CESAR ALONSO SONIA GUSTRÁN

ANA ALFAROJESÚS CEBADER

ISABEL MARTINEZ

2011-2012......2º CURSO......1ER SEMESTRE

EVOLUCIÓN FORMAL Y FUNCIONAL

PROYECTO 2º Diseño industrial

lawnmowerCesar Alonso - Sonia Gustrán - Ana Alfaro - Jesús Cebader - Isabel Martinez

Mecánica - DAO - Expresión Grafica - Taller de diseño II

EDPsEDPs

EDPsElección de concepto

EDPs

Definición

Cortacésped manual de aspas rotatorias, transforma el movimiento de unas tijeras ( palanca de 2º grado) en rotatorio.Está destinado a jardines medianos y pequeños. Es una alternativa al cortacésped manual de cuchillas helicoidales y al de gasolina de aspas rotatorias.

Mejora a estos en

Está inspirado en una desbrozadora permite llegar más a los bordes Es más maniobrable Solo tendrás un aparato en vez de varios para cada función Es manual, por lo tanto ecológico . . . Permite varias alturas de corte Tiene más fuerza, las aspas rotatorias son más eficientes que las helicoidales Radio de giro inferior al helicoidal Llega mejor a los rincones Mejor relación potencia- tamaño Es la mejor opción para jardines pequeños Corta mejor malas hierbas y pequeños arbustos

EDPS Debe tener un mecanismo eficiente para alcanzar las revoluciones de corte necesarias sin hacer un esfuerzo excesivo Debe tener el menos peso posible ( usar material y elementos posibles) Debe adaptarse a varias alturas de corte Debe ocupar el menor espacio posible Debe tener los suficientes apoyos para poder cortar a una altura constante Debe guardar seguridad según aspas y tener el mecanismo bien cubierto con la carcasa que se podrá quitar para el mantenimiento Debe estar inclinado un ángulo concreto para poder ver el corte Lo más desmontable posible Ergonómico, económico, accesible… Debe tener un aspecto formal atractivo frente a los demás cortacésped Debe tener una buena maniobrabilidad; giro de corte, accionamiento del manillar… Si el apoyo son ruedas cuidar que tengan el tamaño necesario para que no se enganchen Debe tener cuchillas de hilo si es posible Podría tener cuchillas intercambiables Realizar estudio de objetos parecidos que nos sirvan de comparación Realizar estudios ergonómicos Buscar sector de público objeto y entornos, etc… Que sea lo mas económico posible para el usuario, que sea mas barato que lo ya existente

EDPs

EDPs

Estudio del mecanismo

Estudio del mecanismo

Estudio del mecanismo

2ª FASE

Estudio de mecanismos y cálculos, Ergonomía, Desarrollo formal, Planos y 3D y Imagen

Empezaremos por el estudio de mecanismos ya queva a ser lo quemas va a influir en nuestro desarrollo

Parte 1 25/11 al 15/12 Inicio de cáculos mecánicos, remaquetado de dossier

Comienzo estudios ergonómicos y desarrollo formal

Modelado 3D y planos

Finalizar, detalles, imagen, maqueta, preparar presentación

15/12 al 25/12

25/12 al 5/01

5/01 al 20/01

Parte 2

Parte 3

Parte 4

Estudio del mecanismoPara los primeros estudios nos fijamos en máquinas con la misma forma o mecanismo, los que lo tenían mas parecido a nuestro fin eran las desbrozadoras, podaderas, taladros, sacacorchos, bujes...

Ya las hemos estudiado en el análisis previo, pero lo que más nos interesa es la posición con los dos mangos y el corte rotatorio, ya que es algo parecido a lo que estamos buscando, pero tenemos que cam-biar;

-El contrapeso del motor y hacer que el movimiento sea manual mediante los mangos

-La desbrozadora es especial para ir moviendola a varias alturas, necesitamos una altura fija para el césped

-Nos interesa estudiar a que velocidad van las aspas, (8400 rpm) para ver si con nuestro mecanismo podremos conseguir algo parecido ya que para cortar el césped no se necesitan revoluciones tan eleva-das, tendríamos que fijarnos en las de los cortacesped de gasolina rotatorios ( 3600 rpm en el motor) pero para las cuchillas nos bastará con 600 rpm de máximo.

-Habría que tener cuidado con el peso, nosotros perdemos el peso del motor pero tendremos un mecanismo que hay que hacer esfuerzo y no puede pesar mucho, aunque nos ayudaremos de apoyos de los que la desbrozadora carece.

DesbrozadorasYa habiamos estudiado las tijeras y podaderas, las que más nos interesan son las de dos manos que se usan para hacer más fuerza.Hemos elegido este movimiento de palanca porque es el más ergonómico de ejercer mientras te permite empujar el mecanismo hacia delante sobre los apoyos.Además como pueden ser tubos de acero u otro material se puede variar la altura según el usuario.

-Hay que estudiar la ergonomia según el mecanismo final para la forma de los mangos.

- Conseguir que sean extensibles y ergonómicos.

- Conseguir un mecanismo que transfome ese movimiento de palanca en rotatorio con el menor peso posible.

-Serán de un material resistente que aguante los esfuerzos, lo más ligero en relación al precio.

Podaderas

Estudio del mecanismo

Al buscar relaciones de engranajes para ver cual era el más eficiente nos hemos dado cuenta de que el que mejor relación de velocidades da es el tornillo sinfín, ya que:

Y como el tornillo sinfín tiene solo un diente se convierte en el producto de la N2 por D2 teniendo la mejor relación.

Observando esto, el mecanismo que más lo usa es el taladro manual eléctrico o percutor, que convierte el movimiento del motor de inducción de altas revoluciones en el tornillo sinfín y lo reduce con un engranaje para el cabezal.

El problema es que lo que queremos nosotros es al contrario, transmitir al sinfín y aumentar la veloci-dad. Hemos probado abriendo un taladro y experimentalmente girar con la mano el cabezal a ver si se requerían grandes esfuerzos pero era bastante asequible.

Hemos pensado para nuestro mecanismo usar una simplificación del mismo:

Taladro

-Añadiremos un buje para mejorar los esfuerzos y permitir engranar y relajar para el posible mecanismo de las palancas hay que estudiarlo más afondo

-Hay que ver como engranar ahí las palancas

- Hay que hacer calculos para ver si el helicoidal sería demasiado grande y ver esfuerzos,

N1xD1=N2xD2Velocidades

Dientes

En esta parte se engancharían las palancas que aún tenemos que desarrollar, va al eje fijo del buje

Relación de los engranjes, el sinfín y el helicoidal, que va fijo al buje como las ruedas en la bici

Usaremos un bujepara reducir esfuerzoslo estudiaremos después

Rodamientos

En el taladro es elrefrigerador, podíamos usarlo para unir el eje más ancho

Eje Placa para dar estabilidady uniformidad al mecanismoademás de para meterloen la carcasa

Estudio del mecanismo

Uno de nuestros principales problemas es cómo convertir el movimiento de las palancas en uno rotato-rio.

Primero se nos ocurrió poner una palanca fija y accionar con la otra:

Pero vimos que existía un mecanismo capaz de convertir dos movimientos con diferentes direcciones en rotatorio, y convertirlo en uno rectoPodríamos aplicar éste al buje y como tiene libertad permitiría el accionamiento de las dos palancas como si fuesen unas tijeras o podaderas.

Sacacorchos

-Es una buena solución, pero al final optaremos por usar una sucesion de engranajes ya que es más fácil, eficaz y evitas la complicación de la polea engranada.

Después de esto vamos a explicar el mecanismo del buje para acabar de comprender el mecanismo global, ya que es una parte muy importante.

Ideamos lo mismo pero para poder centrarlo y conseguir nuestro fin, pusimos una cadena o polea dentada.

Fijas

Movimiento comoel de los toldos

Móviles con libertadpor el buje

Esto sería como en el boceto anterior.

Se añadirían mangos de este estilopara poder hacer el movimiento deengranje y volver con libertad tirandode la otra cara.

Este engranaje es donde se transmite la V de los otros dos y va enganchado a la rueda libre del buje dejando libertar para volversin engranar (el buje lo estudiaremosmás adelante).

Como se observa en las flechas,los movimientos adversos de laspalancas se transforman en unorecto en la polea engranada.

