Trabajo de grado · 2014
Diseño y construcción de un vehículo de tracción humana para la competencia unidades 2011
Este trabajo presenta la construcción de un Vehículo de Tracción Humana el cual debe cumplir con las especificaciones y requerimientos de seguridad establecidos por el concurso UNIANDES 2011. Así que, en la etapa de diseño básico se evalúan tres prototipos de vehículos teniendo en cuenta los esfuerzos mecánicos, deformación y peso obtenidos en el software de elementos finitos, Ansys 14.0 y Solid Works, con el fin de seleccionar el mejor prototipo. Por otra parte, el diseño a través de software tiene limitaciones para obtener resultados eficientes en los estudios realizados a los modelos propuestos, lo cual afecta la dinámica del diseño.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 15
- JUSTIFICACIÓNp. 17
- OBJETIVOSp. 18
- 3.1. OBJETIVO GENERALp. 18
- 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 18
- MARCO TEÓRICOp. 19
- 4.1. ASOCIACIÓN INTERNACIONAL DE VEHÍCULOS DE PROPULSIÓN HUMANAp. 19
- 4.2. REGLAS Y DETALLES DEL CONCURSO VTH UNIANDES 2011p. 19
- 4.2.1. Requisitos generalesp. 21
- 4.2.1.1. Masa mínima soportada:p. 22
- 4.2.1.2. Líneas de proyección:p. 22
- 4.2.2. Carrera de utilidadp. 23
- 4.2.3. Carrera contrarrelojp. 24
- 4.2.4. Carrera de velocidadp. 25
- TRACCIÓN HUMANAp. 26
- 4.3.1. Configuraciones generales de un vehiculó triciclop. 27
- 4.3.2. Sistema de frenosp. 28
- 4.3.2.1. Frenos de discop. 29
- 4.3.2.2. Frenos de zapata corta ó “tacos”p. 32
- 4.3.3. Sistema de direcciónp. 33
- 4.3.4. Métodos de accionamiento para la direcciónp. 34
- 4.3.4.1. Dirección sobre el asientop. 34
- 4.3.4.2. Dirección bajo el asientop. 35
- 4.3.4.3. Dirección directa sobre el kingpinp. 37
- 4.3.4.4. Dirección por inclinación (tilting)p. 38
- 4.3.5. Geometría de la direcciónp. 38
- 4.3.5.1. Ángulo de avance (caster)p. 38
- 4.3.5.2. Angulo de inclinación (camber)p. 39
- 4.3.5.3. Angulo de convergencia (toe)p. 41
- 4.3.5.4. Inclinación del kingpin (pivote central)p. 42
- 4.3.5.5. Angulo ó compensación ackermanp. 43
- 4.3.6. Sistemas de enlace para la direcciónp. 45
- 4.3.6.1. Tirante sencillop. 45
- 4.3.6.2. Tirante doblep. 46
- 4.3.7. Trasmisión de potenciap. 46
- 4.3.8. Suspensiónp. 50
- 4.3.8.1. Suspensión traserap. 50
- 4.3.8.2. Suspensión delanterap. 51
- 4.3.9. Otros aspectos de diseño básicop. 52
- 4.3.9.1. Distribución del pesop. 52
- 4.3.9.2. Centro de gravedadp. 53
- 4.3.9.3. Distancia entre ejesp. 54
- 4.3.9.4. Ancho de víap. 54
- 4.3.9.5. Asientosp. 55
- 4.3.9.6. Tamaño de la ruedap. 57
- 4.4. DISEÑO DEL MARCOp. 58
- 4.5. OTRAS CONSIDERACIONES SOBRE EL RENDIMIENTOp. 61
- 4.6. EL FACTOR HUMANOp. 63
- 5. METODOLOGÍAp. 64
- 5.2. DISEÑO CONCEPTUALp. 64
- 5.3. DISEÑO BÁSICOp. 69
- 5.4. CONSTRUCCIÓNp. 81
- 6. PRUEBASp. 89
- 6.2. DESEMPEÑO DEL VEHÍCULO EN LA COMPETENCIAp. 94
- 6.2.1. Carrera de Utilidadp. 23
- 6.2.2. Carrera Contra Relojp. 95
- 6.2.3. Carrera de Velocidadp. 25
- 7. CONCLUSIONESp. 97
- 8. RECOMENDACIONESp. 99
- 9. BIBLIOGRAFIAp. 100
- MAPA SÓTANO 1p. 103
- MAPA PISO 1p. 104
- MAPA PISO 2p. 105
- PLANO CARRERAS DE VELOCIDADp. 106
- LISTA OFICIAL DE PARTICIPANTESp. 107
- TABLA DE RESULTADOSp. 108
- Figura 2. Esquema para la realización de la prueba de Volcadurap. 22
- sensor de velocidadp. 25
- un triciclop. 27
- Figura 5. Representación esquemática simplificada de un freno de discop. 29
- Figura 6. Sistema de freno de disco accionado por cable metálicap. 30
- Figura 7. Sistema de freno de disco accionado hidráulicamentep. 31
- Figura 7 Sistema de frenos de zapatas Corta ó “V-Brake”p. 33
- Figura 8. Esquema manillar sobre el asientop. 35
- Figura 9 Disposición de los dos tipos de manillares bajo el asientop. 36
- Figura 10. Manillar directo sobre el Kingpinp. 37
- Figura 11. Avance ó Casterp. 39
- Figura 12 Inclinación o Camberp. 40
- Figura 13 Convergencia o Toep. 41
- Figura 14. Líneas de proyección para el ángulo del Kingpinp. 43
- Figura 15 Angulo ó Compensación Ackermanp. 44
- Figura 16. Transmisión de potencia en bicicletasp. 47
- tubos guía y poleasp. 49
- Figura 18. Suspensión delanterap. 51
- Figura 19. Distribución del Peso y Ubicación del Centro de Gravedadp. 53
- configuración Tadpolep. 55
- Figura 21. Cuadro para la selección de componentesp. 66
- la direcciónp. 69
- Figura 23. Chasis Ap. 71
- chasis Ap. 79
- Chasis Ap. 79
- Figura 27. Chasis Bp. 74
- chasis Bp. 79
- chasis Bp. 79
- Figura 31. Chasis Cp. 76
- chasis Cp. 79
- Chasis Cp. 79
- Figura 35. Calculo de la masa de los chasis propuestosp. 78
- Figura 36. Imagen de los planos del vehículop. 81
- Figura 37. Construcción del Chasisp. 82
- Figura 38. Proceso de construcción de la estructura de la sillap. 83
- Figura 39. Proceso de soldadura del chasisp. 83
- Figura 40. Kingpin ó “caña” de direcciónp. 84
- Figura 41 Montaje de las mordazas de frenop. 85
- Figura 42. Terminales esféricos de la direcciónp. 85
- Figura 43. Disposición final de la cadenap. 86
- Figura 44. Prueba de carga de la barra antivuelcop. 87
- Figura 45 Prueba de Volcadura del vehículop. 87
- Figura 46. Vista superior del Vehículop. 89
- Figura 47. Vistas Frontal y Superior del brazo secundariop. 90
- Figura 48. Vista lateral de la rueda Izquierdap. 91
- Figura 49. Vistas Inferior y Frontal del Chasisp. 92