Análisis de la ventaja mecánica en una bicicleta utilizando un plato no circular

Los platos no circulares en las bicicletas han sido estudiados como una posible mejora en el desempeño de este vehículo. En este trabajo se busca observar la forma en la que varía la ventaja mecánica en el sistema de transmisión de potencia de una bicicleta debido al uso de un plato no circular. Con...

Full description

Autores:
Tarazona Aguilar, Camilo Andrés
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/56642
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/56642
Palabra clave:
Platos no circulares
Sistema de transmisión de potencia
Vehículos de tracción humana
Bicicletas
MATLAB (Programa para computador)
Ingeniería
Rights
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description Los platos no circulares en las bicicletas han sido estudiados como una posible mejora en el desempeño de este vehículo. En este trabajo se busca observar la forma en la que varía la ventaja mecánica en el sistema de transmisión de potencia de una bicicleta debido al uso de un plato no circular. Con este fin, se dividió la metodología en una parte teórica y en una parte experimental, observando la ventaja mecánica alrededor de un ciclo de pedaleo como un indicador. Se halló la ventaja mecánica mediante dos métodos computacionales distintos, haciendo primero una simulación en Matlab del sistema simplificado y luego una simulación dinámica del sistema en Autodesk Inventor, para el caso de un plato no circular y para el caso de un plato circular. Posteriormente se hicieron procedimientos experimentales para corroborar los resultados, el primero consistió en el uso de cámaras de captura de movimiento para detectar la posición de ciertos puntos en la rueda y en la biela de la bicicleta y el segundo en la medición de velocidad mediante sensores inerciales, realizando estos procedimientos para ambos platos. Se observó que al usar un plato no circular la ventaja mecánica sigue un perfil específico en el que oscila de una manera similar a una parábola, pero con ciertas irregularidades ya que el plato no es exactamente ovalado. Se encontró que la ventaja mecánica se localiza en una sección, la correspondiente al punto muerto, por encima de la ventaja mecánica que tendría un plato circular con la misma relación de transmisión. Así mismo, se encontró que la ventaja mecánica está por debajo de la ventaja mecánica del plato circular en los puntos en los que el ciclista puede ejercer una mayor fuerza. Se concluyó que el método de los sensores inerciales es el mejor método, entre los estudiados, para obtener una medición de la ventaja mecánica.
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Con este fin, se dividió la metodología en una parte teórica y en una parte experimental, observando la ventaja mecánica alrededor de un ciclo de pedaleo como un indicador. Se halló la ventaja mecánica mediante dos métodos computacionales distintos, haciendo primero una simulación en Matlab del sistema simplificado y luego una simulación dinámica del sistema en Autodesk Inventor, para el caso de un plato no circular y para el caso de un plato circular. Posteriormente se hicieron procedimientos experimentales para corroborar los resultados, el primero consistió en el uso de cámaras de captura de movimiento para detectar la posición de ciertos puntos en la rueda y en la biela de la bicicleta y el segundo en la medición de velocidad mediante sensores inerciales, realizando estos procedimientos para ambos platos. Se observó que al usar un plato no circular la ventaja mecánica sigue un perfil específico en el que oscila de una manera similar a una parábola, pero con ciertas irregularidades ya que el plato no es exactamente ovalado. Se encontró que la ventaja mecánica se localiza en una sección, la correspondiente al punto muerto, por encima de la ventaja mecánica que tendría un plato circular con la misma relación de transmisión. Así mismo, se encontró que la ventaja mecánica está por debajo de la ventaja mecánica del plato circular en los puntos en los que el ciclista puede ejercer una mayor fuerza. Se concluyó que el método de los sensores inerciales es el mejor método, entre los estudiados, para obtener una medición de la ventaja mecánica.Non-circular chain rings in bicycles have been studied as a possible improvement in the performance of this vehicle. In this project the way that the mechanical advantage varies in the power system of a bicycle due to the use of a non-circular chaining is observed. Two methods were used, a theoretical and an experimental method, observing the mechanical advantage during a pedaling cycle as an indicator of performance. The mechanical advantage was found through two different computational methods, doing first a simulation of the simplified system in Matlab and then a dynamic simulation in Autodesk Inventor, for the case of a non-circular chain ring and for the case of a circular chain ring. After that, two experimental procedures were made to corroborate the results, the first one consisted of motion capture through a camera to detect the position of certain points in the wheel and in the crank of the bicycle and the second consisted in the measurement of speed through Inertial Measurement Units, doing this procedure for both chain rings. When using a non-circular chain ring the mechanical advantage follows a specific profile in which it oscillates in a way similar to a parabola, but with certain irregularities due to the semi-oval shape of the chain ring. The mechanical advantage is higher in the section corresponding to the dead spot above the mechanical advantage of a circular chain ring with the same transmission ratio. In the same way, the mechanical advantage of the non-circular chain ring is under the mechanical advantage of the circular chain ring in the points of the pedaling cycle in which the cyclist can deliver more force. It was found that the inertial measurements unit method is better for obtaining a measurement of the mechanical advantage in this case.Ingeniero MecánicoPregrado67 páginasspaUniversidad de los AndesIngeniería MecánicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaAnálisis de la ventaja mecánica en una bicicleta utilizando un plato no circularTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPPlatos no circularesSistema de transmisión de potenciaVehículos de tracción humanaBicicletasMATLAB (Programa para computador)Ingeniería201225471Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=duh26OUAAAAJvirtual::14106-10000-0002-7402-1862virtual::14106-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000277444virtual::14106-19abd986f-aac5-4bb9-9b65-c60714bf601fvirtual::14106-19abd986f-aac5-4bb9-9b65-c60714bf601fvirtual::14106-1ORIGINALAnalisis ventaja mecanica. 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