Estudio del mecanismo

Es una de las partes más importantes a estudiar, ya que de él depende que se pueda realizar el movimiento de las palancas y reducir esfuerzos, gracias a que por inercia puede seguir rodando en torno al eje que engrana, y como en las bicicletas, una vez iniciado el movimiento después cuesta menos y nos permite conseguir las velocidades deseadas mas fácilmente

Nos basamos en el eje trasero para nuestro casoFuente : http://www1.ceit.es/labcad/Mechanical_dissection/Curso_0304/0304_s2p3g4_Buje/0304_s2p3g4_buje.htm

La clave del mecanismo reside fundamentalmente en que es capaz de transmitir la fuerza de la peda-lada solo cuando se pedalea hacia adelante.

Según el esquema de arriba

EJE (1): es la parte que va sujeta al cuadro con lo que no tiene giro. Es la parte fija.

Bujes - trinquetes

FUNCIONAMIENTO DEL MECANISMO

Por tanto, podemos decir que este mecanismo tiene dos grados de libertad. Es decir, considerando el eje como parte fija que va unida al cuadro, únicamente tenemos dos giros independientes (el giro del buje y el giro de la rueda libre). Sin embargo, si giramos la rueda libre en un determinado sentido, esta arrastrará al buje, con lo que tendremos un único giro. A continuación se muestra un esquema en el que se puede apreciar cual es el mecanismo que permite realizar lo explicado

BUJE (2): esta pieza es solidaria al giro de la rueda. Gira relativa-mente al eje gracias a 2 rodamientos normalizados. Alberga en su interior unas pestañas en forma de sierra con los que posibilita la transmisión como se verá más adelante.

RUEDA LIBRE (3): sobre ella se montan los piñones y por ello gira a la vez que éstos (en nuestro caso las palancas). Tiene una parte de aluminio donde se transmite el giro de los pedales (el giro de los pedales se transmite al plato, de éste mediante la cadena a los piñones, y finalmente a éstos se les fija interiormente la rueda libre) y una segunda parte de acero con cavidades para los dados. Su giro respecto al eje fijo se da a través de dos rodamientos iguales separados por un casquillo.

Esquema simplificado de piezas

Estudio del mecanismoMediante los pedales podemos imprimirle un giro a la rueda libre (pieza 3). Si giramos los pedales de manera que la bicicleta avance, logramos que la rueda libre gire en el mismo sentido (antihorario en la figura). Gracias a los dados (pieza 4), al muelle (pieza 5) y al dentado interior del buje (pieza 2) logra-mos transmitir dicho giro a las ruedas. Por el contrario, si pedaleamos en sentido opuesto, los dados no bloquean el buje y se deslizan por el dentado no transmitiendo potencia alguna. En la figura se muestra como el muelle intenta mantener al dado con su punta sobresaliendo, de tal forma que cuando gira la rueda libre en sentido antihorario arrastra al buje gracias a la forma dentada de éste.

El mecanismo objeto de estudio está compuesto por cuatro rodamientos, un circlip y varios separa-dores.Los rodamientos se encuentran montados dos en el interior de la rueda libre y los otros dos dentro del buje. La colocación de estos elementos es muy ajustada, por lo que para lograr insertarlo dentro del mecanismo es necesario hacerlo a golpes, teniendo cuidado con posibles excentricidades de los ejes.Por otra parte, cada uno de los rodamientos dispone de una especie de tapas para evitar que entre suciedad a las bolas y provocar así un mal funcionamiento.

En la figura se muestra como queda montado el muelle sobre la rueda libre, de manera que encaja en la parte dentada del buje que se puede apreciar en la figura.

OTROS ELEMENTOS

Los dos rodamientos mayores se ubican en el buje, mientras que los dos menores se colocan dentro de la rueda libre. Estos dos últimos, además de estar separados por los separadores, también disponen de un circlip para bloquear su movimiento transversal, ya que todo el interior de la rueda libre tiene el mismo diámetro.

Por último, el eje dispone de unos separadores que permiten que todos los elementos del mecan-ismo se mantengan en su posición inicial. Estos casquillos van encajados en el eje, y pueden girar respecto a este gracias a una capilla de grasa que se interpone entre sus superficies.

Rodamientos

Casquillos

Estudio del mecanismo

Debido a que al hacer rozamiento con el césped o malas hierbas al cortar y a todo el esfuerzo que hay que hacer, es seguro que el buje por si solo no va a tener mucho éxito, por ello es necesario añadirle un disco de inercia en el eje, así con el peso extra permite que ruede más tiempo y con más fuerza, lo malo es el peso añadido pero es necesario.

Nos hemos fijado sobretodo en algún mecanismo más sencillo como el de las bicis estáticas, ya que se suelen usar más complicados como en coches etc...

Como se aprecia en este caso, se trata de un disco de acero, el cual proporciona el peso para dar inercia, y tambien un rodamiento que será el que permita el giro en el eje, el disco irá sujeto a otro disco que es el servirá para sujetarlo a la estructura.

-Habrá que tener cuidado con el pandeo y el momento torsor.

-Hay que calcular el peso para que entre en el rango de ergonomía. Será 2 kg y 15 cm de diametro.

-Buscar materiales que no suban mucho el precio y hacerlo lo más sencillo posible.

Volante de inercia

Debido a que por cuestiones de seguridad y ergonomía seguramente sea necesario tener una cierta inclinación del eje, y como este es rígido, hemos decidido usar un cardan para poder girar x grados, ya que es más útil, eficiente y barato que los engranajes cónicos.

Fuente: http://www.sabelotodo.org/automovil/cardan.html

Las dos horquillas están unidas a través de una pieza en forma de cruz conocida como cruceta, los extremos de la cruceta se introducen en los agujeros de las horquillas y se apoyan en sus respectivos cojinetes de rodillos . Esta cruceta hace que uno de los árboles sea arrastrado cuando el otro gira, sin embargo, permite el movimiento angular del eje de un árbol con respecto al del otro.

Cardan

En este caso va unido a un buje

Estudio del mecanismo

- Hay que tener cuidado con el momento torsor del eje para ver qué material usar.

- Hay que poner un bastidor para evitar el pandeo y que vibre la estructura.

- Hay que ir buscando dimensiones exactas sobretodo de los engranajes.

Primer boceto del mecanismo real

Las palancas tendrán un engranaje sujetado a la barra por medio de anillos de seguridad, estas irán a la placa con un rodamiento, habrá que estudiar la fuerza que hay que hacer para ver las dimensiones.

En esta posición es donde eldisco hará mejor efecto, hay que estudiarlo.

Aquí se situará el cardan con la inclinación indicada por el estudio ergonómico.

Finalmente se ha optado por una sucesiónde engranajes para el movimiento de laspalancas, ya que es más sencillo. Solo habíaque colocar otro en relación a uno de lasdos para tener la misma dirección, habráque estudiar las relaciones y la ubicación.

Se ha reducido el peso, la placa es mas sencilla.

Vista de perfílIrá inclinado

Debido al uso del volante de inercia y de la longitud del eje es posible que solo con este no sea necesario para mantener firme la estructura, y se genere pandeo, vibraciones y otras tensiones.

Un bastidor es un armazón en nuestro caso de metal o aluminio u otro elemento rígido para sostener, estabilizar o mantener firme a otro elemento que pueda pandear o desestabilizarse y darle también resistencia y comodidad.

Nosotros tendremos que buscar:

- Que pese lo menos posible

- Que use poco material

- Que no abulte mucho para que no influya en la forma

- Que ayude en lo posible en toda la estructura

Otros aspectos a tener en cuenta

Bastidor

Para poder mejorar la estibilidad y poder hacer un mejor bastidor pondremos el bastidor después del cardan, en la parte horizontal del eje, lo que hará que la forma del bastidor varíe.

Estudio del mecanismoBocetos de bastidor

Lo más eficiente sería colocar 3 barras enforma de triángulo hasta el cardan y el volante.

Ahora el disco va abajo del cardan y se puede poner el bastidor en esta disposición siendo máseficaz y fácil de fabricar y trabajar

Aquí se apoya el disco o un rodamiento del eje.

Así mismo el bastidor hace de eje para las 2 ruedas y para la rueda loca,que explicaremos después.

