Diseño de una bicicleta de montaña

236 Pages·2009·21.78 MB·Spanish

DISEÑO DE UNA BICICLETA DE MONTAÑA

JORGE ESTEBAN ARAUJO URIBE
DANIEL MARTÍNEZ MARQUEZ
JUAN DAVID SALAZAR PALACIO

UNIVERSIDAD EAFIT
ESCUELA DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE DISEÑO DE PRODUCTO
MEDELLÍN
2009
1
DISEÑO DE UNA BICICLETA DE MONTAÑA

JORGE ESTEBAN ARAUJO URIBE
DANIEL MARTÍNEZ MARQUEZ
JUAN DAVID SALAZAR PALACIO

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero de Diseño de Producto y de
Ingeniero Mecánico

Asesor
Fabio Antonio Pineda Botero
Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD EAFIT
ESCUELA DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE DISEÑO DE PRODUCTO
MEDELLÍN
2009
2
Nota de aceptación

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Presidente del Jurado

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Jurado

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Jurado

Medellín, 6 de mayo de 2009
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AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a:

Nuestros padres por su intachable ejemplo y guía en nuestra formación personal y
profesional; por su incondicional apoyo en cada una de las etapas de nuestras
vidas gracias al cual, se nos fue brindada la oportunidad de estudiar una carrera
profesional en una universidad abiertamente reconocida por su excelencia
profesional.

Nuestros familiares, novias y amigos, por su constante apoyo e interés en muchas
de las etapas del proyecto.

La Universidad EAFIT y a los profesores de Ingeniería que nos dieron el
conocimiento para formarnos como profesionales, al personal de los talleres de la
universidad por brindarnos su apoyo y experiencia con las máquinas y
herramientas que permitieron desarrollar este proyecto.

Agustín Hincapié, por el conocimiento y experiencia transmitidos, por su constante
ayuda en la consecución de cada una de las etapas de construcción del presente
proyecto.

María Luisa Calle y Viviana Maya por su interés y disposición al momento de
avalar nuestro proyecto.
4
CONTENIDO

pág.

INTRODUCCIÓN 19
1. GENERALIDADES DEL PROYECTO 20
1.1 OBJETIVO GENERAL 20
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 20
1.3 JUSTIFICACIÓN 21
1.4 METODOLOGÍA 21
2. MARCO TEÓRICO 25
2.1 PARTES Y CARACTERÍSTICAS DE UNA BICICLETA DE
MONTAÑA 27
2.2 TIPOS DE BICICLETAS DE MONTAÑA 29
2.3 PERFIL DEL USUARIO 34
2.4 ESTADO DEL ARTE 35
3. PROCESO DE DISEÑO 39
3.1 DISEÑO CONCEPTUAL 39
3.2 CAJA NEGRA 39
3.3 ESTRUCTURA FUNCIONAL 40
3.4 MATRIZ MORFOLÓGICA 41
3.5 ARQUITECTURA DEL PRODUCTO 46
3.6 ESPECIFICACIONES DEL DISEÑO DEL PRODUCTO (PDS) 47
4. DISEÑO PARA DAR FORMA 55
5
pág.

4.1 ANÁLISIS FORMAL 55
4.2 CARACTERÍSTICAS DEL USUARIO Y SU ESTILO DE VIDA 56
4.3 CARACTERÍSTICAS DE LA EMOCIÓN QUE EVOCA EL
DEPORTE: VERSATILIDAD 57
4.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS PRODUCTOS QUE RODEAN AL
USUARIO 57
4.5 ALFABETO VISUAL 58
4.6 REFERENTE FORMAL 59
4.7 COLORES Y TEXTURAS 60
4.8 FORMAS DEL REFERENTE 60
4.9 ANTROPOMETRÍA 63
5. GENERACIÓN DE ALTERNATIVAS 65
5.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑO 65
5.2 MATRIZ DE EVALUACIÓN 66
6. ANÁLISIS DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN TRASERO 70
6.1 SELECCIÓN DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 81
7. DISEÑO DEFINITIVO 84
7.1 DISEÑO DE DETALLES 84
7.2 MODELACIÓN 3D DEL PRODUCTO 84
7.3 PROPUESTA DE COLOR 84
7.4 SELECCIÓN DE MATERIALES 86
8. ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS (FEA) Y CÁLCULOS
ESTRUCTURALES 90
8.1 ESTÁTICA 90
8.2 CONDICIONES DE FRONTERA EN CADA ELEMENTO DEL
MECANISMO 93
8.2 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 99
8.3 OPTIMIZACIÓN 100
6
pág.

