El despliegue de funciones de calidad tiene, como objetivo general, integrar los requerimientos y expectativas de los clientes, al proceso de diseño. En esta etapa los requerimientos del cliente se traducen en términos mensurables de ingeniería, aquí también se definen las características que deberá tener el producto, expresadas como una serie de metas de diseño.
Como se ha mencionado antes, lo primero en que se debe pensar al iniciar un diseño, en este caso una transmisión, es en “el objetivo de diseño”, es decir, en el trabajo que la transmisión va a desempeñar. Para esto se debe tener un claro entendimiento del problema. La comprensión del problema incluye los siguientes pasos:
1. Identificación del cliente.-
El desarrollo de este proyecto va dirigido principalmente a los entusiastas, no profesionales de los autos todo terreno, así como a toda empresa interesada en la fabricación de este tipo transmisión que puede ser usada en diferentes tipos de vehículos pequeños. Lo anterior es tomando en cuenta una producción de 4,000 unidades por año.
2. Determinación de los requerimientos del cliente.
En cuanto a los requerimientos del cliente, estos se han dividido en: requerimientos obligatorios y requerimientos deseables.
Los requerimientos obligatorios:
Son los especificados por SAE, y en el caso de la transmisión solo competen al área de seguridad, tipo y velocidad del motor. De acuerdo a los puntos de la Norma SAE Mini Baja 2002 [21] son:
7.- Requerimientos del motor.
Todos los vehículos deben usar un motor Briggs & Stratton OHV intake modelo 205432 tipo 0036-e1
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7.4.15.- El gobernador del motor no deberá ser modificado, antes del evento cada motor deberá encontrarse dentro de una velocidad máxima de 3600 rpm.
19.1.- Tren de potencia.
Todas las partes de rotativas, tales como bandas, cadenas, y engranes que giran más rápido que el eje(s) de manejo, deben ser cubiertas para prevenir daños al conductor o espectadores, ya que podrían desarmarse debido a la fuerza centrífuga. Estas guardas deben ser de al menos un acero 1010.
Los requerimientos deseables: Son los requerimientos que no influyen en la seguridad de los sistemas del vehículo, pero sí en los costos y en el diseño de los mismos, agregándole “valor” al diseño. Estos se han identificado como:
• Que sea fiable. • Que sea resistente. • Que sea ligero.
• Que tenga un torque adecuado en la salida de las llantas para subir una pendiente de 38°.
• Que los procesos de manufactura sean con equipo convencional. • Que tenga un diseño simple.
• Que sea atractivo.
• Que sea de fácil o nulo mantenimiento. • Que sea compacta.
• Que sea de bajo costo. • Que sea eficiente.
3. Determinación de la importancia de los requerimientos del cliente:
Para la determinación de la importancia se procedió con el método de eliminación por pares, en este método, la columna de la izquierda se compara contra la fila superior, es decir, si un punto de la izquierda tiene mayor importancia que un punto de la fila superior, entonces, en el cuadro donde se interceptan se pone un signo “+”, en caso contrario un “-”, por último, el que mayor número de signos “+” acumule será el de mayor importancia.
Diseño y análisis de un sistema de transmisión de velocidad variable para un auto SAE Mini Baja 49 Tabla 3.1 Ponderación de los requerimientos de deseables del cliente.
A B C D E F G H I J Σ(+) % Ponderación A 0 - - - + + - + + - 4 8.888 7 B + 0 - - + - - + - - 3 6.666 6 C + + 0 - - + - - + - 4 8.888 7 D + + + 0 + + - + - + 7 15.55 10 E - - + - 0 + + + + + 6 13.33 9 F - + - - - 0 - + + - 3 6.666 6 G + + + + - + 0 + - + 7 15.55 10 H - - + - - - - 0 + + 3 6.666 6 I - + - + - - + - 0 - 3 6.666 6 J + + + - - + - - + 0 5 11.11 8 ∑ 45 100.0 A: Que sea resistente
B: Que sea ligero
C: Que tenga un torque adecuado en la salida de las llantas para subir una pendiente de hasta 38º
D: Que los procesos de manufactura sean con equipo convencional E: Que tenga un diseño simple
F: Que sea atractivo
G: Que sea de fácil o nulo mantenimiento H que sea compacta
I: Que sea de bajo costo J: Que sea eficiente
Tabla 3.2 Resultados de la ponderación de los requerimientos del cliente.
Ponderación Requerimiento
10 D Que los procesos de manufactura sean con equipo convencional
10 G Que sea de fácil o nulo mantenimiento 9 E Que tenga un diseño simple
8 J Que sea eficiente 7 A Que sea resistente
7 C Que tenga un torque adecuado en la salida de las llantas para subir una pendiente de 38°
6 B Que sea ligero 6 F Que sea atractivo 6 H Que sea compacta 6 I Que sea de bajo costo
Diseño y análisis de un sistema de transmisión de velocidad variable para un auto SAE Mini Baja 50 Los números denotan el grado de importancia, desde 6 para el de menor importancia, hasta 10, para el de mayor importancia. El diseño se basará en los resultados obtenidos, poniendo mayor énfasis en los puntos de fácil o nulo mantenimiento, y procesos de manufactura convencionales, dejando en segundo plano a los no menos importantes requerimientos restantes.