Así se ensamblan las ruedas, el bastidor irá debajo de una carcasa

Irá soldado a la placade arriba con esta sección

Esta será el área abarcada por las cuchillas

Este es el pie del bastidor que quedacentrado deja espacio suficiente para noestorbar a las ruedas y deja que sobresalgaun poco para poder poner la cuchillade hilo

Los bordes rojos serán parte de la carcasa que explicaremos en el desarrollo formal

Finalmente el bastidor tendrá una forma curvada y mas equilatera para facilitar la creación de la carcasa

La cuchilla medirá 35 cm para ser eficaz

Aquí quedaría ubicado el disco de inercia

Estas será la colocación de las ruedas

Una de los aspectos mas importantes a estudiar es el pie ya que influye para la colación del eje, disco, las cuchillas tendrán un tamaño definido y será respetado por el pie del bastidor por seguridad y par no interrumpir a las ruedas

Tipo de ruedas

En un principio estudiamos la posibilidad de poner ruedas esféricas, pero lo descartamos ya que el material adecuado para este tipo de ruedas era el plástico y este material no era adecuado para rodar sobre el césped. Además se clavarían en la tierra.Llegado a esto escogimos las ruedas convencionales que giran alrededor de un eje.

Optamos por un número de 3 ruedas, porque ofrecen el apoyo justo y necesario para desempeñar la tarea. Además nuestro diseño se desarrollará para que no pueda volcar por su propio peso.

Nº de ruedas:

Estudio del mecanismo

Para el apoyo en el suelo hemos optado finalmente por poner ruedas ya que dan mas estalidad, manio-bravilidad y seguridad que otras opciones que habiamos pensado, como cinturones, arneses... vamos ha hacer un estudio de las ruedas que se suelen usar y de las que necesitaremos para hacer nuestro diseño óptimo

Principales funciones de nuestras ruedas:

- Sustentación- Desplazamiento- Reducción de las vibraciones del volante de inercia

Apoyo en el suelo: Ruedas

Nº ruedas Ventajas Inconvenientes Complejidad Grado de innovación

0 No molesta a la cuchilla Incómodo x xx

1 Ninguna Inestable x xxx

2 Sencillo Necesita otro apoyo x xx

3 No cojea Puede volcar xx xxxx 4 Más estable Muy típico xxxx x

5 o más Ninguna Excesiva complejidad xxxxx xx

6,5

45

20

0 35

0 15

0 2,2

Colocación y tamaños:

Queremos que el pie de nuestro cortacésped pueda girar con facilidad, así que al menos una de nues-tras 3 ruedas deberá ser giratoria.Para reducir las vibraciones nos interesaría que las ruedas no fueran excesivamente pequeñas. Además así impedimos que se claven en el césped.

- Ruedas pequeñas --- Comodidad direccional. Menos aparatosas- Ruedas grandes --- Reducción de vibraciones (suelo y volante de inercia)

Gracias a la combinación de estas dos modalidades decidimos colocar 2 ruedas grandes y una pequeña. Ahora toca decidir en qué posiciones las colocamos.Por la facilidad de dirección y calidad estética decidimos colocar la rueda pequeña delante, haciendo así el producto más funcional y cómodo de manejar.

También hemos observamos otros productos que han seguido nuestro criterio:

En definitiva, nuestro producto constará de un total de 3 ruedas:

- 2 ruedas traseras grandes --- Unidireccionales, unidas por un solo eje pero con giro independiente.- 1 rueda delantera pequeña --- Decidimos dotarla de un giro de 360º

Las ruedas traseras son las que mayor carga soportan y las encargadas de direccionar el cort-acésped, de ahí que tengan un diámetro mayor. La pequeña soporta menos peso y orienta el giro a cualquier ángulo para hacerlo más cómodo.

Es de vital importancia escoger el tipo, tamaño, material y rugosidad adecuados de nuestras ruedas ya que en caso de que fallaran nuestro producto quedaría inservible.

Observamos distintos tipos de ruedas de otros productos cuyo entorno de uso también puede incluir césped:

Estudio del mecanismo

Dirección

Neumáticas

Necesitan mantenimiento Se pueden pinchar Amortiguan mejor Soportan más peso

No neumáticas

No necesitan mantenimiento No pinchan Más baratas Para productos más ligeros

Productos rodados que intetactúen con césped Tipo de rueda

Neumática

No neumática

Llanta metálica

Banda de caucho

Núcleo de polipropileno

Banda de PVC

Material

Como refleja la tabla, las ruedas que soportan gran peso son neumáticas mientras que las que llevan una carga más ligera son no neumáticas. Por lo tanto nuestro producto tendrá 3 ruedas no neumáticas.Encontramos una amplia gama de ruedas no neumáticas, de diferentes medidas y materi-ales, para diferentes entornos, etc.

Estudio del mecanismoProductos rodados que intetactúen con césped Tipo de rueda Material Productos rodados que

intetactúen con césped Tipo de rueda Material

NeumáticaLlanta metálica

Banda de caucho

NeumáticaLlanta metálica

Banda de caucho

NeumáticaLlanta metálica

Banda de caucho

NeumáticaLlanta metálica

Banda de caucho

No neumática

Núcleo de polipropileno

Banda de PVC

No neumática

Núcleo de polipropileno

Banda de PVC o goma

No neumática

Núcleo de polipropileno

Banda de goma

No neumática

Núcleo de polipropileno

Banda de goma

Las ruedas típicas para cortadoras de césped son todas con núcleo de polipropileno o chapa estam-pada y banda de goma o PVC.

Nuestras ruedas grandes traseras serán así: - Núcleo --- Polipropileno, ligero y resistente- Banda de rodadura --- Goma, más antideslizante que el PVC

Estudio del mecanismoPero la rueda pequeña delantera al ser multi-direccional hace que se parezca más a una rueda para contenedores o una rueda hospitalaria

Así que nuestra rueda delantera tendrá los mismos materiales que las traseras pero de un diámetro menor y con un soporte giratorio de acero.

En cuanto a la rugosidad conviene que nuestras ruedas tengan el acabado y el dibujo de la banda de rodadura adecuados para que no deslicen ni siquiera con el césped mojado. Además también deberán ser capaces de rodar adecuadamente sobre otras superficies, como tierra o asfalto, objetivo que la goma cumple sin problemas.

Elegiremos una cuchilla como las nor-malizadas para cortacesped de gasolina pero un poco mas pequeña, adaptada anuestras medidas

Pondremos una carcasa por estetica, para esconder el mecan-ismo, para dar uniformidad y personalidad al producto, estará mas detallada en el desarrollo formal

Cuchillas

Carcasa

Para darle más funciones secundarias a nuestro producto hemos decidido que estaría bien que las cuchillas se pudiesen intercambiar; de acero o metal para el césped y de hilo para los bordes.

Vendrán definidos en el apartado de ergonomía aqui solo daremos las medidas de estos en el apar-tado de cálculos mecánicos

Que después del cardan el eje se pudiese regular en altura para poder cortar varias alturas de cesped

Eje regulable y cuchillas intercambiables

Mangos y manillar

Estudio del mecanismo

Exponemos los cálculos mecánicos que hemos necesitado para dimensionar, estructurar, posicionar, elegir piezas,... de nuestro proyecto

Empezamos desde la cuchilla ya que es el punto donde se realiza la función principal y por tanto donde se querrá conseguir un valor mas crítico.

Ahora caculamos el momento en el disco de inercia el cual nos sirve para mantener las cuchillas rotando en cada brazada ayudando al buje y eliminando un posible rozamiento de las cuchillas con el cesped.

Será el mismo en todo el eje hasta el tornillo sin fin creará un momento torsor en el eje que nos ayudara a determinar el diámetro del eje y un par.

Se quiere conseguir una W de 600 rpm

600 x 2π / 60 = 62,83 rad / s

Para la aceleración se estima un tiempo de 5 s en alcanzarla

α = w - wo / t α = 62, 83 / 5 = 12,56 rad / s

Calculos mecánicos

Rosca en sentido contrario al giro para que no se desmonte

Se quiere hacer una relación 1 a 100 para aumentar la W en las cuchillas y divivir la W que tenga que hacer el usuario

6 x 2π / 60 = 0,6283 rad / s

Para la aceleración se estima un tiempo de 5 s en alcanzarla

α = w - wo / t α = 0,6283 / 5 = 0,125 rad / s

Por estabilidad se colocará despues del cardan pero lo estudiare-mos como si fuese un eje recto

M = I x α M = 1/2 x m x r² x α

Recordemos que el disco pesa 2 kg y mide 15 cm de diametro por lo tanto:

M = 1/2 x 2 x 0,075² x 12,56 = 0,07 Nm

Analizamos la relación de engranajes ( ángulo)

- 2F x R1 = M ; Las dos fuerzas que se ejercen sobre el engranje mayor, por el radio de este mismo es igual al momento calculado

0,07 / 0,001 = 70 N la fuerza que ejerce el tornillo sinfín

Ahora relacionaremos la fuerza que el tornillo ejerce con el engranaje grande.

