En esta oportunidad presento un proyecto de diseño mecanico realizado en la asignatura de Diseño 6.
Inicia el semestre con el ejercicio de diseñar una solucion mecánica un problema identificado. Para ello se sigue una secuencia de diseño proporcionada en el texto Diseño de Productos de Ulrich y Eppinger (2004).
La secuencia seguida para el proyecto con base en dicho texto fue:
Identificar oportunidades de desarrollo de producto.
Identificar necesidades del cliente.
Generacion de conceptos de producto.
Seleccion de concepto de producto.
Diseño y calculo ingenieril.
Fabricacion y prueba.
Las anteriores fases del producto se desarrollaron dentro de una metodologia seleccionada para el proyecto, llamada Dixon que consiste en las siguientes fases:
Seleccionada esta metodologia, se definio el cronograma a seguir para el desarrollo del proyecto.
Inicialmente este inicia con el planteamiento de tres ideas, las cuales se seleccionaron con base en intereses personales excepto por uno que fue sugerido.
Las tres ideas fueron las siguientes:
Mesa Cartesiana: esta surge de la necesidad personal de contar con un dispositivo de coordenadas cartesianas para fabricar piezas pequeñas, emulando una fresadora.
Montura Ecuatorial: dentro de mis intereses esta la astrofotografia, que es la fotografia de astros. La idea plantea la fabricacion de una montura de bajo costo para la fotografia aficionada.
Reloj Mecanico: esta idea fue sugerida como alternativa a la montura ecuatorial. El reto de este proyecto consistia en diseñar un mecanismo de reloj que funcionara sin fuente electrica, solo por el uso de pesas.
Planteadas las ideas, la primera exploracion a realizar es sobre los principios fisicos implicitos en los aparatos mencionados. Para ello elabore unas presentaciones en las que se sintetizan los principios fisicos que permitan entender el funcionamiento del mecanismo y el posterior diseño. Claro esta que esto iba acompañado de una exploracion de antecedentes, es decir que dispositivos ya se encuentran en el mercado, sobre las ideas planteadas.
Presentacion Principios Fisicos Mesa Cartesiana
Presentacion Principios Fisicos Montura Ecuatorial
Presentacion Principios Fisicos Reloj Mecanico
Indagados estos principios se deben explorar alternativas a cada uno para evaluar la idea mas viable a desarrollar de cada uno.
Mientras esto se desarrollaba, en paralelo se trabajo en el diseño de un logo representativo, que reflejara una idea, gusto o ideal del estudiante, logo que identificaria una bitacora en la que se recopilaba el trabajo y finalmente al proyecto.
Para seleccionar la idea, esta fue sometida a evaluacion por una poblacion de 25 sujetos, que permitiera identificar la idea con mayor potencial. Esto permite encausar esfuerzos en el desarrollo de un proyecto con miras a que este sea exitoso, especialmente si se pretende poner este en un mercado.
La idea seleccionada fue el Reloj Mecanico.
La premisa para que este funcionara es que fuera totalmente mecanico, sin ayuda digital y/o electrica. Para ello este seria impulsado por la energia potencial de una masa, y para regular el descenso de esta, se utiliza un sistema mecanico denominado escape, tal y como funcionan los relojes de pendulo.
Para ello fue necesario explorar diferentes sistemas de escape desarrollados para relojes. A continuacion encuentran animaciones de algunos de los tipos de escapes identificados en la busqueda:
Escape Graham:
Escape Suizo:
Escape de Paletas:
Finalmente se escogio el sistema Pinwheel:
Seleccionado el sistema de escape, despues de un proceso de evaluacion utilizando una matriz, basada en las matrices de evaluacion de productos propuesta por Ulrich y Eppinger (2004), se proceden a definir los aspectos fisicos del funcionamiento del reloj.
Entre esos aspectos se define el concepto de forma a transmitir en el reloj, para ello se realizaron esquemas muy sencillos que permitieran evaluar diferentes propuestas de reloj. Finalmente se obtienen 3 esquemas, a traves de una matriz de evaluacion, para seleccionar un diseño que fusione dos de los tres propuestos.
Finalizado la generacion de conceptos se procede a realizar el analisis ingenieril y a partir de estos definir las especificaciones.