4. Estudio comparativo con productos de la competencia:
Actualmente, en el mercado existen una gran variedad de transmisiones, pero cada una de ellas ha sido diseñada para un propósito en específico y no cubren nuestros requerimientos de: espacio, peso, torque entregado, mantenimiento, costo, etc. y por lo tanto un estudio comparativo con marcas o modelos específicos no aplica.
En la tabla 3.3 se muestra una comparación de los tipos de transmisiones existentes, en ella se puede apreciar cómo es que cada una de las opciones cumple con los requerimientos deseables en una escala del 1 al 5. (las principales características de cada una se pueden consultar en el capítulo 1 tema 1.2)
1.- No cumple con los requerimientos. 2.- Cumple ligeramente.
3.- Cumple medianamente. 4.- Cumple casi en su totalidad. 5.- Cumple totalmente.
Diseño y análisis de un sistema de transmisión de velocidad variable para un auto SAE Mini Baja 51 Tabla 3.3 Comparación entre algunas de las alternativas de transmisión existentes.
MAN U AL SE MI- AU T O MÁT IC A AU T O MÁT IC A CV T
A Que sea resistente 5 5 5 4
B Que sea ligero 3 3 3 5
C Que tenga un torque adecuado en la salida de las llantas para subir una pendiente de 38°
5 5 4 4
D Que los procesos de manufactura sean con equipo convencional
3 3 3 4 E Que tenga un diseño simple 3 4 4 4
F Que sea atractivo 4 5 5 5
G Que sea de fácil o nulo mantenimiento 4 3 3 4
H Que sea compacta 3 3 3 4
I Que sea de bajo costo 4 3 3 4
J Que sea eficiente 5 4 4 4
39 38 37 42
NOTA: La calificación en las tablas anteriores se hizo de acuerdo a la percepción del autor de esta tesis.
La tabla anterior muestra que una transmisión continua de velocidad variable es la más factible para usarse en este tipo de vehículos.
5. Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables de ingeniería:
La tabla siguiente es el resultado de la traducción de los requerimientos deseables por medio de diagramas de bloque. Los requerimientos obligatorios no se tradujeron, ya que estos son muy específicos. El diagrama de bloques no es más que la descomposición del requerimiento, en términos que sean mensurables en ingeniería.
REQUERIMIENTO
TR
A
N
Diseño y análisis de un sistema de transmisión de velocidad variable para un auto SAE Mini Baja 52 Requerimiento del cliente Traducción Unidad de medida Alto m Ancho m Largo m Tiempo de exposición
al medio ambiente Tiempo Diseño por resistencia Factor de
seguridad Que sea resistente
Diámetro de llantas m Mínima longitud m Mínima altura m Ancho mínimo m No. De piezas de ensamble Cantidad Materiales ligeros kg. Mínima longitud m Mínima altura m Ligero Ancho mínimo m Costo accesible de refacciones $ Mantenimiento fácil y
económico Uso de refacciones estándar
Número de etapas de
reducción No. de etapas Relación de transmisión Número Tamaño de llanta in x in x in No. de piezas
componentes Cantidad Torque adecuado
Materiales ligeros kg.
6. Establecimiento de las metas de diseño:
Aquí cada meta de diseño debe expresar una característica mensurable que debe tener el producto.
Diseño y análisis de un sistema de transmisión de velocidad variable para un auto SAE Mini Baja 53 Tabla 3.5 Establecimiento de las metas de diseño.
META Dimensiones
máximas transmisión 35 x 20 x 15 cm Costo de la
transmisión (en una producción de 4000 unidades al año)
No mayor a 500 dls
Aceleración Recorrer 45.72 m en 6 seg. a=2.54 m/s2 Velocidad máxima 55 km / hr.
Tamaño y tipo de
llantas 20”x 7”x 10”
Tipo de tornillería Todas las tuercas de los tornillos deben ser cautivas, se requieren tuercas de seguridad, tuercas con chavetas o tornillos con hilo de seguridad. Usar tornillos grado SAE 5, grado métrico M8.8 ó similares. Todos los pernos roscados deben tener al menos dos hilos fuera de la tuerca.
Diseñar elementos por resistencia
Usar factor de seguridad mayor o igual a dos. Este es un factor recomendado, ya que los elementos no estará sujetos a cargas de choque instantáneas.
Procesos de manufactura
accesibles
Torno, fresa, taladro, dobladora de tubo. Usar materiales
ligeros Peso máximo de la transmisión 20 kg. Usar el mínimo
número de piezas. Máximo número de piezas manufacturadas 60. Costo accesible de
refacciones Menor al 10 % del costo total de la transmisión. Uso de refacciones
estándar Que existan en el país. Resistencia a la
oxidación Que resista un año en condiciones de humedad. Relación de
transmisión pequeña Relación entre 28:1 y 35:1 Número máximo de
etapas de transmisión No mayor a 4 etapas Que suba pendientes De hasta 38º
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