Como en el engranaje actúan las dos fuerzas de los engranajes que están en contacto con el manil-lar y la fuerza del tornillo sinfín, hacemos un sumatorio de fuerzas.

(2F1 + F0) x R1 = M

(2F1 + 70) x 0,03 = ½ x m x 0,032 x α

Para hallar la fuerza analizaremos paso por paso las fuerzas que cada elemento va ejerciendo. No consideraremos la masa del cardan, eje, cuchillas y engranaje pequeño.Comenzamos con el tornillo sinfín:F x R0 = M

F = M/ R0

Calculamos el diametro mínimo de nuestra pieza según el material

- τ max = (M / I) x r τ max = ( 0,07/ (π/2 x 0,01³ ) x 0,01 = 445,63 N/m² ( Elegimos 0,02 m de diametro, lo calculamos y comparamos con materiales para ver si es admisible sino habrá que variarlo, nos fijaremos en el limite elástico)

- σ = σ max + 3τ max ² |τ max| x 3 ≤ σe 445,63 x 3 = 771,86 Nm²σe para el acero = 207 Mpa => 207 x10 ⁶ Nm² se cumple que 771,86 ≤ 207 x10⁶ por lo tanto nuestro diámetro es correcto , podríamos reducirlo o cambiar el material.

Cada engranaje aporta una fuerza sobre otro para con-seguir movimiento en todos.

Los engranajes 1 y 4 tendrán el mismo tamaño y están lo mas alineados posible para ejercer la misma fuerza en los dos manillares

El engranaje 2 no tiene momento, su única función es cambiar el sentido del giro

Estudio del mecanismoNecesitamos saber la masa del engranaje grande.d = m / v

El radio es 0,053 m ya que al elegir un engranaje de 100 dientes y modulo 1 obtenemos el resultado de un diámetro exterior de 0,106 m.

La densidad del acero es 7850 kg / m3 y el Volumen de nuestro engranaje lo calculamos mediante:V = π x r2 x h

V = π x 0,0532 x 0,015

Con estos datos procedemos a calcular la masa:m = π x 0,0532 x 0,015 x 7850 = 1,04 kg siendo el peso 1,04 x 9,8 = 10,2 N

Como tenemos dos de estos engranajes, uno sobre el otro, duplicamos el peso.

1,04 x 2 = 2,08 kg

(2F1 + 70) x 0,03 = ½ x 2,08 x 0,032 x 0,1256

F1 = -35 N ( la fuerza nos sale negativa porque va en sentido contrario a la del sinfín, van cambiando de sentido las fuerzas en relación de unos engranajes con otros)

Sabemos ahora que sobre cada engranaje, de los que están en relación con el manillar, actúa una fuerza de 35 N

Ahora tenemos que relacionar la fuerza de estos engranajes con la que debe hacer el usuario para mover el mecanismo. Conseguimos primero la α que llevarán estos dos engranajes:

R2 x α2 = R1 x α1 ( hacemos una relación de transmisión de engranajes entre el grande y uno de los del manillar)0,03 x α2 = 0,053x 0,1256 α2 = 0,22 rad/s

Después de nuestro análisis ergonómico nos ayudo a decidir la longitud ideal del manillar, que esta explicado en la siguiente página *

F1 x R2 + F2 x cos α x d = M35 x 0,03 + F2 x cos 60 x 0,40 = ½ x m x 0,032 x 0,22

Necesitamos saber la masa del engranaje:m = π x 0,032 x 0,015 x 7850 = 0,352 kg peso unitario = 0,352 x 9,8 = 3,4496 N

* Tenemos que realizar relaciones de proporción en función del ángulo de giro que se permita, del brazo y el mango, previamente habremos definido algunos de estos valores en el apartado de ergonomía

35 x 0,03 + F2 x cos 60 x 0,40 = ½ x 0,352 x 0,032 x 0,22

0,21 F2 = 3,48 x 10-5

F2 = 1,65 x 10 -4 N

Otros detalles a tener en cuenta

- Al usar un ángulo de 60 º la V se dividiría en 6 ya que para dar una vuelta a todo el engranaje ( 360 º) necesitarías hacerlo 6 veces, pero, esto se compensa con el buje y el disco de inercia

- Para evitar vibraciones y otras tensiones hemos incorporado un pequeño bastidor ademas de la carcasa de plástico y unas ruedas de apoyo lo que facilita mucho la tarea

Zona del engranaje cogemos 60º y 45º en el manillar de 50 cm movimiento del manillar en su ratiola longitud no varia

Coincidencia de la mano y el mango en el ratio

50 cm max

42 cm por Ergonomía

45 º de máxima apertura por Ergonomía

En el márgen de los 45 º a 45º se supone un movimiento de hombro de 25 cm

Mecanismo final (sin bastidor) En el márgen de los 45 º a 60º se supone un movimiento de hombro de 40 cm

Zona del engranaje cogemos 60º y 45º en el manillar de 40 cmmovimiento del manillar en su ratiola longitud no varia

Destacamos que el tamaño del engranajeque une manillar y buje es i ndiferente por eso ponemos el menor posible

Coincidencia de la mano y el mango en el ratio

40 cm recomendada por el estudio

42 cm por Ergonomía

45 º de máxima apertura por Ergonomía

En el márgen de los 45 º a 45º se supone un movimiento de hombro de 20 cm

En el márgen de los 45 º a 60º se supone un movimiento de hombro de 30 cm

Ergonomía

Ergonomía

A la hora de afrontar el diseño de cualquier producto con el que las personas realicemos algún tipo de actividad, será muy importante tener en cuenta la ergonomía y la antropometría, con el fin de facilitar al usuario en todo lo posible, la realización de dicha actividad.

La ergonomía es la ciencia que estudia las relaciones anatómi-cas, fisiológicas y psicológicas del hombre con la máquina, el ambiente y los sistemas de trabajo. Se desarrolló como disci-plina científica durante la Segunda Guerra Mundial con el fin de facilitar a los soldados el uso de la maquinaria de guerra, pero ya en la antigua Grecia podía observarse una búsqueda de confort en su mobiliario, cosa que también se intentó en otras épocas y ya en el siglo XX Kaare Klint mediante diversos estu-dios desarrolló un estándar para la altura de mesas y sillas en función de las medidas humanas. Por su parte la antro-pometría es la colección y análisis de datos numéricos sobre las dimensiones del cuerpo humano.

Las medidas antropométricas se agrupan en percentiles, que son categorías de porcentajes ordenadas de menor a mayor y que hacen referencia a alguna medida concreta del cuerpo. De acuerdo con estas categorías, un 1º percentil indica que el 1% de la población tiene esta medida o menor medida, por lo que el 99% de la población sobrepasaría dicha medida. O, por otro lado, un 95º percentil indicaría que el 95% de la población posee esa medida o menor, siendo únicamente el 5% de la población quienes sobrepasarían esa medida.

Los percentiles más altos se refieren a las medidas mayores y viceversaEl diseño de un producto va a estar siempre basado en referencias antropométricas ya que un objeto destinado exclusivamente a su uso por el ser humano tendrá que responder a las necesidades que su cuerpo indique. Tomando como referencia las medidas estándares mayores y menores (95 y 5 percen-til) de hombres y mujeres calcularemos las medidas básicas que nuestro producto debe cumplir.

A conciencia de que cada persona es única con sus propias medidas y de que es materialmente imposi-ble diseñar un producto para cada persona, adaptado a sus medidas lo idóneo será seleccionar unas medidas intermedias que se adecuen al mayor número de gente posible. Por otro lado podremos jugar con la posibilidad de incorporar a nuestro producto un manillar ajustable, para que la medida final pueda variar en un intervalo.

Percentil

ErgonomíaLa postura más sana de realizar cualquier tipo de actividad durante un cierto periodo de tiempo siempre será con la espalda recta, por lo que nuestro producto deberá tener las dimen-siones adecuadas para que ésto sea posible.

Para ello deberemos analizar las diferentes alturas de codo de la población y los ángulos de inclinación del brazo y del antebrazo óptimos para no tener que curvar la espalda.

La altura de trabajo debería estar aproximadamente a 7,5 cm por debajo de la altura del codo.

Por lo que el percentil idóneo será una media entre 89 cm y 110 cm, que abarcará la menor altura de codo posible, que corresponderá al percentil 5º para mujeres, y la mayor, correspon-diente al percentil 95º para hombres, siendo esta medida 100 cm.