Para el diseño de este se realizaron los siguientes analisis:
Con los parametros obtenidos, se procede al diseño de los componentes usando Autocad 2013. (© 2015 Autodesk Inc). Este proceso tambien fue iterativo, ya a efectos de limitacion de tiempo, era necesario avanzar en la medida que se obtenian las dimensiones de las piezas en los calculos, especialmente las distancias entre ejes y su distribucion.
Finalizado este proceso se procedio a su construccion y ensamblaje.
Finalmente el momento esperado, a saber la prueba. Para ello fue necesario ajustar la masa, que por cierto fue mucho menor de lo calculado (el reloj se movio con una masa de aproximadamente 4 kg, versus los 15kg calculados)
modificar las uñas del sistema de escape que no lograban ajustar el plano de contacto con los pines, y la longitud del pendulo que afectaba el periodo de oscilacion.
Aqui encuentran un video de prueba realizado con el reloj previo a su presentacion (*1):
Finalmente su presentacion en una pequeña gran muestra de Diseño presentada en la Universidad Pedagogica Nacional. Aprovecho el espacio para mostrar fotos de las muestras presentadas en la muestra, cortesia del Profesor Yovanni Aldana, muestras desarrolladas en la asignatura Fundamentos de Tecnologia (*2):
Hasta un proximo proyecto....
Referencias:
Autocad 2013. © 2015 Autodesk Inc.
Ulrich, K. & Eppinger, S. (2013). Diseño y desarrollo de productos (5th ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Educación.
*1: Reloj Mecanico "Moon Clock" Copyright © 2016. Oscar Cardona.Todos los Derechos Reservados.
*2: Fotografia de trabajos bajo derecho de propiedad de sus respectivos autores. La presentacion de estos, con fines de divulgacion educativa, no desconoce dichos derechos. Abstengase de usarlos sin la autorizacion de su autor(es).
Inicia el semestre con el ejercicio de diseñar una solucion mecánica un problema identificado. Para ello se sigue una secuencia de diseño proporcionada en el texto Diseño de Productos de Ulrich y Eppinger (2004).
La secuencia seguida para el proyecto con base en dicho texto fue:
Identificar oportunidades de desarrollo de producto.
Identificar necesidades del cliente.
Generacion de conceptos de producto.
Seleccion de concepto de producto.
Diseño y calculo ingenieril.
Fabricacion y prueba.
Las anteriores fases del producto se desarrollaron dentro de una metodologia seleccionada para el proyecto, llamada Dixon que consiste en las siguientes fases:
- Reconocimiento de meta
- Especificacion de tareas
- Definicion de concepto
- Analisis ingenieril
- Especificaciones
- Produccion
Seleccionada esta metodologia, se definio el cronograma a seguir para el desarrollo del proyecto.
Inicialmente este inicia con el planteamiento de tres ideas, las cuales se seleccionaron con base en intereses personales excepto por uno que fue sugerido.
Las tres ideas fueron las siguientes:
Mesa Cartesiana: esta surge de la necesidad personal de contar con un dispositivo de coordenadas cartesianas para fabricar piezas pequeñas, emulando una fresadora.
Montura Ecuatorial: dentro de mis intereses esta la astrofotografia, que es la fotografia de astros. La idea plantea la fabricacion de una montura de bajo costo para la fotografia aficionada.
Reloj Mecanico: esta idea fue sugerida como alternativa a la montura ecuatorial. El reto de este proyecto consistia en diseñar un mecanismo de reloj que funcionara sin fuente electrica, solo por el uso de pesas.
Planteadas las ideas, la primera exploracion a realizar es sobre los principios fisicos implicitos en los aparatos mencionados. Para ello elabore unas presentaciones en las que se sintetizan los principios fisicos que permitan entender el funcionamiento del mecanismo y el posterior diseño. Claro esta que esto iba acompañado de una exploracion de antecedentes, es decir que dispositivos ya se encuentran en el mercado, sobre las ideas planteadas.
Presentacion Principios Fisicos Mesa Cartesiana
Presentacion Principios Fisicos Montura Ecuatorial
Presentacion Principios Fisicos Reloj Mecanico
Indagados estos principios se deben explorar alternativas a cada uno para evaluar la idea mas viable a desarrollar de cada uno.
Mientras esto se desarrollaba, en paralelo se trabajo en el diseño de un logo representativo, que reflejara una idea, gusto o ideal del estudiante, logo que identificaria una bitacora en la que se recopilaba el trabajo y finalmente al proyecto.
