Diseño y construcción de una bicicleta impulsada por cardan

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA. “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BICICLETA IMPULSADA POR CARDAN”. TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO MECÁNICO. AUTOR:. Medina Rosales, Gabriela Marilu. ASESOR:. Ing. Juan Ely David Acosta Horna. TRUJILLO – PERU 2019. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. PRESENTACIÓN. SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA. SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO: De conformidad con lo estipulado por el Reglamento de Grados y Títulos de la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, presento a su consideración la presente tesis “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA BICICLETA IMPULSADA POR CARDÁN”.. El presente trabajo de Proyecto de Ingeniería tuvo como finalidad elaborar una metodología y presentar el procedimiento para el Diseño y Construcción de una bicicleta impulsada por cardan para ser utilizado como medio de transporte no contaminante, ligero, rápido y ejercitador para las personas. En la ejecución del presente informe se tomó en cuenta los conocimientos básicos de metodología de la investigación científica.. El autor.. i Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. DEDICATORIAS. Agradecemos a Dios por bendecirnos la vida, por guiarnos a lo largo de nuestra existencia, ser el apoyo y fortaleza en aquellos momentos de dificultad y de debilidad.. A mis padres, Albertina y Raúl quienes, con su ejemplo y apoyo, consejos y comprensión me inculcaron el amor por el conocimiento la ambición de ir siempre adelante y su ayuda en los momentos difíciles y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me han dado todo lo que soy como persona. mis. valores,. mis. principios,. mi carácter,. mi. empeño,. mi. perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos. A mis hermanos por estar siempre presentes, acompañándome para poderme realizar. A mis hijos Leonardo y James quienes son mi motivación, inspiración y felicidad. A mi esposo Leonardo por amor y comprensión. A mis tíos quienes me apoyaron a seguir adelante en los buenos y malos momentos de mi vida. A nuestros docentes de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la UNT, por haber compartido sus conocimientos a lo largo de la preparación de nuestra profesión, de manera especial, a los ingenieros Javier Bacilio, Guillermo Quevedo y Juan Acosta. Quienes me guiaron con su paciencia, y su rectitud como docentes. A nuestros compañeros, con los que compartimos muchos momentos a lo largo de este tiempo, estando siempre dispuesto a escucharnos y apoyarnos.. El autor.. ii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. AGRADECIMIENTOS. A mi tutor de tesis, Ingeniero Juan Acosta Horna, por su consejo, apoyo y confianza. A Dios y a nuestros padres por su apoyo constante en este trabajo y por sus constantes palabras de aliento para no desistir en el mismo. A todas las personas que de una u otra manera contribuyeron a lo largo de todo este camino que emprendimos, por sus consejos y buenos deseos.. El autor.. iii Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. RESUMEN.. El presente trabajo de Proyecto de Ingeniería tiene como objetivo principal diseñar y construir una bicicleta impulsada por cardán. Fue desarrollado con el propósito de bajar los niveles de contaminación de gases que está viviendo nuestro planeta hoy en día, por el caos vehicular de los automóviles motorizados de las grandes ciudades, por el ahorro económico y por la ejercitación saludable que generaría en las personas que utilizan una bicicleta impulsada por cardan como vehículo de transporte. Para poder hacer realidad este proyecto de ingeniería, se investigó primeramente las formas de diferentes bicicletas, verificando claro está la forma que más resultados positivos obtuvo. Elegido ya la forma apropiada se procedió a realizar un esquema en el programa CAD y claro está haciendo las correcciones debidas de la forma de nuestra bicicleta impulsada por cardan para poder llegar a la forma superficial correcta y óptima que nos permita. Llegamos a la forma ideal de nuestra bicicleta impulsada por cardan, mediante diversas simulaciones realizadas en el programa CAD, en la cual se verificó la transmisión. Este proyecto es desarrollado para que los usuarios giren la rueda trasera de un vehículo de dos ruedas utilizando el eje de la hélice. Generalmente en dos ruedas, cadena y piñón. El método se utiliza para conducir la rueda trasera. Las bicicletas impulsadas por ejes tienen un gran engranaje cónico donde una bicicleta convencional tendría su cadena anillo. Esto engrana con otro engranaje cónico montado en el eje de transmisión, el uso de engranajes cónicos permite el eje del par motor. De los pedales a girar 90 grados. El eje de transmisión tiene otro engranaje cónico cerca del cubo de la rueda trasera que engrana con un engranaje cónico en el cubo donde la rueda dentada trasera estaría en una bicicleta convencional, y cancelando el primer par motor. Palabra clave: Pedal Bicicleta.. iv Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ABSTRACT. The main objective of this Project is to design and build a bicycle driven by cardán. It was developed with the purpose of lowering the levels of pollution of gases that our planet is living today, due to the vehicular chaos of motorized cars in big cities, for the economic savings and for the healthy exercise that it would generate in people who they use a bicycle driven by cardán as a transport vehicle. In order to make this engineering project a reality, the forms of different bicycles were first investigated, verifying, of course, the form that obtained the most positive results. Once the appropriate form was chosen, we proceed to make a design in the SolidWorks program of course making the corrections due to the shape of our bike driven by cardán in order to reach the correct and optimal surface shape that allows us. We arrived at the ideal form of our bike driven by cardán, through various simulations carried out in the SolidWorks program, in which the transmission was verified. This project is developed for users to turn the rear wheel of a two-wheeled vehicle using the propeller shaft. Generally in two wheels, chain and pinion. The method is used to drive the rear wheel. The bicycles driven by axles have a large bevel gear where a conventional bicycle would have its ring chain. This meshes with another bevel gear mounted on the drive shaft, the use of bevel gears allows the torque axis. From the pedals to rotate 90 degrees. The drive shaft has another bevel gear near the hub of the rear wheel that meshes with a bevel gear in the hub where the rear sprocket would be on a conventional bicycle, and canceling the first torque.. Keyword: Bicycle pedal.. v Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ÍNDICE ANALÍTICO. PORTADA PRESENTACIÓN…………….