Como el producto deberá utilizarse inclinado por razones de seguridad, para calcular su altura deberemos establecer el ángulo de inclinación de manejo de la máquina. Para ello tomaremos como referencia una medida de antebrazo intermedia entre los percentiles 5 y 95, que será 42,5. De éste modo podemos determinar la distancia a la que tendremos la máquina de nuestro cuerpo, utilizando el teorema de Pitágoras.

Análisis antropométrico de la espalda y brazos

Ergonomía

Altura del codo. Percentiles masculinosPercentilAltura (cm)

5º95 cm

95º110 cm

Altura del codo. Percentiles femeninosPercentilAltura (cm)

5º89 cm

95º105 cm

42,52 = 7,52 + x2

x2 = 1806,25 – 56,25 = 1750

x = 41,83 cm

Realizando éste hipotético triángulo y teniendo en cuenta que la altura de trabajo es de 7,5, por lo que quedará en un ángulo de 90º con la distancia a la que tendremos la máquina, la inclinación a la que trabajará el antebrazo será de 10º aproxi-madamente.

Análisis antropométrico de visión, cabeza y cuello

Delimitaremos el campo visual de un individuo a la rotación óptima del ojo, que se sitúa 30º por debajo de la línea visual estándar (la línea horizontal situada a la altura del ojo, cuando tenemos la cabeza en posición erguida) ya que el resto del campo visual es menos preciso.

Como la inclinación de la cabeza será de 20º, la línea visual estándar estará a 20º por debajo de la horizontal y tomando como referencia la posición del ojo.

Para determinar el ángulo de manejo de la máquina será necesario analizar el campo visual y el movimiento articulatorio de la cabeza, para que el usuario pueda tener con-trol visual de lo que está cortando sin tener que adoptar una postura forzada e incó-moda.

La función principal de la máquina se realiza en el suelo, por lo que el usuario tenderá a inclinar la cabeza hacia abajo para poder controlar mejor el manejo de la herramienta. El mayor ángulo de inclinación vertical de la cabeza y por tanto el más forzado son 40º, tomaremos como referencia un ángulo de 20º, que será una inclinación cómoda y óptima del cuello.

Movimiento articulatorio del brazo:

El movimiento articulatorio del brazo nec-esario para manejar esta herramienta es una combinación de los movimientos de rotación lateral, y de flexión. El ángulo máximo de rotación lateral que está dentro de los límites de confort será de 45º, por lo tanto esa será la apertura máxima que podrá tener el manillar.

Ergonomía

Abanico de v

isión

ergo

nóm

ica

20º con Y - Posición Ergonómicamnete cómoda

40º con Y - Máxima flexión de cuello

Linea perpendicular a la posición correcta

100

- 20

(de

pies

) cm

Y

X

25º

30º

Ángulo deseado15º

75º

Beta 40º(Por trigonometría)

Alfa 50º(Por trigonometría)

Ángulo Del cardan con la horinzontal

15º

Longitud del eje80/sen75 = x/sen90x = 80 / sen 75x = 82,8 cm

Conclusiones sobre las medidas:

De estos datos podemos determinar las siguientes conclusiones:- El ancho mínimo de la mano incluyendo el dedo pulgar es de 8,2 y el máximo de 11,6. Esta medida nos determinará el ancho del mango de agarre. En este caso la selección del percentil de referencia será la del máximo percentil, el 95 para hombres, ya que un mango que se sitúe entre un percentil intermedio podría ser pequeño para una mano de mayor tamaño, pero si el mango es más largo no dificultará para nada el uso a una mano de un percentil menor. Por lo tanto tomaremos como refer-encia la medida 11,6 y dejaremos un espacio aproximado de unos dos centímetros a cada lado de la mano para la terminación del mango y para aumentar la superficie de agarre, con lo que la medida final será de 15 cm.- El perímetro de agarre de la mano, que corresponde al anillo descrito por los dedos pulgar e índice, para poder satisfacer al máximo de percentiles si que tendrá que ser una medida inter-media entre el máximo y el mínimo, ya que lo idóneo será que el usuario pueda abarcar toda la superficie con la mano, llegando a juntarse el dedo pulgar con el resto. Una medida muy alta dificultaría el agarre a un usuario con un percentil del 5%, mientras que una medida muy pequeña sería un tanto incómoda para un usuario con un percentil mayor ya que la superficie de agarre sería muy pequeña y la flexión a la que som-etería su mano dificultaría su riego sanguíneo.

A la hora de diseñar el manillar del producto habrá que tener en cuenta las proporciones de la mano.

ErgonomíaAnálisis antropométrico de de las manos y muñecas

Dimensiones de la mano para hombres y mujeres adultos

Percentil

5º

I

17,8 cm

J

10,0 cm

K

8,2 cm

95º 20,5 cm 11,8 cm 9,6 cm

Desarrollo del manillar Diferentes posturas de posicionamiento de la mano

Por estos motivos es tan importante el buen diseño de la forma del producto y del modo de uso.

Análisis de la secuencia de uso:Toda herramienta debe poder ser utilizada por el usuario en una postura cómoda, que se encuen-tre dentro de los ángulos de confort del ser humano. Para el uso de esta herramienta y de acuerdo con las condiciones de trabajo que no son propensas a producir patologías del NIOSH establecer-emos los siguientes ángulos de confort:

- El hombro debe estar pegado al cuerpo.

Es importante que nos proporcione información sobre cómo debemos usar la herramienta, así como estar adaptado a la antropometría de la mano, y del cuerpo en general.

USO:El modo de uso de esta herramienta es una secuencia de movimientos repetitivos, en los cuales es necesaria el uso de la fuerza del usuario para poner en marcha el mecanismo. En este tipo de tareas, es muy importante el buen diseño de las herramientas a manejar ya que pueden ocasionar trastornos músculo-esqueléticos.

Estos trastornos son producidos por un uso excesivo de determinadas partes del cuerpo. Las más afectadas suelen ser tendones, nervios y estructuras vasculares.

El Instituto Nacional para la Seguridad y la Salud Ocupacional de Estados Unidos (NIOSH) define cuatro causas para este tipo de trastornos: 1. Postura inadecuada2. Repetición de un movimiento3. Aplicación de fuerza4. Falta de descanso

Y establece unos límites para las extremidades dentro de los cuales los movimientos son menos susceptibles de producir patologías:

- Hombro: brazo pegado al cuerpo a menos de 30º en cualquier dirección.- Codo: entre 0 y 90º, es decir, antebrazo extendido o formando un ángulo recto.- Muñeca: en posición neutra sin flexión dorsal o palmar, con desviación cubital o radial.

Posicionamiento de los hombros

Ergonomía

El segundo movimiento es el inverso, cerrar el manillar hasta la posición inicial para poder volver a realizar el primer movimiento y de este modo la máquina comience a funcionar más rápido:

Dentro de las diferentes opciones de posicionamiento del mango de agarre deberemos observar cual es la más óptima a la hora de evitar las desviaciones de muñeca:

1- Mango recto (continuando el manillar en línea recta):

Con este tipo de agarre la en la posición de máxima apertura la muñeca sufrirá una flexión palmar a la vez que una leve desviación ulnar. Por lo que no será muy recomendable.

- El codo en un ángulo de 90º aproximadamente. Sin necesidad de levantarlos (próximos al cuerpo)

- Debemos evitar las desviaciones y flexiones de la muñeca

El modo de accionamiento de esta máquina será parecido al modo de uso de unas tijeras de poda, de este modo asociamos el concepto de poda con el de cortar el césped. Se basa en dos movimientos que se repiten a lo largo de todo el proceso de uso.

El primer movimiento consta en abrir el manil-lar para que la máquina comience a funcionar:

Ergonomía

Con este tipo de agarre conseguimos alinear el mango con el ángulo de agarre de la mano, consiguiendo de este modo que no se produzca ninguna desviación, y quedando la muñeca en posición neutra con respecto al antebrazo, sería el posicionamiento del manillar más ergonómico.

Hemos buscado diferentes tipos de podaderas y similar para analizar que clase de mangos llevan estas herrami-entas:

- La mayoría son lisos

- Algunos tienen formas muy suaves para adaptarse a la mano, por que para estos esfuerzos no es necesario una forma exagerada

- Cuanto más largo es el manog más liso es ya que menos esfuerzo se tiene que hacer

Ya que para nuestro diseño se va a necesitar un esfuerzo mayor necesitaremos una forma mas ergonómica y exagerada como en los utensilios de gimnasio ya que ademas se va a estar usando durante un tiempo medio largo, evitaremos que se duerma la mano y se produzcan lesiones

Otra posibilidad a tener en cuenta son los mangos de bicis ya que la gente se pasa largas horas haciendo rutas apoyados en ellos son un buen ejemplo.

