampa de rat贸n
Recopilaci贸n de Recopilaci贸n de antecedentes
1.2
1.3
análisis energético de la trampa de ratón
1.
perímetro eje de tracción :
a. diámetro eje: 0,8 cm. b. radio eje de tracción: 0,4 cm. P: 2 x Π (3,14) x 0,4 (radio circulo) = 2,512 cm.
2.
longitud de palanca de tracción:
como el radio de giro de esta pieza es 90°, y debemos calcular su radio, debemos resolver la siguiente igualdad: 90/6,28 = r ; la longitud de la
Recopilación de
90 * 1 = 2 Π (3,14) x r à 90 = 6,2 x r à palanca es 14,23 cm.
1.4
1.4.1
Modelos mecánicos de conservación de energía cinética principio palanca
La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza. Está compuesta por una barra rígida que de apoyo, llamado fulcro. Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o la distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza. En física, la ecuación que describe las características de la palanca es:
Siendo P la potencia o fuerza que ejercemos, R la resistencia o fuerza que Vencemos o transmitimos, dp y dr las distancias que hay desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de las fuerzas P y R, respectivamente.
Recopilación de Recopilación de antecedentes
puede girar libremente alrededor un punto
1.4.2
principio polea
Polea simple fija
es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el concurso de una cuerda o cable que se hace pasar por el
Polea simple móvil
canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Polea compuesta
Además sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso, variando su velocidad, actuando en uno potencia.
Recopilación de
de sus extremos la resistencia y en otro la
principio engranaje
Se denomina al mecanismo utilizado para transmitir potencia mecánica entre las distintas partes de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales a la mayor se le denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.
•Ejes perpendiculares Helicoidales cruzados Cónicos de dientes rectos Cónicos de dientes helicoidales Cónicos hipoides De rueda y tornillo sinfín
•Por aplicaciones especiales se pueden citar: Planetarios Interiores De cremallera
•Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar: Transmisión simple Transmisión con engranaje loco Transmisión compuesta. Tren de engranajes •Transmisión mediante cadena o polea dentada Mecanismo piñón cadena Polea dentada
Recopilación de
1.4.3
•Ejes paralelos: Cilíndricos de dientes rectos Cilíndricos de dientes helicoidales Doble helicoidales
2.1 Prototipo de ensayo 2.1.1 Descripción Concepto o idea fuerza preliminar El concepto preliminar fue básicamente la funcionalidad del prototipo, es decir, el diseño se enfoco en lograr la efectividad del mecanismo dejando en segundo plano lo estético.
1.
Perímetro eje de tracción :
a. diámetro eje: 0,8 cm. b. radio eje de tracción: 0,4 cm. P: 2 x Π (3,14) x 0,4 (radio circulo) = 2,512 cm. 2.
Perímetro rueda de tracción:
Al sacar el perímetro = a 100 cm., la igualdad seria la siguiente: 100/ r = 2 Π /1 à 100 = 2 x Π (3,14) x r à 100/32 = 16 cm. a. diámetro rueda: 32 cm b. radio rueda: 16 cm 3. Giro eje de tracción y longitud cadena de transmisión: con 60 vueltas del hilo en el eje de tracción el resultado es el siguiente: 60 x Π (3,14) = 19,1 vueltas del hilo. / 60 cm es el largo de la cadena de transmisión.
Desar r ollo pr ot ot ipo f ísico
2.1.2 Modelo teórico preliminar
4.
Longitud de palanca de tracción:
como el radio de giro de esta pieza es 90°, y debemos calcular su radio, debemos resolver la siguiente igualdad: 90 * 1 = 2 Π (3,14) x r à palanca es 14,23 cm. 5.
90 = 6,2 x r à
90/6,28 = r ; la longitud de la
Longitud de trayectoria:
L = 19,1 x 100,48 = 19, 19 metros.
Esquema modelo teórico preliminar
NO APROVECHA TODA LA FUERZA DE LA EXTENSION (arco de desplazamiento)
Ruedas de 1 m de perímetro para facilitar el desplazamiento de los 18 m (18 vueltas)
Hilo
Rueda delantera
Recopilación de
Ratonera extensión 16 cm.
2.1.3. Definición material del prototipo de ensayo. Ruedas traseras y chasis
acrílico espesor 3mm y 2 Mm. respectivamente.