……………………………………………… i DEDICATORIAS………..……………………………………………….…... ii AGRADECIMEINTOS……….…………………….………………………… iii RESUMEN……………………………………………………………….…… iv ABSTRACT………………………………………………………….……….. v CAPÍTULO I. – INTRODUCCIÓN 1 Introducción ………………………………………………………………....1 1.1 Realidad Problemática……………..…………………….……………....2 1.2 Enunciado Del Problema…...…….………………………………..…… 3 1.3 Hipótesis……………………………………………………………..…… 3 1.4 Justificación………………………………………………………………. 3 1.4.1 Justificación técnica……………….……………………………………3 1.4.2 Justificación Económica…………………………………………..……3 1.4.3 Justificación social……………………………………...………………3 1.5 Objetivos…………………………………………………………………...4 1.5.1 Objetivo general……….....……………………………………………. 4 1.5.2 Objetivo específico…………….…………………………………….... 4 1.6 Propuesta de Solución del Problema…………………………………. 4 1.7 Alcance o Proyección……...……………………………………….…… 4 1.8 Estado de Prefactibilidad…………………………………………..…….5 1.8.1 Técnico........................................................................................... 5. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.8.2 Económico………….………………………………………………….. 5 1.8.3 Parte procedimental……………………………………..………..…....6 1.9 Metodología de la Investigación…………………………………..........7 1.9.1 Estado del arte de la investigación................................................. 7 1.9.2 Historia de las transmisiones ……………………….........................8 1.9.3 Tipos de ejes de transmisiones……………………………………….10 1.9.4 Tipos de bicicletas………………………………..………………..…..14 1.9.5 Alternativas de diseño viables técnica y económica…………….....25. CAPÍTULO II. - FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 Antecedentes………….…………………………………………………. 28 2.1.1 Ventajas de una bicicleta………………………….………………......28 2.1.2 Desventajas de una bicicleta ………...…………………….………... 29 2.1.3 Uso y beneficios de la bicicleta………………………………………. 30 2.2 Diseño conceptual………………………………………………………. 33 2.3 Diseño de detalle………………………………………………………....33. CAPÍTULO III. - MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Proceso de diseño………………..………………………..……………..35 3.2 Material y Equipo……..…………………………………………………..35 3.3 Diseño y fabricación de bicicleta sin cadena...……….………………..39 3.3.1 Componentes…………………………………………………………...39 3.4 Concepto en diseño de máquinas………...…………………….……...41 3.5 Funciones del eje de transmisión…………………………………..…. 41 3.6 Construcción del mecanismo……..………………………………..……42 3.6.1 Objetivo de la bicicleta dinámica……….…….…………………….... 44 3.3.2 componentes de la bicicleta…….………..……………………..…….44. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 3.7 Diseño de engranaje y transmisión del eje…………………………….53 3.7.1 Engranaje de diésel……………………………………………..…..… 53 3.7.2 Accionamiento del eje…….…………………………………….......... 54 3.7.3 Transmisión……………………………………………………..…….. 55 3.7.3.1 Uso de eje de transmisión……..…………………………………… 56 3.7.3.2 Funcionamiento del eje de accionamiento….…………………….56 3.7.4 Metodología del diseño.….……………….……………………..…….57 3.8 Calculo del diseño………………………………………………………..57 3.9 Mecanismo para la acción de la bicicleta.……………………………..62 3.10 Análisis de rendimiento de la bicicleta………………………………..64 3.11 Armado de la bicicleta………………………………………………….65 3.12 Mecanismo de transmisión……………….……………………………65 3.13 Construcción…………………………………………………………….67 3.14 Selección de materiales………………………………………………..72 3.15 Principio de trabajo……………………………………………………...72 3.16 Factor de seguridad…..…………………………………………………73 3.17 Transmisión de torque…………………………………………………..73 3.18 Optimización del diseño………………………………………………...73 3.19 Función objetiva.………………………………………………………...74 3.20 Recursos…………………………………………………………………74 3.21 Aplicaciones……………………………………………………………..75 3.22 Diseño de componentes……………………………………………….77 3.23 Diseño de engranaje……………………………………………………78 3.24 Diseño de eje……………………………………………………………79 3.25 Ensamble de la bicileta………………………………………………….79 3.26 Resultados y discusiones………………………………………………80. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 3.27 Comparación del estrés máximo inducido…………………………...81 3.28 Costos……………………………………………………………………89 CAPÍTULO IV. - RESULTADOS. 4.1 Evaluación funcional…...………………………………….……………..91. CAPÍTULO V. - CONCLUSIONES. 5.1 CONCLUSIONES………..………………………………………………92 5.2 RECOMENDACIONES………………………………………………….92 BIBLIOGRAFÍA………………………….…………………….……………...93 ANEXOS…………………………………..……………………….................95. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. CAPÍTULO I.. 1.1. INTRODUCCIÓN El objetivo principal de la presente tesis es aplicar técnicas de diseños del producto para plantear en diseño de una bicicleta impulsada por cardán. El proceso de desarrollo de nuevos productos se presenta cotidianamente en todo el mundo buscando satisfacer una necesidad u oportunidad de un mercado específico y se concibe como un negocio rentable. La creación de productos innovadores para el avance y desarrollo de un país es con el fin de buscar y posicionarse en los mercados mundiales. Junto a esto nos hemos dado la tarea de posicionarnos en el mercado de las bicicletas; con una propuesta del diseño de una bicicleta impulsada por cardan que tenga las especificaciones y requerimientos necesarios para el año 2019 (prospectiva a 10 años a futuro), para su uso primeramente en la Ciudad. Este. proyecto. que viene. en. referencia. a. un. equipo. de. trabajo. interdisciplinario integrando funciones y actividades que llevan a un objetivo común que satisfaga las necesidades de los clientes. El presente trabajo conlleva a la evolución de la creación del producto, una bicicleta Impulsada por cardan que se utilice dentro de 10 años, que pueda cubrir las necesidades de los clientes como lo son: comodidad, color, rapidez, seguridad, costo y ergonomía. Además, para promover el cuidado del medio ambiente en la Ciudad, así como mejorar la salud y una nueva cultura. Se explica la definición del problema, con una descripción detallada y clara de los aspectos que refiere el perfil del producto, bajo un análisis por medio de métodos y técnicas, así como el uso de tablas de requerimientos y especificaciones. Después se presenta un diseño conceptual enfocando todas esas ideas y necesidades para obtener un diseño óptimo. Se analizan diferentes opciones de solución al problema, obteniendo una evaluación y selección conforme a las ventajas competitivas que dicho producto nos brinda. Se muestra desde la creación de una idea hasta el producto final sustentado por esquemas, bocetos y modificaciones hechas durante el avance del proyecto. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. El diseño de configuración muestra la evaluación y selección final mediante modelos. en. 3D,. modelos. sólidos,. planos,. proceso. de. producción,. funcionamiento, accesorios y un análisis ergonómico de la bicicleta impulsada por cardan. Como temas relacionados, no menos importantes, se hará un estudio preliminar del costo del Proyecto, estimación del costo, propuestas publicitarias y de producción. Con el resultado obtenido se espera proponer una idea innovadora para desarrollarse en nuestro país, y así competir en el mercado nacional e internacional. La bicicleta es un invento que se remonta a varios siglos atrás, se busca complementar e innovar para su mejor uso en la época actual bajo las condiciones socio - económicas y ecológicas que se presenta en la ciudad.. I.. PLAN DE INVESTIGACION. 1.1.. REALIDAD PROBLEMÁTICA.. En la actualidad el vehículo impulsado por fuerza motriz humana ha vuelto a ponerse de moda debido a múltiples factores, escasez de combustibles fósiles, cuidado del medio ambiente, uso de energías renovables etc. Y la bicicleta es uno de ellos. En la actualidad hemos visto muchos desarrollos bicicletas plegables, bicicletas eléctricas etc. La bicicleta actual casi no ha cambiado por más de 100 años el mecanismo de transmisión de cadena es universal, pero no es tan perfecto como pensamos, problemas de suciedad, de engrase, es decir de mantenimiento, etc. Han provocado la aparición de nuevos diseños. En la actualidad las bicicletas sin cadena es una opción emergente que poco a poco se va posicionando en el mercado, en ese sentido este trabajo versa sobre un diseño en especial en el cual no se utilizará la cadena normal sino será sustituida por un cardan con todos los beneficios que este dispositivo trae consigo.. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA.. ¿Cómo diseñar una bicicleta impulsada por cardán?. 1.3. Hipótesis.. Con el uso de herramientas de diseño y simulación de tal manera que se establezca una metodología adecuada.. 1.4. Justificación. 1.4.1. Justificación Técnica Nuestro proyecto de investigación, aparte del beneficio al medio ambiente, su diseño y construcción será sencillo y barato. Ya que para ello utilizaremos materiales asequibles de conseguir y a la vez que su construcción será de fácil armado. Eliminaremos todos los problemas asociados con el mecanismo de cadena.. 1.4.2. Justificación Económica. La utilización de una bicicleta accionada por cardan nos ahorrara muchísimo, principalmente en lo referente al mantenimiento. Además, el diseño debe ser sencillo de tal manera que los costos se reduzcan lo más posible.. 1.4.3. Justificación Social. La bicicleta es un medio alternativo para transporte que, con la contaminación de otros tipos de tecnología hacia el medio ambiente, en un futuro cercano este diseño podría tener un gran desarrollo y generar un gran impacto en la humanidad.. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.5. OBJETIVOS.. 1.5.1. Objetivos General  Diseñar y construir una bicicleta accionada por cardán.. 1.5.2. Objetivos Específicos.  Diseñar la parte estructural de la bicicleta.  Establecer una metodología de diseño del mecanismo de transmisión de potencia.  Utilizar un programa educativo para realizar las simulaciones del comportamiento del mecanismo.  Diseñar la parte mecánica de tracción en lo referente al cálculo de engranaje.  Realizar pruebas preliminares de velocidad de la bicicleta en pista plana.  Utilizar materiales de bajo costo. 1.6. Propuesta de Solución del Problema. Mediante la construcción de una bicicleta modificada en base al diseño y parámetros que se estudiaran.. 1.7. Alcance o proyección. Una bicicleta impulsada por cardán es un medio de transporte, que contribuye la preservación de nuestro país, ya que no es contaminante, a la vez que permite a la persona desplazarse con una velocidad importante sobre todo en las grandes ciudades donde el caos vehicular es apremiante. También una bicicleta impulsada por cardan es importante porque de alguna manera contribuye con la salud de la persona ya que su funcionamiento se basa en el pedaleó que realiza la persona, es decir que a la vez la persona se desplaza y se va ejercitando. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.8. Estado Prefactibilidad. 1.8.1. Técnico. En la construcción de la bicicleta impulsada por cardán, los materiales a utilizar se pueden encontrar y fabricar, también las piezas con gran precisión para los fines ya expuestos, como es el caso del piñón que es muy comercial y fácil de conseguir. A la vez también en la parte de mecanismo, como elemento de transmisión mecánico los elementos a utilizar sean de fácil consecución. En cuanto al ensamble de la bicicleta impulsada por cardan contaremos con un taller adecuado donde se pueda trabajar de manera adecuada.. 1.8.2. Económico. El costo de la construcción (que será indicado en el presupuesto) será asumido por el autor de la tesis, siendo de bajo costo en comparación con otros medios de transporte estandarizados que hay en el mercado. La bicicleta impulsada por cardán será fabricada con la siguiente precisión para fines académicos y porque no para fines de comercialización.. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.8.3. Parte procedimental:. La metodología que se seguirá es la siguiente. Identificación del Problema. Revisión de la literatura. Recolección de Datos. Diseño del sistema de Transmisión y engranajes. Fabricación de los engranajes. Resultados y Discusión. 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.9. Metodología de la Investigación.. 