- Suelen ser formas sencillas adaptitivas y de goma para amortiguar un poco los golpes

- Son independientes del mango de acero por facilidad de fabricación

- Suelen llevar geometrias mas que por ergonomia de la mano por amortiguar los golpes ya que en la bici a no ser que necesites evitar baches se va apoyado no todo el tiempo agarrado

Con este tipo de agarre se produciría una leve desviación ulnar en la posición más cerrada del manillar, aunque esta desviación se podría descartar ya que su ángulo es muy pequeño y no sería propensa a producir patologías.

Por otro lado, al quedar las manos en el exterior disminuirá el ángulo de apertura del manillar y por lo tanto el rendimiento de la máquina, por este motivo este manillar es menos recomendable, ya que pese a ser ergonómico antropometricamente hablando, induce a realizar mayor esfuerzo para conseguir el mismo resultado.

Ergonomía2- Mango inclinado lateralmente hacia el exterior

3- Mango inclinado hacia abajo

Tendría esta geometría de perfil

Por último al igual que las tijeras necesitas una geometría que nos permita realizar el movimiento inverso es decir “apretar” y desapre-tar” para evitar utilizar muelles y mecanismos aparatosos

Como conclusión de todo esto podríamos decir

MATERIAL DEL MANGO: debe amortiguar las vibraciones de la máquina así como impedir que las manos resbalen al agarrarlo.

SUPERFICIE: debe ser lisa o en el caso de presentar alguna geometría, esta irá redondeada para evitar que produzca dolor al usuario. Como debe adaptarse a la forma de la mano, en la zona dónde se sitúe la palma, la superficie estará más elevada por el centro, para que sirva de relleno y proporcione una mayor superficie de contacto, consiguiendo de este modo una mejor distribución de la presión apli-cada, sin perturbar el flujo sanguíneo y un mejor alineamiento de la muñeca.

La fuerza aplicada por la mano al cerrar el manillar irá acompañada de toda la palma de la mano, pero al abrir el manillar esa fuerza será ejercida sólo por las yemas de los dedos. Para distribuir mejor la aplicación de la fuerza, colocaremos una lengüeta que rodee la mano para que al abrir el manillar la fuerza también sea ejercida por la parte exterior de la mano al arrastrar esa lengüeta.

Dentro de las diferentes posibilidades de lengüeta tenemos las siguientes:

Lengüeta formada por una cinta flexible:su principal inconveniente reside en que a la hora de agarrar el manillar o soltarlo puede ser molesta, debido a su flexibilidad.

Lengüeta rígida con orificio para el dedo: Aporta un punto de apoyo para poder transportar y empujar mejor el producto pero pierde en cuano a ergonomía y se hace mas incomodo

Lengüeta rígida abierta por uno de sus extremos:Es la mejor elección ya que se puede adaptar a diversos tamaños y la lengüeta no molesta a ninguno de ellos ademas proporciona un punto de apoyo para poder arrastrar el producto y geometrias de ergonomía

Finalmente para la geometría final del MANILLAR hemos hecho panales de influencias y nos hemos basado en los cálculos mecánicosy ergonómicos, estará mejor explicado en la parte de desarrollo formal

Ergonomía

Lengüeta formada por una cinta flexible

Lengüeta rígida con orificio para el dedo

Lengüeta rígida abierta por uno de sus extremos

Desarrollo Formal

Desarrollo Formal

Reciclable Fácil de limpiar Espacio reducido

Ergonómico Seguro Económico Resistente Conclusiones

10 5 7 9 8 -Puedeprovocar lesiones de espalda si te agachas.

3 8 7 5 7 -Hay que realizar bastanteesfuerzo.

5 3 3 5 7 -Hay que sujetarlacon demasiadafuerza.

7 6 7 6 8 -Son pesadas largas.

3 8 7 6 8 -Ocupa mucho espacio.

10 5 8 9 7 -Debes variar la posiciónsegún la altura(provoca lesiones)

5 7 7 5 7

6 7 7 6 6

6 8

6 6

5 6

7 7

6 7

8 8

6 8

6 7

Vamos a puntuar cada una de las características dadas con un baremo entre 1 y 10, para saber cual es la característica más representativa de cada uno de estos objetos, actuales en el mercado.

Desarrollo FormalMercado

Analizaremos distintos usuarios con determinadas características como son la forma, el acabado y el comunicado que dan.

Conclusiones

- Para los públicos infantil y de la tercera edad, eliminamos las posibles formas con esquinas que producen las líneas rectas para reducir el riesgo de producir daños.

- Las características que más nos interesan para todo tipo de usuarios es que su forma refleje rapidez, comodidad, y que al parecer, no tengas que realizar mucho esfuerzo para desarrollar su función.

-En cuanto al acabado, todos usuarios están de acuerdo en que debe ser suave y pulido.

-Para el público infantil, podría tener una segunda función que eduque al niño, aunque es un tipo de usuario no adecuado a un tipo de diseño destinado a la jardinería.

Desarrollo Formal

Usuarios Formas curvas

Líneas rectas

Forma original

Pulido Suave Áspero Educación Diversión Elegancia Rapidez Comodidad Disminución delesfuerzo

Niños x x x x x x x x x

Jóvenes x x x x x x x x x x

Adultos x x x x x x x x x x

Ancianos x x x x x x x x

Minusválidos

x x x x x x x x x x

Usuario

Perfil de usuario tipo

Hombre joven de 25 a 35-40 años, capacidad adquisitiva media, interesado en la actividad física y con-cienciado con la ecología.

Características y valores del usuario

A mitad de camino entre lo moderno y lo clásico. Aficionado al deporte y a la tecnología, con-cienciado con el medio ambiente y lo ecológico. Persona activa con interés hacia el deporte y el mundo contemporáneo.

Código y características formales del producto

Para comunicar los valores adecuados para este usuario escogemos una combinación de formas juveniles a la par de elegantes. Predominarían las líneas curvas y las líneas de fuerza, transmitiendo agresividad, actividad... Formas inspiradas en símbolos (como la flecha) que transmitan velocidad o rapidez, etc., como es el caso de los modelos de coche mostrados mas abajo (forma en punta y líneas de fuerza en el capó, como la arista central de nuestro cort-acésped). Su forma debe inspirar novedad, actualidad, facilidad de uso, etc., a la vez que indique un uso tradicional, como es el uso manual.

Los materiales y acabados deben inspirar ligereza, limpieza, no deben ensuciarse con facilidad. Deben indicar calidad y confianza para realizar el trabajo deseado.

En cuanto a los colores, puesto que nos encontramos ante un público especialmente joven, nos centraremos en colores activos y dinámicos.No deben ser ni tan saturados como para un niño ni tan desaturados como para una persona mayor.

Según estos datos vamos ha hacer un panel de influencias para poder comparar , sacar posibles formas estéticas que coincidan con las características de nuestro usuario.

Tipología de producto

Rama de la mecánica, jardinería

Desarrollo Formal

Desarrollo FormalPanel de influencias

Procederemos al análisis del color de nuestro producto, identificando las característica que aporta cada uno de estos para poder elegir correctamente el más adecuado a nuestro diseño.

Desarrollo Formal

Realizamos un análisis de usuario-color, para saber cuales serían los colores mas apropiados según la edad de nuestro cliente. Marcamos con una x aquellos que podrían ser apropiados y con xx, los más adec-uados.

Desarrollo Formal

Usuario Amarillo Rojo Verde Azul Naranja Morado Marrón Rosa Blanco Negro Gris

Anciano x x x xx xx xx

Niño xx xx xx xx xx x

Niña xx xx xx x xx x xx

Joven masculino xx xx xx xx xx x x x xx xx

Joven femenino xx xx xx xx xx xx x xx x xx xx

Adulto masculino xx xx xx xx xx xx xx x xx xx

Adulto femenino xx xx xx xx xx xx xx x xx xx xx

Desarrollo Formal

- En el caso del público infantil predominan colores llamativos, que se encarguen de la atracción visual y que aporten alegría vitalidad, diversión, etc.

-Los jóvenes amplían su gama con colores más neutros. En este tipo de usuario encontramos variedad de colores con posible utilidad.

-Adultos son aquellos que reducen el número de colores llamativos y amplían el de los neutros. Es un público con el que también tenemos gran posibilidad de combinaciones.