Ruedas delanteras
technyl
eje
Aluminio hilado 8 Mm. diámetro
Soporte eje
aluminio
Poleas (carrete de hilo para maquinas de coser)
bronce
Recopilación de
2.1.4. Definición componentes prototipo de ensayo
Recopilaci贸n de
2.1.5. fotos prototipo de ensayo
2.1.6 Evaluación de resultados de prototipo de ensayo
Resultados obtenidos v/s resultados esperados Tabla resumen Funcionamiento
Chasis
Al ser de acrílico posee un peso menor al del prototipo 1. sin embargo, su forma no permite el movimiento radial del hilo fijado a la extensión
Ratonera
Fijación a través de tornillos
Extensión
La extensión permite un desplazamiento radial, pero la forma del chasis no permite desenrollar el hilo por completo
Eje trasero y rodamientos
Buena fijación, sin embargo su peso debería ser menor para no frenar el funcionamiento
Ruedas traseras
Menor peso en comparación con las del prototipo 1. sus medidas están pensadas para que al giro estas desplacen al auto un metro.
Eje delantero
El eje delantero no se encuentra lo suficientemente fijo al chasis, no está alineado con el eje trasero por lo que frena el movimiento
Ruedas delanteras
No están bien fijas al eje delantero. Su materialidad aumenta el roce.
hilo
No se desenrolla completamente en el eje.
Resultado
El auto se desplaza 9.20 metros.
Recopilación de
Componentes del auto
2.2 Prototipo de prueba 2.2.1 Modelo teórico definitivo. 1. Perímetro eje de tracción : a. diámetro eje: 0,8 cm. b. radio eje de tracción: 0,4 cm. P: 2 x Π (3,14) x 0,4 (radio circulo) = 2,512 cm. 2. Perímetro rueda de tracción: Al sacar el perímetro = a 100 cm., la igualdad seria la siguiente: 100/ r = 2 Π /1 à 100 = 2 x Π (3,14) x r à 100/32 = 16 cm. a. diámetro rueda: 32 cm b. radio rueda: 16 cm 3. Giro eje de tracción y longitud cadena de transmisión: con 60 vueltas del hilo en el eje de tracción el resultado es el siguiente:
4. Longitud de palanca de tracción: como el radio de giro de esta pieza es 90°, y debemos calcular su radio, debemos resolver la siguiente igualdad: 90 * 1 = 2 Π (3,14) x r à 90 = 6,2 x r à longitud de la palanca es 14,23 cm.
90/6,28 = r ; la
En el costado del chasis se agregara un arco de radio 17 cm, para lograr la trayectoria completa del hilo 5. Longitud de trayectoria: L = 19,1 x 100,48 = 19, 19 metros. 6. Engranajes: Engranaje grande: 20 dientes Engranaje pequeño: 8 dientes. Vueltas del engranaje pequeño en el grande: 8.5 vueltas
Recopilación de
60 x Π (3,14) = 19,1 vueltas del hilo. / 60 cm es el largo de la cadena de transmisión.
Arco de 34 cm de diámetro cuya función principal es la máxima utilización del hilo
2.2.1 Esquema modelo teórico Ratonera extensión 17 cm de largo
Engranajes para el aumento de la tracción
Rodamientos para mayor desplazamiento
Ruedas de 1 m de perímetro para facilitar el desplazamiento de los 18 m (18 vueltas)
Reestructuración del chasis
a)
Engranajes: se pretende optimizar la fuerza de la ratonera a través de 2 engranajes ubicados en el eje de la rueda trasera y en un eje independiente.
b)
Arco: se ha diseñado un arco desde el costado del chasis para aprovechar un 100% el ángulo de movimiento de la ratonera (180 ª), pudiendo así obtener una velocidad constante del autito.
c)
Extinción ratonera: se aumenta el largo de esta a 17 cm para que se desplace por el arco del chasis.
d)
Rodamientos: generan un movimiento mas suave y limpio de los ejes de las ruedas y engranaje.
e)
Rediseño chasis: se incorpora un sector especifico para posicionar los rodamientos y así conseguir la perfecta ubicación de los ejes y optimizar el funcionamiento de los engranajes.