1.9.1. Estado del arte de la investigación. La transmisión de una fuerza a otro cuerpo forma parte de la apasionante historia del ingenio humano. De entre todos los inventos en este ámbito el de la bicicleta entre dos engranajes (plato y piñón) sin duda es uno de los más sensacionales por su simplicidad, eficiencia y aplicaciones. Pero, de la fuerza aplicada a los pedales al movimiento de la rueda trasera tractora se han empleado diversos mecanismos de transmisión. En los últimos años incluso se ha conseguido la tracción a las dos ruedas. En fin, aunque la imagen de la cadena metálica de bicicleta forme parte del imaginario colectivo respecto a este vehículo se inventaron otras transmisiones. El ingenio humano volcado sobre la bicicleta no ha sido nada despreciable. Hoy, las nuevas tecnologías y materiales nos redescubren nuevas posibilidades para el pedaleo. La transmisión de una fuerza a otro cuerpo forma parte de la apasionante historia del ingenio humano. De entre todos los inventos en este ámbito el de la bicicleta entre dos engranajes (plato y piñón) sin duda es uno de los más sensacionales por su simplicidad, eficiencia y aplicaciones. Pero, de la fuerza aplicada a los pedales al movimiento de la rueda trasera tractora se han empleado diversos mecanismos de transmisión. En los últimos años incluso se ha conseguido la tracción a las dos ruedas. En fin, aunque la imagen de la cadena metálica de bicicleta forme parte del imaginario. colectivo. respecto. a. este. vehículo. se. inventaron. otras. transmisiones. El ingenio humano volcado sobre la bicicleta no ha sido nada despreciable. Hoy, las nuevas tecnologías y materiales nos redescubren nuevas posibilidades para el pedaleo.. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1.9.2. Historia de las transmisiones Aunque no se aplicara de forma amplia en la transmisión los chinos ya habían aplicado rudimentariamente la que hoy conocemos por unión tipo cardán. La historia de este mecanismo no es menos singular. Fue divulgado por el sabio italiano en el siglo XVI Girolamo Cardano (1501-1576) quien estudió el mecanismo de transmisión en los incensarios chinos. Sin embargo, el cardán (nombre en honor al sabio italiano) sería reinventado por el físico inglés Robert Hooke (1635-1703) quien para el movimiento de un helioscopio diseñó el empalme universal, tal como lo conocemos hoy en forma de cruz o formado por un eje que ensambla dos cazoletas dentadas. El empalme de sir Robert Hooke era idéntico en principio al empalme del cardán actual, aunque seguía el diseño de los cardanes chinos pero diferentes en el uso, así que ninguno de los dos hombres puede ser acreditado con la invención de la transmisión tipo cardán como la conocemos. Durante la revolución industrial impulsada por el motor de vapor y el motor de combustión interna, se tiró inicialmente de los empalmes universales, pero no eran de velocidad constante y eran complejos de lubricar por lo que fallaban regularmente. Es en este momento, cuando las cadenas y correas de cuero tomaron auge dejando relegado el empalme cardán. Sin embargo, para aplicaciones menores se inventaron algunos mecanismos como los que se aplicaron en algunas bicicletas a partir de 1898. El mecanismo cerrado y robusto del cardán actual se debe a Clarence W. Spicer (1875-1939) quien recibió el encargo de diseñar un coche. Consciente del molesto ruido de las cadenas de transmisión inventó en 1903 el empalme universal tipo cardán con los cojinetes y sellado contra el polvo. Spicer comenzó la producción de su empalme en 1904, y más tarde se asoció con Charles Dana. La firma Dana Spicer, hoy Dana Corporation, es una de las compañías más grandes del mundo en el ámbito de los componentes para automóviles. Ya hemos comentado que debemos a la evolución del motor de vapor que aflorara la necesidad de la transmisión y que las patentes y desarrollos fueran innumerables. La clave de la transmisión aplicada en la bicicleta es un invento obra del francés Guilmet y del británico Harry John Lawson en 1879 y que se implanta de serie en las bicicletas Rover de 1884 merced a la cadena de rodillo libre patentada por Hans Renold en 1880.. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Durante más de 100 años, la cadena de bicicleta ha sido todo un símbolo de libertad por su relativa livianez y de bajo precio. La cadena de bicicleta, un invento singular Hans Renold (1852-1943) tenía 21 años cuando dejó en 1873 su país natal Suiza para trasladarse a Manchester donde inventaría la cadena de transmisión de bicicleta con rodillo libre. En 1879, seis años después de llegar al Reino Unido compró una pequeña compañía que fabricaba cadenas con la cual inventó en 1880 la cadena con rodillo libre. La diferencia entre una cadena de rodillo y una cadena del rodillo libre es que el árbol o eje de la cadena de rodillo libre incluye una sección tubular adicional que rodea el eje del perno. El rodillo queda libre para rotar, y de esta manera se protege el eje contra el desgaste. James Starley incorporó una cadena de Renold en su bicicleta de 1884, la bicicleta se considera una estrella de este fabricante que construya bajo la marca Rover. La invención de Renold revolucionó no sólo la bicicleta sino toda clase de industrias, especialmente la industria de textil en Inglaterra, que era enorme. Renold amplió su negocio, y en 1925 compró a su mayor competidor. Actualmente, Renold tiene más de 3,000 empleados e instalaciones en 22 países alrededor del mundo. La cadena de bicicleta es un elemento de transmisión no sólo para las bicicletas sino también para motos y otras aplicaciones industriales todavía. Un aspecto esencial es la conservación de la cadena y controlar su desgaste. El término eje de transmisión apareció por primera vez a mediados del siglo XIX. En la reedición de la patente de Storer en 1861 para un cepillado y máquina coincidente, el término se usa para referirse al eje accionado por correa por el cual se conduce la máquina. El termino no es utilizado en su patente original. Otro uso temprano del término ocurre en la reedición de patente de 1861 para los Watkins y Máquina segadora de caballos Bryson. Aquí, el término se refiere a la potencia de transmisión del eje desde la máquina. Ruedas al tren de engranajes que trabaja el mecanismo de corte. En la década de 1890, el término comenzó a usarse de una manera más cercana al sentido moderno. En 1891, por ejemplo, Batallas. Se refiere al eje entre los camiones de transmisión y de conducción de su locomotora Climax como el eje de transmisión, y Stillman se refirió al eje que une el cigüeñal con el eje trasero de su bicicleta accionada por eje como un