Para seleccionar la idea, esta fue sometida a evaluacion por una poblacion de 25 sujetos, que permitiera identificar la idea con mayor potencial. Esto permite encausar esfuerzos en el desarrollo de un proyecto con miras a que este sea exitoso, especialmente si se pretende poner este en un mercado.
La idea seleccionada fue el Reloj Mecanico.
La premisa para que este funcionara es que fuera totalmente mecanico, sin ayuda digital y/o electrica. Para ello este seria impulsado por la energia potencial de una masa, y para regular el descenso de esta, se utiliza un sistema mecanico denominado escape, tal y como funcionan los relojes de pendulo.
Como funciona un reloj mecanico?. Horas y minutos. Youtube
Para ello fue necesario explorar diferentes sistemas de escape desarrollados para relojes. A continuacion encuentran animaciones de algunos de los tipos de escapes identificados en la busqueda:
Escape Graham:
Circular Pallets Deadbeat Escapement. Ken Kuo. Youtube
Escape Suizo:
Mecanismo de escape suizo. Prototipo funcional.
Laura Vargas Ortiz. Youtube
Escape de Paletas:
Mecanismo de escape de Reloj - 3. Manuel Javier Carvajal. Youtube.
Finalmente se escogio el sistema Pinwheel:
Pin Wheel Escapement. Ken Kuo. Youtube.
Seleccionado el sistema de escape, despues de un proceso de evaluacion utilizando una matriz, basada en las matrices de evaluacion de productos propuesta por Ulrich y Eppinger (2004), se proceden a definir los aspectos fisicos del funcionamiento del reloj.
Entre esos aspectos se define el concepto de forma a transmitir en el reloj, para ello se realizaron esquemas muy sencillos que permitieran evaluar diferentes propuestas de reloj. Finalmente se obtienen 3 esquemas, a traves de una matriz de evaluacion, para seleccionar un diseño que fusione dos de los tres propuestos.
Finalizado la generacion de conceptos se procede a realizar el analisis ingenieril y a partir de estos definir las especificaciones.
Para el diseño de este se realizaron los siguientes analisis:
- Tiempo de oscilacion de un pendulo en funcion de su longitud.
- Calculo de la relacion de transmision del tren de engtranajes.
- Calculo dimensiones de los engranajes: modulo, diametros, pasos, numero de dientes (ya calculados previamente en la relacion de transmision), angulo de presion.
- Analisis rotacion dinamica: Aceleracion angular, momento angular, inercia de masa.
- Calculo de la masa a aplicar en la pesa motriz.
- Torque en los ejes de los engranajes.
- Calculo centro de masa varilla y masa del pendulo.
Con los parametros obtenidos, se procede al diseño de los componentes usando Autocad 2013. (© 2015 Autodesk Inc). Este proceso tambien fue iterativo, ya a efectos de limitacion de tiempo, era necesario avanzar en la medida que se obtenian las dimensiones de las piezas en los calculos, especialmente las distancias entre ejes y su distribucion.
Finalizado este proceso se procedio a su construccion y ensamblaje.
Finalmente el momento esperado, a saber la prueba. Para ello fue necesario ajustar la masa, que por cierto fue mucho menor de lo calculado (el reloj se movio con una masa de aproximadamente 4 kg, versus los 15kg calculados)
modificar las uñas del sistema de escape que no lograban ajustar el plano de contacto con los pines, y la longitud del pendulo que afectaba el periodo de oscilacion.
Aqui encuentran un video de prueba realizado con el reloj previo a su presentacion (*1):
Finalmente su presentacion en una pequeña gran muestra de Diseño presentada en la Universidad Pedagogica Nacional. Aprovecho el espacio para mostrar fotos de las muestras presentadas en la muestra, cortesia del Profesor Yovanni Aldana, muestras desarrolladas en la asignatura Fundamentos de Tecnologia (*2):
Hasta un proximo proyecto....
Referencias:
Autocad 2013. © 2015 Autodesk Inc.
Ulrich, K. & Eppinger, S. (2013). Diseño y desarrollo de productos (5th ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Educación.
*1: Reloj Mecanico "Moon Clock" Copyright © 2016. Oscar Cardona.Todos los Derechos Reservados.
*2: Fotografia de trabajos bajo derecho de propiedad de sus respectivos autores. La presentacion de estos, con fines de divulgacion educativa, no desconoce dichos derechos. Abstengase de usarlos sin la autorizacion de su autor(es).
Fecha: Semestre 9 - 2016
Prof: Fabio Gonzales