Resultado final prueba de efectividad:
Calculo obtenido del modelo teórico definitivo:
el prototipo se desplazo 20 m
19,19 m
Recopilación de
2.2.2 Identifica y define las variables de prueba.
Recopilaci贸n de
2.2.3 Fotos prototipo de prueba
2.3 Análisis Taxonómico prototipo de prueba
2.3.1 Diagrama de componentes del “chasis”. Ruedas traseras Palanca rebobinado Arco
Engranajes
Ratonera Ejes
Extensión Ratonera
Rodamientos
Ruedas delanteras
Tuercas
Hilo
2.3.2 Estructura de cada componente del chasis Chasis, Ruedas y Arco
Acrílico Transparente y Color, de 3mm de grosor
Engranajes, Ejes y Tuercas
Technyl color negro
Rodamientos
Variante del plástico, soporta largas horas a la exposición, más resistente que el vidrio resistencia a la fatiga, muy buena capacidad de recuperación, excelente resistencia al desgaste. fáciles de mecanizar.
Par de anillos metálicos con 8 bolas Entrega mayor rapidez en su interior, de giro. protegidos por dos discos finos
Recopilación de
Chasis
2.3.3 Función de cada componente del chasis
Ratonera : energía cinética Hilo: un extremo del hilo tensor se encuentra enrollado en el eje del engranaje mayor ; y el otro extremo enganchado a la extensión de la ratonera Extensión ratonera : de 17 cm de largo para alcanzar el arco desplazamiento. Arco: de 34 cm de diámetro (misma medida que la extensión de la ratonera), que permite que el hilo recorra toda la trayectoria necesaria para generar la fuerza cinética esperada. Engranajes: el mayor de 20 dientes y diámetro 10 cm., del cual está sujeto el hilo tensor; y el menor de 8 dientes y diámetro 4.5 cm..
Ejes: Estabilidad para ruedas y engranajes. Tuercas: Mantiene unidas las ruedas al chasis, con sistema de hilo para unión con ejes. Chasis: Estructura principal del producto. Rueda Trasera: Rueda que recibe toda la fuerza de los engranajes para producir el movimiento, tiene 1 metro de perímetro. Rueda delantera: Proporciona estabilidad.
Recopilación de
Rebobinado manual: palanca extensión del eje de rueda trasera con sistema de hilo para su enganche.
2.3.3 Forma abstraída del bastidor “chasis”
Vista superior Sacado sector engranajes
Vista lateral arco
Orificio eje delantero
Orificio eje trasero y engranaje pequeño Orificio eje engranaje grande
Orificio encaje ratonera
Analogía La forma del caparazón de la tortuga se asemeja al arco del chasis que corresponde a una de las piezas mas importantes y representativas de muestro proyecto. La actitud de este animal, se podría vincular a la distribución de la fuerza de la ratonera para lograr un movimiento uniforme y constante de la velocidad del auto.
Recopilación de
Sector ratonera
Chasis Definitivo: Estructura principal, cuerpo del proyecto
Arco con riel: Dirigir el hilo
Aprovechar al máximo el desembrollamie nto del hilo
Perforaciones para rodamientos: Seguridad a los rodamientos
Posicionar los rodamientos en los lugares correctos para posteriormente ser cruzados por un eje
Ejes: Estabilizar las ruedas y engranajes
Nos permite la ubicación de las ruedas y engranajes, así otorgando el movimiento
Engranajes: Mayor poder de tracción
Tuercas: Fijar las ruedas al chasis por medio de los ejes
Extensión ratonera: Mayor perímetro de movimiento
El usar engranajes, la fuerza de tracción aumenta, lo cual nos permite mayor movimiento por la misma fuerza entregada
Permiten mantener las ruedas unidas al chasis, y a la vez le entrega un terminado pulcro
El expandir la ratonera, se adquiere mayor movimiento, debido a que el perímetro aumenta
Recopilación de
3.1 Análisis funcional del “chasis propuesto”
3.2 Especificaciones de diseño por componentes
Chasis Medidas generales: 490 x 100 Mm. Generado a partir de una estructura laminar de acrílico de 3mm termo formado para lograr la forma requerida para la organización optima de sus partes y piezas. Ratonera
Extensión: 17 cm. de largo
Arco Material: acrílico 3 mm. Radio arco exterior: 17cm. Radio arco interior: 16,5 cm. El arco nace desde el costado del chasis y se proyecta perpendicularmente a este a través del termo formado del material.
Recopilación de
Medidas generales: 12 x 7,2 cm.
Engranajes Engranaje 1: •20 dientes •Grosor 6 mm •Diámetro 100 mm •Perforación central 8 mm Engranaje 2: • 8 dientes •Grosor 6 mm •Diámetro 45 mm •Perforación central 8 mm
Material: technyl. Medidas Generales: 30 x 20 x 20 Mm. Diámetro exterior: 10 Mm. Diámetro interior hilado: 8 Mm.