8.4 FATIGA 107
8.5 DIAGRAMA DE ESFUERZO vs. NÚMERO DE CICLOS (S-N)
ESTIMADO 108
8.6 MEDIDAS BÁSICAS Y PLANOS TÉCNICOS DEL PRODUCTO 110
8.7 PROCESO DE MANUFACTURA 111
8.8 PRUEBAS DEL PRODUCTO 117
9. CONCLUSIONES 120
10. RECOMENDACIONES 122
BIBLIOGRAFÍA 123
ANEXOS 126
7
LISTA DE FIGURAS

pág.

Figura 1. Modelo de Pahl y Beitz del proceso de diseño 22

Figura 2. Metodología del proyecto 24

Figura 3. Bicicleta Schwinn Excelsior 25

Figura 4. Partes de la bicicleta 27

Figura 5. Bicicleta de downhill 30

Figura 6. Modalidad freeride 30

Figura 7. Bicicleta de cross country 31

Figura 8. Modalidad cross country 31

Figura 9. Bicicleta de all mountain 32

Figura 10. Modalidad All Mountain 33

Figura 11. Bicicleta de Dirt Jumping 33

Figura 12. Modalidad Dirt Jumping 34

Figura 13. Caja negra 40

Figura 14. Estructura funcional 41

Figura 15. Board: usuario y estilo de vida 56
8
pág.

Figura 16. Board: emoción 57

Figura 17. Board: tema visual 58

Figura 18. Board: referente. 59

Figura 19. Colores y texturas 60

Figura 20. Formas del referente 61

Figura 21. Formas del referente 61

Figura 22. Formas del referente 62

Figura 23. Exploración formal – referente 62

Figura 24. Exploración formal – referente 63

Figura 25. Alternativa 1 65

Figura 26. Alternativa 2 65

Figura 27. Alternativa 3 66

Figura 28. Alternativa 4 66

Figura 29. Interfaz del programa Linkage 71

Figura 30. Cannondale rize 72

Figura 31. Candfield Bros Can Can 72

Figura 32. Santa Cruz Bullit 73

Figura 33. Rocky Mountain Slayer 73

Figura 34. Giant Trace XO 73

Figura 35. Pedal Kickback 74
9
pág.

Figura 36. Retroceso de pedales vs recorrido llanta 75

Figura 37. Extensión de la cadena vs recorrido de la llanta 77

Figura 38. Radio de apalancamiento vs recorrido de la llanta 79

Figura 39. Fuerza aplicada vs compresión del amortiguador 80

Figura 40. Propuestas de color 85

Figura 41. Perfiles seleccionados para la bicicleta 88

Figura 42. Diagrama de cuerpo libre de la bicicleta 90

Figura 43. Diagrama de cuerpo libre de la tijera 91

Figura 44. Diagrama de cuerpo libre de la barra binaria 91

Figura 45. Diagrama de cuerpo libre del amortiguador 92

Figura 46. Diagrama de cuerpo libre de la barra ternaria 92

Figura 47. Condiciones de frontera de la Barra binaria 93

Figura 48. Geometría de la barra ternaria 94

Figura 49. Condiciones de frontera de la Barra ternaria 94

Figura 50. Condiciones de frontera de la Platina amortiguador
ternaria 95

Figura 51. Condiciones de frontera de la platina amortiguador
marco 95

Figura 52. Condiciones de frontera del soporte superior tijera 96

Figura 53. Condiciones de frontera del soporte inferior tijera 96

10