-Para el caso del público de la tercera edad se cancelan los colores llamativos especialmente y nos basa-mos en colores más apagados y estables, como el caso del gris, marrón, etc.

-Colores que descartamos para nuestro diseño son el rosa, por su única utilización en el género femenino.

- Nos basamos en los colores que definen mejor al público joven y adulto puesto que son los dos grupos que más van a utilizar nuestro útil.

--El principal destinatario de nuestro usuario es un público joven-adulto, por lo que tendremos que usar colores que además de aportar energía, rapidez, fuerza, estén relacionados con la estabilidad, armonía, ligereza, etc

- Una posible característica que favorecería al usuario sería el utilizar un color poco sucio, con la posibi-lidad de tener que limpiar el aparato con menos frecuencia.

Tras este análisis procedemos a la elección de colores. Como elegidos han resultado ser el azul marino y el gris. Esta elección es debida a la relación de ambos colores con los tiburones,( imagen corporativa de nuestro diseño que explicaremos mas adelante). Además de esta aportación de significado estos colores producen un contraste armonioso y aportan una serie de características adecuadas para el tipo de usuario al que va dirigido nuestro producto.

La gama elegida de gris es la siguiente:

La gama elegida de azul es la siguiente:

Los tonos elegidos de estos son:

Conclusiones Elección final

Pantone 432 CPantone Warm Gray C

En su momento presentamos 3 conceptos distintos de los cuales elegimos uno. Elegimos este con-cepto para desarrollar puesto que puede tratarse de un diseño innovador, útil y poco contami-nante. Además buscaremos las soluciones posibles para conseguir un buen funcionamiento así como un precio económico.

Por otro lado pensamos en un mecanismo recubierto por una carcasa que lo protege, consiguiendo la velocidad necesaria en las cuchillas mediante un movimiento giratorio de los manillares. Trans-formamos totalmente nuestro concepto, desarrollándolo hacia un diseño más consistente, pesado duradero. Al incrementar su peso debemos analizar las formas de sujeción con el ser humano, ya que no puede ser transportado de forma manual mientras se realiza el trabajo.Estudiando las distintas formas de agarre llegamos a la conclusión de que con un movimiento de abrir y cerrar se genera una fuera mayor que con un movimiento rotatorio.

La idea principal de nuestro diseño consiste en un cortacésped manual rotatorio.Se trataba de buscar opciones que cumpliesen esto.

Lo primero que se nos ocurrió estaba compuesto por un palo que servirá de eje, el cual utilizamos para girar mediante la fuerza de las manos.

En su extremo nos encontramos con una tela a la cual van enganchadas unas cuchillas. Mediante el giro rápido conseguiremos la abertura de la tela y por lo tanto que las cuchillas giren cortando el césped.

Tambien pensamos en ponerle un motor en el palo para poder alcanzar mas velocidad

Como inconvenientes de este diseño encontramos la elevada velocidad de giro, imposible de ejer-cer por el ser humano, para efectuar el corte adecuado y que a pesar de separarse del cuerpo puede resultar poco seguro para el usuario y su entorno.

Desarrollo FormalDesarrollo formal

Aqui pasamos del movimiento rotatorio del manillar a uno de abrir y cerrar como unas tirjeras

nuestra principal preocupación iba a ser el mecanismo el cual influiría todolo demás

Estudiamos así los distintos manillares que podemos incorporar. Mas adelante desarrollaremos esto

Mediante ese estudio barajamos la posibilidad de introducir frenos, las posibles formas de agarre, de forma horizontal, vertical, con ángulo de inclinación, o incluso de forma que incluyan agarre para el brazo, consiguiendo así una disminución del esfuerzo, como en el caso de las muletas. Este último ha sido descartado por su forma aparatosa y su reducción del movimiento. El agarre de forma vertical incrementaría el esfuerzo que el usuario debe realizar, por lo que la postura perfecta sería de forma horizontal con un ángulo de inclinación adecuado.

Al final nos basaríamos en el estudio ergonómico de donde sacaríamos las medidas adecuadas y las posturas lo que mas o menos nos restringe el diseño

Una forma de agarre sería atado a la cintura, puesto que permitiría un fácil y amplio mov-imiento. Puesto que no es un diseño muy pesado no implicaría un elevado esfuerzo de manten-erlo. Permite además un ángulo de giro amplio permitiendo así cortar en todas las direcciones. El movimiento manual ser haría conforme vas andando, proporcionando así el corte.

Desarrollo Formalq p p

Hicimos un estudio con las difierentes posturas posibles

Desarrollo Formal

Enganche Para las anillas

Despúes de este boceto observamos que la forma de sujetarlo será mas abajo y que necesitará ser inclinado

Altura regulable

Formas de enganche podría ser un cinturon o arnes que matuviese rígido el diseño para cortar al mismo nivel se nos ocurrió que podría ser mediante unas cadenas que agarren al cuerpo y que se ajusten a la cintura del usuario, mediante un mullido que aumente su ergonomía.

Para regular la altura según el tipo de usuario para conseguir un corte a un nivel adecuado, con-sideramos la opción de ajustar la carcasa de manera telescópica, con un mecanismo de rosca para abrir y cerrar. El eje aumentaría su largura con un mecanismo de botones similar al que tienen los paraguas.

Descartamos este sistema puesto que impediríamos un corte equilibrado e igual durante toda la superficie. En cuanto a la altura regulable, no es necesario incorporar esta propiedad, puesto que el usuario va a tener una variante de altura aproximada a 20 cm, una distancia pequeña que se puede solucionar con la posición del agarre a la cintura sin necesidad de desmontar el objeto.Este dato lo sacamos con el estudio ergonómico.

Puesto que se debe conseguir un corte igualado durante todo el recorrido, es necesario que el soporte sea rígido, algo que reduciría el movimiento además de incomodar.

Otro problema es la situación de las manos, ya que, según el dibujo, el movimiento del brazo queda reducido en amplitud. Esto último lo solucionamos regulando el diseño a una altura infe-rior a la actual e inclinando el objeto, consiguiendo además un mayor espacio entre la persona y el producto, lo que permitiría andar con más facilidad.

Como solución a este problema lo resolvemos añadiendo una rueda loca en la parte trasera, en la que apoyaremos el cuerpo del cortacésped al moverlo, sin necesidad de llevarlo atado al cuerpo y permitiendo de esta misma forma un giro de 360º.

Desarrollo Formal

Enganche Para las anillas

ajo

Aqui vimos que el hecho de poner ruedas como apoyo era el mas indicado y añadimos la posibilidad de poner dos bolas en vez de una que se puedan plegar, reduciendo así el espacio.

El problema que hemos encontrado con las bolas giratorias ha sido que no son convenientes para un tipo de terreno como es el jardín, puesto que además de no girar correctamente se incrustarían en la tierra. Como alternativas a esto encontramos:

- Múltiples ruedas giratorias alrededor de la base.- Aumento de las ruedas para que no se hundan.- 4 ruedas- 3 ruedas

Elegimos la opción de las 3 ruedas, puesto que además de aportar estabilidad amplían el círculo de movimiento.

Como vimos en el estudio mecánico la posición de estas es un aspecto a tener en cuenta, y con-cluimos en poner una loca delante para el giro y dos grandes detrás que le den estabilidad e impiden que se hunda, esto influye bastante en el aspecto formal

El movimiento rotativo del eje puede provocar pandeo, por lo que añadimos un bastidor para evitar que esto suceda. Debemos tener cuidado en no aumentar demasiado su peso, por lo que usaremos tubos finos.

Este será uno de los factores que mas afecten a nuestro aspecto formal ya que la carcasa exte-rior irá pegada a este evolucionando según su forma

En un primer momento tendrá esta geometría ajustada al eje lo suficiente hasta sujetar el disco de inercia

Desarrollo Formal

Dirección

o tte dd áá e tta eo et ía aju tada al eje lo ufi i

Por motimos mecánicos decidimos bajar el disco de inercia a la parte de debajo del cardan lo cual nos permitia hacer un bastidor y una carcasa mas fluidos

Hasta ahora tendríamos una forma bastante parecida a la final

Finalmente para poder proteger tambien los engranajes el bastidor tambien emvolverá la placa entonces irá desde las esquinas de los ejes donde van las ruedas hasta la placa y emvolverá a esta.podemos observar como va a ser la carcasa debido a esto Ademas hemos decidido hacerlo en triangulo pra que todo siga una continuidad por lo tanto la placa tambien será trian-gular

Desarrollo Formal

Decidimos poner un pequeño cepillo para que nose metan piedras en las cuchillas y para que levantenel cesped y cortarlo mejor

Como vemos sigue la forma triangular a lo largo de su forma debido al mecanismo y al bastidor

El manillar vendrá mas detallado mas adelante

Despues de esto observamos dos cosas:

- Debido a la forma que conseguimos y a la incorporación del peine nuestro porducto se iba pareciendo mucho a un tiburón y decidimos continuar en esa direccion y ademas crear una imagen a partir de esto para darle mas personalidad, esto lo explicaremos mas adelante.