Ejes Material: technyl Extremos hilados para fijar las ruedas a través de las tuercas. Tapa ejes incorporados al diseño del eje.
Recopilación de
Palanca de rebobinado hilo
Tuerca de 3 puntas Material: Technyl •perforación central 8 mm • grosor 15 mm Su función principal es la fijación de las ruedas. Se diseña con un tamaño mayor que el de las tuercas convencionales y su forma ergonómica permite una fácil manipulación, sin necesidad de utilizar herramientas externas.
Rueda trasera
• perforación central 8 Mm. • grosor 3 me • perímetro 100 Mm.
Rueda delantera • diámetro 120 Mm. • perforación central 8 Mm. • grosor 3 Mm. • perímetro 100 Mm.
Recopilación de
• diámetro 320 Mm.
3.3 Diagrama de flujo del proceso preliminar de ensamble Confección de chasis, Proyecto M yD
no
¿plottear?
Imprimir planimetría
si Compra de piezas y materiales
Acrílico
Ratonera
Imprimir desde PC
Cancelar plotter
Piezas especiales
Rodamientos
Dibujar planimetría del chasis en acrílico
Engranajes Ejes Tuercas Cubre Ejes
Cortar chasis y ruedas
Termoformado
no
¿quedo bien?
Insertar ruedas delanteras en eje y fijarlos con tuercas para ejes
si
Colocar rodamientos en sus perforaciones
Ubicar eje delantero, cruzando ambos rodamientos
Centrar los engranajes y colocar los ejes en sus respectivos rodamientos
Colocar engranajes en ejes
Unir hilo a extensión de ratonera y engranaje grande
Poner ratonera en chasis
Hacer funcionar el proyecto M y D
no
¿Funciono?
si
Proyecto M y D cumplido!!
Recopilación de
Perforar orificios para rodamientos y encajes
4.1 Descripción del concepto o idea fuerza definitiva. El concepto utilizado desde un comienzo es la funcionalidad, teniendo esto un fin practico para lograr las metas previamente establecidas.
4.2 Génesis morfológica.
Prototipo N°2
Prototipo N°3
Prototipo N°1
Durante el transcurso de la investigación, el chasis adquiere distintas formas y mas funcionalidades para su perfecto funcionamiento
Prototipo Final
Pr omoción de sist ema de
A partir de este concepto se trabajo la forma del chasis pensando en la distribución correcta de las partes y piezas y en trabajar eficientemente con el material utilizado.
4.3 Promoción de los atributos de la propuesta.
Chasis generado a partir de una lamina de acrílico termo formado a través de moldes de MDF.
Partes y piezas producidas en technyl negro para lograr un contraste a la vista y que estas piezas de vital importancia se destaquen.
Tuercas diseñadas para ser manipuladas sin ninguna herramienta externa.
Palanca de rebobinado como extensión del eje de las ruedas traseras.
Ejes diseñado pensando en los requerimientos de cada uno.
Pr omoción de sist ema de
Arco termo formado en 180ª para lograr la optima utilización del hilo y distribuir el tiempo de desplazamiento de mejor manera.
Definición
forma
Figura o conjunto de líneas y superficies que determinan el aspecto exterior de una cosa.
concepto
Los conceptos son construcciones u objetos mentales, por medio de los cuales comprendemos las experiencias que emergen de la interacción con nuestro entorno, a través de su integración en clases o categorías relacionadas con nuestros conocimientos previos.
boceto
Un boceto, también llamado esbozo (Layout en inglés), es un dibujo realizado de forma esquemática y sin preocuparse de los detalles o terminaciones para representar ideas, lugares, personas u objetos. Un boceto es un dibujo hecho a mano alzada, utilizando lápiz, papel y goma de borrar, realizado generalmente sin instrumentos de dibujo auxiliares. Puede ser un primer apunte del objeto ideado que aún no está totalmente definido. Se pueden utilizar tanto técnicas de perspectiva como vistas ortogonales. Es un dibujo rápido de lo que luego llegará a ser un dibujo definido o la obra de arte final en sí.
fulcro
(Del lat. fulcrum.) m. Punto de apoyo de la palanca.
acanalado
1. adj. Que pasa por un canal o lugar estrecho: viento acanalado. 2. Que tiene forma de canal o teja: uñas acanaladas. 3. [Objeto] cuya superficie presenta surcos continuos y regulares: columnas acanaladas.
Potencia (física)
En Física, potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo
Glosar io
Palabra o concepto