eje motriz. En 1899, Bukey utilizó el término para describir la potencia de 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. transmisión del eje desde la rueda a la maquinaria accionada por un Articulación universal en su Horse-Power. En el mismo año, Clark describió a su Marine Velocipede usando el término para referirse a la potencia de transmisión del eje accionado por engranajes a través de una junta universal al eje de la hélice. Crompton usó el término para referirse al eje entre la transmisión de su Vehículo motor a vapor de 1903 y el eje impulsado. Lo último para el ciclismo extremo es la MTB con tracción en las 2 ruedas. La bici 2x2 es una idea del americano Steve Christini nacida en 1994 que culmina con un desarrollo sensacional en el 2001. Actualmente, la Christini AWD es una bicicleta de montaña convencional, pero dotada de un ingenioso sistema de transmisiones que permite la tracción en las dos ruedas cuando se requiere. La rueda trasera de la Christini va equipada en su parte izquierda con un sistema de engranajes que un pequeño embrague desconecta o conecta según las necesidades del terreno. En este mecanismo básico de transmisión no le faltan los detalles geniales como una pequeña desmultiplicación entre las dos ruedas de forma que realmente la tracción delantera no actúa hasta el momento en que la rueda trasera comienza a perder tracción como sucede con el diferencial autoblocante de un coche de rally. De esta forma la tracción es mayor en la rueda que gira más lenta. ¡Una auténtica obra de ingeniería! Lógicamente, aprovechar al máximo las posibilidades de este sistema de tracción requiere de un cierto aprendizaje.. 1.9.3. Tipos de ejes de transmisión -. Ejes de transmisión automotriz Vehículos. Un automóvil puede usar un eje longitudinal para entregar energía desde un motor / transmisión al otro extremo del Vehículo antes de que vaya a las ruedas. Un par de ejes de transmisión cortos se usa comúnmente para enviar energía desde una central Diferencial, transmisión, o transmisión a las ruedas. Un camión de doble hélice. Motor delantero, tracción trasera En los vehículos con tracción delantera y tracción trasera, un eje de transmisión más largo también es Se requiere enviar energía a lo largo del vehículo. Dos formas dominan: El tubo de torsión con una sola junta universal y lo más común. Hotchkiss conduce con dos o más juntas. Este sistema se conoció como Système Panhard tras la empresa automovilística Panhard et Levassor lo patentó. La mayoría de estos vehículos tienen un embrague y caja de 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. cambios (o transmisión) montado directamente en el motor con un eje de transmisión que conduce a una final Conducir en el eje trasero. Cuando el vehículo está parado, el eje de transmisión no gira Unos pocos, en su mayoría deportivos, autos que buscan un mejor equilibrio de peso entre la parte delantera y trasera, y la mayoría por lo general, Alfa Romeos o Porsche 924s, en cambio, han usado un transeje trasero. Esto coloca el embrague y Transmisión en la parte trasera del automóvil y el eje de transmisión entre ellos y el motor. En este caso el eje de accionamiento gira. continuamente mientras el motor lo haga, incluso cuando el automóvil esté parado y sin engranajes. Los automóviles antiguos solían usar mecanismos de transmisión por cadena o por correa en lugar de un eje de transmisión. Algunos utilizan electricidad Generadores y motores para transmitir potencia a las ruedas. Tracción delantera en inglés británico, el término "eje de transmisión" está restringido a un eje transversal que transmite potencia a las ruedas, Especialmente las ruedas delanteras. Un eje de transmisión que conecta la caja de engranajes a un diferencial trasero se llama eje de hélice o eje propio. Un conjunto de eje propulsor consiste en un eje de hélice, una junta deslizante y una o más juntas universales. Dónde El motor y los ejes están separados entre sí, como en los vehículos con tracción a las cuatro ruedas y los de tracción trasera, es el eje de la hélice que sirve para transmitir la fuerza motriz generada por el motor a los ejes. Un eje de transmisión que conecta un diferencial trasero a una rueda trasera puede denominarse medio eje. El nombre deriva del hecho de que se requieren dos de estos ejes para formar un eje trasero. Se utilizan varios tipos diferentes de ejes de transmisión en la industria automotriz: • Eje impulsor de una pieza • Eje impulsor de dos piezas • Eje impulsor deslizante en tubo El eje de transmisión deslizante en el tubo es un nuevo tipo que también ayuda en la gestión de la energía de choque. Se puede comprimir en el evento de un choque, por lo que también se conoce como un eje impulsor plegable. Cuatro ruedas y tracción total estos evolucionaron a partir de la. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. disposición de la tracción trasera del motor delantero. Una nueva forma de transmisión llamada caja de transferencia. Se colocó entre transmisión y mandos finales en ambos ejes. Esto divide el accionamiento a los dos ejes y también puede se han incluido engranajes reductores, un embrague de perro o diferencial. Se utilizaron al menos dos ejes de transmisión, uno de los de transferencia. Caso a cada eje. En algunos vehículos más grandes, la caja de transferencia se montó en el centro y fue impulsada por un corto eje de accionamiento. En vehículos del tamaño de un Land Rover, el eje de transmisión hacia el eje delantero es notablemente más corto y más fuertemente articulado que el eje trasero, lo que hace que sea un problema de ingeniería más difícil construir un eje de transmisión confiable, y que puede implicar una forma más sofisticada de junta universal. Los automóviles ligeros modernos con tracción total (especialmente Audi o el Fiat Panda) pueden usar un sistema que esté más cerca se asemeja a un diseño de tracción delantera. La transmisión y el accionamiento final para el eje delantero se combinan en uno carcasa a lo largo del motor, y un solo eje impulsor recorre la longitud del automóvil hasta el eje trasero. Este es un favorecido diseño donde el par de torsión se desvía hacia las ruedas delanteras para dar un manejo similar al de un automóvil o donde el fabricante desea producir carros con tracción en las cuatro ruedas y con tracción delantera con muchos componentes compartidos. -. Eje motor para Investigación y Desarrollo (I + D). La industria automotriz también utiliza ejes de transmisión en plantas de prueba. En un banco de pruebas del motor se utiliza un eje de transmisión para transferir una cierta velocidad / par desde el motor de combustión interna a un dinamómetro. Un "protector de eje" se utiliza en una Conexión del eje para proteger contra el contacto con el eje motriz y para detectar una falla del eje. En una transmisión banco de pruebas un eje impulsor conecta el motor primario con la transmisión. -. Ejes de transmisión de motocicleta. Los ejes de transmisión se han utilizado en motocicletas casi tanto como allí Han sido las motocicletas. Como alternativa a las cadenas y correas, la unidad. los. ejes. ofrecen. un. funcionamiento. relativamente. libre. de. mantenimiento y una larga vida útil. Una desventaja de la unidad de eje en. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. una motocicleta es que engranajes o una se necesita una junta de Hobson o similar para desviar la potencia a 90 ° del eje a la rueda trasera, perdiendo algo de potencia en el proceso. Por otra parte, es más fácil proteger las articulaciones del eje y los engranajes del polvo y la arena y barro. El fabricante de motocicletas más conocido en utilizar la transmisión por eje durante mucho tiempo. Entre los fabricantes contemporáneos, Moto Guzzi también es conocido por sus motocicletas de transmisión por eje. Los Compañía británica, Triumph y las cuatro marcas japonesas, Honda, Suzuki, Kawasaki y Yamaha, han producido transmisión por eje motos Todos los modelos adaptados del scooter Vespa producidos hasta la fecha. Han sido impulsados por el eje. Los modelos automáticos, sin embargo, utilizan un cinturón. Motores de motos posicionados de manera que el cigüeñal sea longitudinal y paralelamente al bastidor se utilizan a menudo para motocicletas con eje. Esto requiere solo un giro de 90 ° en la transmisión de potencia, en lugar de dos. Bicicletas de Moto Guzzi y BMW, además del Triumph Rocket III y Honda serie ST todos utilizan este diseño del motor. Las motocicletas con transmisión por eje están sujetas al efecto del eje donde el chasis se sube cuando se aplica energía. Esto es contrarrestado con sistemas como el Paralever de BMW, el CARC de Moto Guzzi y la Tetra Lever de Kawasaki. Las motocicletas con transmisión por eje están sujetas al efecto del eje donde el chasis se sube cuando se aplica energía. Esto es contrarrestado con sistemas como el Paralever de BMW, el CARC de Moto Guzzi y la Tetra Lever de Kawasaki. -. Ejes de transmisión marinos. En un barco motorizado, el eje motriz o el eje de la hélice, por lo general, conecta la transmisión dentro del barco. directamente a la hélice, pasando a través de una caja de empaquetadura u otro sello en el punto en que sale del casco. También hay un Bloque de empuje, un rodamiento para resistir la fuerza axial de la hélice. A medida que la hélice giratoria empuja el barco hacia adelante, cualquier longitud de eje de transmisión entre la hélice y el bloque de empuje está sujeta a compresión, y cuando se va a popa a tensión. A excepción de los barcos más pequeños, esta fuerza no se toma directamente en la caja de cambios o el motor. Los ejes cardan también se usan a menudo en aplicaciones marinas entre la transmisión y una caja de engranajes de hélice o chorro de agua. 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. -. Ejes de transmisión de locomotoras. Las locomotoras de Shay, Climax y Heisler, todas introducidas en a finales del siglo XIX, se utilizaron unidades de disco para unir el poder de un motor multicilíndrico de montaje central para cada uno de los camiones, apoyando el motor. En cada uno de estos vapores engranados. Las locomotoras, un extremo de cada eje de transmisión fue acoplado al camión conducido a través de una articulación universal, mientras que el otro extremo era accionado por el cigüeñal, transmisión u otro camión. A través de una segunda junta universal. Una impulsión de la canilla también tiene la capacidad de deslizarse longitudinalmente, variando efectivamente su longitud. Esta se requiere para permitir que los bogies giren cuando pasan una curva. Los ejes de cardan se utilizan en algunas locomotoras diesel (principalmente diesel-hidráulica, como British Rail Class 52) y algunas locomotoras eléctricas (por ejemplo, British Rail Class 91). También son ampliamente utilizados en unidades múltiples de diésel. -. Ejes de transmisión en bicicletas. El eje de transmisión ha servido como alternativa a una cadena de transmisión en bicicleta. Durante el siglo pasado, aunque nunca se hizo muy popular. Una bicicleta de eje se describe como un "Acatane", de uno de sus primeros fabricantes. Cuando se usa en una bicicleta, un eje de transmisión tiene varias ventajas y desventajas.. 1.9.4. TIPOS DE BICICLETA. Actualmente hay una amplia gama de bicicletas, como se muestra en la siguiente clasificación. Los diferentes diseños de las bicicletas están en su función: para ese tipo de terreno, desarrollo de velocidad, menor peso o mayor fortaleza, etc. Vamos a dar las características de los usuarios más usuales para ayudarte a elegir la bicicleta que mejor se adapta a tu persona y necesidades. Bicicletas de Montaña (MTB) Las bicicletas de montaña están también disponibles para “fuera de ruta” por lo que son bastante resistentes. Están equipadas con llantas anchas con 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. dibujos para mejorar el agarre en terrenos sueltos. Regularmente usan manubrios rectos o de doble altura. Las MTB se pueden encontrar sin suspensión (rígidas), con suspensión delantera (cola rígida) o con doble suspensión (suspensión completa). A campo traviesa Enduro Cuesta abajo Paseo libre.. Figura N° 1.1: Bicicleta modelo MTB. Bicicletas de Ruta. Son bicicletas orientadas a obtener velocidad en pavimento, de construcción más ligera que otras bicicletas, están dotadas de ruedas más grandes, delgadas, provistas de llantas angostas y con dibujo liso. Las bicicletas de ruta utilizan el menú desplegable para lograr una postura más aerodinámica.. Figura N° 1.2: Bicicleta de ruta. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Bicicletas Híbridas Las bicicletas híbridas son bastante versátiles y combinan características de la bicicleta de montaña y de la ruta. Estas bicicletas nacieron como una solución para quienes necesitan una bicicleta para la ciudad, pero también tienen la flexibilidad de ser usadas en los diferentes terrenos. Los cuadros son resistentes y con una geometría que permite una cómoda posición que permite relajar los brazos y el cuello.. Figura N° 1.3: Bicicletas hibridas.. Bicicletas Urbanas. En este caso nos referimos como bicicleta urbana al estilo holandés (holandés). Estas bicicletas fueron concebidas para la ciudad. Están perfectamente preparados para soportar las condiciones de una ciudad (baches, banquetas, topes, etc.) Por lo general cuenta con guardabarros para días de lluvia, portaequipaje y / o canasta para transportar todo lo que necesita para ir al trabajo, al supermercado, etc. Una característica común en este tipo de bicicletas es la presencia de luces para mantener siempre visibles a los conductores. Normalmente tienen una sola velocidad, o un sistema de cambios internos de ser necesario. Estas bicicletas permiten una posición relajada de torso y brazos.. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura N° 1.4: Bicicleta urbana.. Bicicletas plegables. La gran mayoría de estas bicicletas usan ruedas pequeñas, siendo 16 y 20 ″ las más comunes, aunque es posible encontrar plegables con rodados más actuales. Casi todas las plegables están diseñadas para el uso urbano, no obstante, existen modelos que aguantan viajes largos sin problemas. Unos inconvenientes de las ruedas pequeñas son más sensibles a las imperfecciones del camino, pero si se necesita una bici que se puede llevar contigo en todo momento no hay como una plegable. En general vienen equipadas con 18- 20 cambios.. Figura N° 1.5: Bicicleta plegable.. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Fixies y single speed. Si bien su concepto es una bicicleta sencilla, se ha convertido en algo así como las bicicletas del culto para el ciclismo urbano. Su principal característica es su diseño simple y en muchos casos minimalista, sumamente eficientes y funcionales. Esta familia de bicicletas viene en varias formas y estilos; Las rectas con manubrios rectos, de doble altura, barras de descarga, megáfonos, etc. Están equipadas con una sola velocidad para lo que necesita mucho menos mantenimiento que otras bicicletas. La diferencia entre la velocidad única y las soluciones es que la velocidad única utiliza una rueda libre, mientras que la velocidad fija se utiliza un piñón fijo.. Figura N° 1.6: Bicicleta Fixies y single speed.. Cruisers. Este tipo de bicicletas están específicamente diseñados para trayectos cortos y sobre pavimento. Su geometría y manubrio caracterizan una posición muy relajada. Estas bicicletas suelen ser tan pesadas como las que se utilizan en los trayectos de más de 10 km. Normalmente tienen una sola velocidad, aunque algunos fabricantes tienen modelos con tres velocidades. Otra característica común en el crucero son los frenos de contra pedal.. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. Figura N° 1.7: Bicicleta cruisers.. MBX. Las BMX utilizan los cuadros pequeños y resistentes, ideales para saltos y acrobacias. Existen diferentes variables de estas bicicletas, algunas de las cuales se encuentran en las calles. Estas bicicletas no son eficientes como medio de transporte.. Figura N° 1.8: Bicicleta MBX.. Touring. Estas bicicletas se usan para recorrer largas distancias y cargar pesos. Sus cuadros son muy robustos e incluyen monturas para instalar bastidor trasero y delantero además de varias tarjetas de tamaño. Aunque la mayor parte de estas bicicletas también se utilizan barras de desplazamiento también son. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. comunes en los cursos de trabajo, rectos y doble altura, en el tipo de viaje que se va a realizar. Tienen un gran rango de velocidades: suficientemente bajas que facilitan subir pendientes bastante pronunciadas al estar completamente cargadas y velocidades altas para mantener la velocidad aún en las bajadas. Están equipadas con frenos potentes, generalmente frenos de disco o cantilever (Los tradicionales). Los rodados comunes son de 26 ″. Figura N° 1.9: Bicicleta touring.. Eléctricas. En la actualidad se puede encontrar versiones de pedaleo asistido (eléctricas) de casi cualquier tipo de bicicleta. Las bicicletas eléctricas son todas aquellas bicicletas que utilizan un motor para asistir al pedaleo. Su principal ventaja es la hora de subir pendientes, pedalear contra el viento y el que tiene que pedalear largas distancias para el trabajo y quiere reducir el esfuerzo. Por otro lado, estas bicicletas son más costosas y pesadas que el resto. ¿Quieres ver algunas?. Figura N° 1.10: Bicicletas eléctricas. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. El cardán aplicado a la bicicleta (shaft-drive system) Este sistema lleva la transmisión directa de los pedales a la rueda tractora trasera en lugar de hacerlo sobre la tradicional rueda dentada del piñón sino sobre un mecanismo de empalme tipo cardán. A principios de siglo hubo algunos intentos para aplicarlo. Más tarde, el fabricante de bicicletas de lujo americano Elgin Robin produjo entre 1936-1938 un prototipo de bicicleta con cardán, décadas después que esta tecnología hubiera sido desechada. Precisamente, la idea de la transmisión por cardán fue anterior al invento de la cadena y fueron populares en algunas de las primeras bicicletas. Sin embargo, su mecanismo era demasiado pesado y exigía que el cuadro fuera mayor, por lo que fueron reemplazadas por las bicicletas con cadena que eran más ligeras. Las nuevas aleaciones de materiales han permitido rescatar este tipo de transmisión que no mancha de grasa el vestuario y que engancha la ropa en la cadena. Para poder disponer de un buen desarrollo con varias marchas se equipan con un cambio interno en la rueda trasera. El eje de transmisión en cardán pesa menos de 2 kg (lógicamente algo más que un plato con cadena y además actúa sobre un cambio interno que es también más pesado que un externo). Sin embargo, es fuerte y duradero y no exige mucho mantenimiento (tan sólo bastan unas gotas de lubricante cada medio año para que no se oxide). Entre las ventajas estéticas está la de ser un sistema limpio ya que no precisa del engrase externo de la cadena y que otorga una singular figura a la bicicleta que además facilita ser transportada fácilmente sin riesgo alguno. Finalmente, se trata de un mecanismo extremadamente silencioso, que permite una gran rapidez en el cambio de marchas y que por ser de tipo