- Debido a hacer la carcasa hasta abajo habiamos perdido un factor importante de nuestras edps y es que pudiese ser cortabordes tambien asi que decidimos seguir estudiando por aqui para conseguir la forma definitiva

Hicimos un estudio mas exaustivo del pie y de como podiamos modificarlo, lo primero hici-mos maquetas de plastilina para ver como podía quedar

Vimos que la mejor opción para recuperar este aspecto era que los peines se pudiesen quitar y que fuesen acampanadas para poder abarcar las cuchillas desde el bastidor al suelo

Las partes quitadas, la trasera podría ser continua ya que nunca se quitaria para no ensuciar al usuario y por seguridad

Sin embargo sería muy complicado continuar la geometría de campana de los peines con el bastidor recto asi que se pondrá curvado como la forma de los caramelos smith, de esta forma al proyectarse hacia abajo deja un pequeño margen que sirve cumple de cortabordes, ademas refuerza la carcasa en esa zona al posible impacto.

Desarrollo Formal

Los bordes negros sería el pie del bastidor y de ahi en forma acampanada surgirían los peines para pro-teger y tambien para poder quitarlos y con lo que sobra desde el bastidor con una cuchilla de hilo podría hacerse cortabordes

Las cuchillas de hilo sobre-saldrían lo necesario para poder cortar el borde

Tambien nos planteo un problema la rueda delantera que al variar la geometría fue evolucion-ando.

Primero para proteger la rueda se alejo de las cuchillas unos centimetros separandolo del basti-dor con una extensión pero vimos que modificaba mucho la geometria de la carcasa y por motivos de cosntrucción lo incorparamos dentro del triángulo equilatero.Despues pensamos en hacerlo isosceles pero era muy dificil encajar los peines y la carcasa.Finalmente volvimos a al triángulo equilatero pero esta vez abombado en forma de smith para crear correctamente la cuchilla y de un tamaño adecuado para que no se dañe la rueda delan-tera con las cuchillas

Por último la unión con la parte del bastidor que asciende hacia la placa , primero fue directa hasta la entrada de la rueda pero para poder encajarla mejor y confortar mejor la carcasa se ha colocado finalmente por encima de la entrada.

Para la configuración de las cepillos.En el primer boceto la carcasa bajaba y envolvia al peine dejando este por detrás de la rueda de dirección

Como dijimos antes variamos la geometría del pie del bastidor e hicimos que el peine se pud-iese quitar para poder convertir nuestro producto en corta bordes ademas debia ser acam-panado para no rozar con las cuchillas , aqui lo vemos con la geometría equilatera recta

Desarrollo Formal

Y finalmente hicimos los estudios con plástilina y vimos que al darle la forma de smith facilita-bamos la construcción de los peines y se decidió que el peine que iba a ser trasero ahora sería fijo a la carcasa ya que siempre se necesita proteger esa zona, pudiendose quitar los otros dos laterales

Ahora que se dividiría el peine delantero en dos ya no llegaría por detras de la rueda sino hasta esta cerrandose hacia arriba

Para terminar el desarrollo formal , con el aspecto formal seleccionado y según los colores elegidos en el análisis hicimos unas pruebas de color para seleccionar el mas adecuado.

Desarrollo Formal

El peine de atrás quedará fijo para tener protección perma-nente

Los peines se separan y como se ve abajo dejan espacio para la rueda

Vista de frente donde se aprecia el espacio

Desarrollo FormalPara desarrollar el manillar y el mango nos basamos en el estudio ergonómico y realizaremos un Panel de influencias

Para completar el desarrollo del manillar partimos desde el principio, se nos planteaban difer-entes inconvenientes como el correcto posicionamiento del manillar, una mejor distribución de la fuerza que tendría que ejercer el usuario, o que pudiese ser adaptable a diferentes alturas. Para ellos planteamos diferentes soluciones.

Para una mejor distribución de la fuerza que tendría que aplicar el usuario y que esta no recayese sólo en las muñecas, pensamos que podríamos alargar el manillar y que éste se enganchase en el brazo, así la fuerza sería realizada por todo el brazo y no sólo por las manos. El inconveniente sería que el manillar resultaría muy aparatoso, restringiendo la libertad de movimiento del usuario, y al ser más largo también ocuparía más espacio al guardarlo, además parecen unas muletas y no es el aspecto que queremos darle a nues-tro proyecto.

Otra cosa a tener en cuenta es la posibilidad de que la herramienta precise tener un mecanismo de frenado, entonces eso podría variar el diseño del mango, que debería incluir dicho freno.

Con un manillar cuyo mango fuese ajustable medi-ante un mecanismo de rotación sería el propio usu-ario el que colocaría la posición que a él le fuese de mayor confort, y de este modo sería útil para usu-arios de diferentes alturas, ya que usuarios de mayor estatura podrían usarlo con el mango colo-cado hacía arriba y usuarios de menos estatura se lo colocarían hacia abajo. El inconveniente de este mecanismo sería que el mango se quedase fijo en la posición en la que el usuario lo dejase, ya que al comenzar a utilizar la máquina se movería, llegando a ser incómodo.

Desarrollo FormalOtra solución para las diferentes alturas sería el hacer un manillar con dos zonas de agarre que se unan mediante una curva, y una de ellas se sitúe unos centímetros por debajo de la otra y de éste modo pueda adaptarse a personas de diferente estatura.

Tras realizar el estudio ergonómico llegamos a las siguientes conclusiones:

- El manillar en la zona de agarre deberá tener que adaptarse a la inclinación de la mano colo-cada en la posición más ergonómica detallada anteriormente.

- No será necesario que el manillar sea adaptable a diferentes alturas ya que las medidas de la altura de trabajo varían apenas unos centímetros, por la altura a la que está posicionado la zona de agarre del manillar estará dentro del margen admisible para los diferentes percentiles.

- A la hora de usarlo, la zona donde colocaremos las manos deberá situarse a 40 cm de distan-cia de la zona de los engranajes.

- La zona de agarre del mango deberá tener una lengüeta que ayude a distribuir mejor las fuer-zas a la hora de abrir y cerrar el manillar.

Finalmente tendríamos

El mango ya lo habíamos seleccionado en el apartado de ergonomia, en resumen:

- La superficie del mango deberá adaptarse a la geometría de la mano, la zona que esté en con-tacto con la palma deberá tener una curvatura un poco elevada por el centro para que toda la superficie de la palma esté en contacto con la superficie del mango, y de este modo se distribuya mejor la presión aplicada y haya una menor perturbación del flujo sanguíneo en el caso de utilización prolongada.

- Del mismo modo la zona que esté en contacto con los dedos deberá adaptarse a dicha geometría.

- El material del mango deberá amortiguar las posibles vibraciones de la máquina y tendrá que ser antideslizante y un poco mullido para mayor comodidad. La mejor opción será silicona

Desarrollo FormalPor sus óptimas caracteristicas afines al proposito elegimos este.

Tendría esta geometría de perfil

Este es el aspecto formal que tendrá finalmente, esta basado en los colores que elegimos.

Formalmente es una transición de triangulos entre la cabeza el cuerpo y la base, al acabar en punta indícan dirección, fuerza, velocidad...

Se basa en curcas suaves y formas orgánicas.

Conserva la forma de tiburón y se afila en el extremo con el contraste entre colores.

Un punto fuerte de esta apariencia visual es el juego con estos contrastes, en su mayor parte es del color oscuro y destaca sobre este el color claro que en este caso indica unos valores.

Por otra parte a la forma de la tapa de los manillares y la carcasa se le ha dao la forma triangula para seguir con esta armonía y ademas con el color claro destanaco desciende una raya hasta la parte de abajo , este color es parecido al de los manillares y es como si uniese los manillares con la parte de abajo, quiere mostrar como si directamente conectases los manillares con las cuchillas a toda velocidad

Desarrollo FormalRender y explicación