interno. permite. seleccionar. cualquier. marcha. estando. la. bicicleta. completamente parada. La eficiencia en el pedaleo es del 99 % mientras que en la cadena oscila entre el 75 % y el 98 % cuando está perfectamente ajustada. En contra partida sólo puede montarse con cambios internos por lo que tiene una limitación en desarrollo. En el mejor de los casos, y pensando en precios convencionales, se monta con cambios de internos de 3 a 8 velocidades. Destacamos a dos fabricantes, uno europeo y otro americano. Estas bicicletas con cardán constituyen una elegante opción para la bicicleta 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. urbana, pero también es cierto que rompen con los esquemas de cien años de evolución con la tradicional cadena de Renold.. Figura N° 1.11: Bicicleta shaft-drive system. Bicicleta con transmisión a cardan de la marca URBIKES, especializada en sistemas de alquileres inteligentes. Observamos que todos los cableados y mecanismos están integrados dentro de la estructura de la bici. Anteriormente, el cardan tenía claras desventajas respecto a la cadena. Principalmente el tener un desarrollo único y el peso. Por lo que sólo era útil en entornos sin desniveles y no apta para el transporte de carga. Diversos avances técnicos han hecho que la transmisión a cardan tenga ventaja sobre la cadena para ciertos usos de la bici. Sobre todo, para los desplazamientos urbanos. Por un lado, los bujes con transmisión integrada, que nos permiten tener diferentes desarrollos y por el otro la implementación del motor eléctrico en la bicicleta.. Las ventajas son muchas, entre las principales, las siguientes: •. Sencillez. Menos piezas mecánicas y además ocultas dentro de la. estructura. •. Menor mantenimiento.. •. Más resistencia.. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. •. Por los dos puntos anteriores, mucha más económica en el. mantenimiento. •. Más limpia. Podemos andar en ella, bien vestidos sin riesgo a. mancharnos. Todas las piezas de la transmisión están ocultas.. El cardán. Figura N° 1.12: El cardán.. Transmisión por cardán es casi tan antiguo como la bicicleta misma. La bicicleta impulsada por transmisión por cardán es un invento de finales del siglo XIX. Este tipo de bicicleta era entonces, muy popular, porque no dejaba que la ropa grande y espaciosa de la época se metiera en la cadena, lo que podía dar como resultado una parada abrupta y peligrosa. Durante mucho tiempo no fue posible combinar el cardán con la aceleración, con lo que el sistema perdió su popularidad. En la actualidad, esta combinación vuelve a ser posible gracias a las técnicas de producción modernas. En la actualidad, esta combinación vuelve a ser posible gracias a las técnicas de producción modernas.. 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. TRANSMISIÓN POR CADENA TRADICIONAL T. CARDÁN. a b. Relativamente. l a Mantenimiento Bajo: engrase interno.. alto:. limpiar,. engrasar y tensar la cadena; limpiar, engrasar y regular el cambio de. N. marchas.. °. Las. marchas. no La. cadena. puede. salirse. o. 1. saltan, ni hay partes romperse. Las coronas dentadas, o. .. Seguridad. 1. externas. que. se platos, y la cadena a menudo no. :. muevan.. están protegidas.. c u a. No hay aceite, grasa Higiene. Aceite, grasa y suciedad. o suciedad.. d r. Máximo. de. 2. %. bajo. las. o. circunstancias más adecuadas. Por c. lo general, la pérdida de energía es Máximo de 3%, usted. o. Pérdida de. m. considerablemente no. siente. más. elevada. la. p energía. porqué. la. cadena. no. está. diferencia.. a. suficientemente. r. engrasada,. está. sucia o mal regulada o roza con el. a t. cubrecadena.. i v. Para. o. cambiar. el No es fácil sacar la rueda sin. neumático de la rueda e n. ensuciarse. Práctico. se. que. destornillar. Además,. hay. que. tienen desmontar. t. el. cubrecadena,. los. engranajes y la cadena misma.. r. algunas tuercas.. e. u. posterior. Sonido. Impulsión silenciosa.. Impulsión ruidosa.. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. n sistema cardán y cadena.. Comparamos:. Cómo funciona: La transmisión se produce a través de engranajes cónicos y un eje de transmisión. Estos engranajes cónicos están colocados en un ángulo de 90 grados con respecto los unos de los otros.. Figura N° 1.13: Funcionamiento de cardán.. 1.9.5. Alternativas de diseño viables técnica y económica de la bicicleta impulsada por cardán. Las bicicletas impulsadas por cardan se caracterizan por porque no dejaba que la ropa grande y espaciosa de la época se metiera en la cadena, lo que podía dar como resultado una parada abrupta y peligrosa. Durante mucho tiempo no fue posible combinar el cardán con la aceleración, con lo que el sistema perdió su popularidad.. 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. En la actualidad, esta combinación vuelve a ser posible gracias a las técnicas de producción modernas.. -. Definición del problema.. En esta etapa existen varios puntos a tratar y el principal objetivo es anali zar a nuestro cliente, buscar cuales son las necesidades o referencias del mercado. Este está formado por el conjunto de compradores reales y potenciales del producto. Se establece cual es nuestro objetivo y el alcance del proyecto para delimitar nuestro mercado. Además de enfocar el proceso de introducción de nuevo producto; se puede considerar como un impulso de mercado, un impulso de tecnología o uno de naturaleza inter funcional. Se busca un desarrollo del producto exitoso tomando en cuenta 5 dimensiones que permitirán obtener un buen resultado. . Calidad del producto.. . Costo del producto.. . Tiempo de desarrollo.. . Costo de desarrollo.. . Capacidad de desarrollo.. Se realizan diferentes técnicas y métodos para generar ideas, plasmar necesidades, demandas y calidad de nuestro producto. Se realiza una fiche de descripción del producto destacando características fundamentales y aquellas particularmente apreciadas por el cliente, objetivos principales del negocio, mercado y riesgo del proyecto. Un perfil de diseño de producto (PDP) es un conjunto de lineamientos que determinaran las características particulares de un producto a diseñar o una parte de este. Permite definir con claridad los parámetros y criterios de los que dependen en gran medida la aceptación y éxito de un producto de mercado. Se debe precisar todos y cada uno de los aspectos a detalle: a) Aspectos generales. 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.