1. Maquetas didácticas para la enseñanza de Teoría de Máquinas y Mecanismos: análisis comparativo del diseño, la fabricación, el control y el coste
- Author
-
Ponsa Banús, David, Zayas Figueras, Enrique Ernesto, and Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Mecànica
- Subjects
Màquines, Teoria de ,Enginyeria mecànica [Àrees temàtiques de la UPC] ,Machine theory - Abstract
El presente Trabajo Final de Grado tiene dos objetivos principales, el primero es analizar las características constructivas, funcionales y el coste de adquisición de maquetas comercializadas para la enseñanza de la materia Teoría de Máquinas y Mecanismos (TMM) y; el segundo es aportar diseños novedosos y de bajo costo de materialización de maquetas funcionales de dos mecanismos básicos como son el cuadrilátero articulado de Grashof y el mecanismo de manivela-biela-pistón, así como proponer el control de su funcionamiento. Se ha realizado una búsqueda de empresas que comercializan maquetas para la enseñanza de TMM, y se muestra los mecanismos que comercializan y el coste de adquisición en la empresa alemana Gunt e inglesa TecQuipment, únicas que facilitaron dichos datos. El trabajo expone las características estructurales y funcionales de dichos mecanismos y comparativas entre las nuevas maquetas diseñadas y las comercializadas. El trabajo expone el diseño modular realizado para el cuadrilátero articulado y para el mecanismo de manivela-biela-pistón, aplicando soluciones creativas y factibles de materializar por procesos de impresión 3D y de corte con láser de bajo coste. Los diseños logrados permiten poder configurar todas inversiones cinemáticas de dichos los mismos, utilizando una única bancada. En los mecanismos se exponen además los esquemas de símbolos de cada inversión con la indicación de los parámetros geométricos correspondientes. Para la modelación de los sólidos y ensambles, así como la generación de la simulación virtual de su funcionamiento, se ha utilizado el programa SolidWorks y un Módulo Motion. La esquematización de los mecanismos se realizó con el Adobe Illustrator. El trabajo expone la propuesta para la motorización y el control del funcionamiento de las maquetas una vez puedan materializarse, utilizando básicamente motores paso a paso, una tarjeta de control BigEasyDriver y una placa Arduino UNO. Mediante el uso del programa Fritzing se muestra el esquema de conexión de dichos elementos. También propone el código a implementar en el controlador, generado con el entorno de desarrollo IDE de Arduino. Además, se hace la comparativa entre el coste de adquisición de las maquetas comercializadas y el coste de fabricación de las nuevas maquetas, justificándose la opción de autoproducción de las mismas. En el proyecto se ha utilizado el programa BCN3D Cura, para determinar la cantidad de plástico requerido para la impresión de las piezas, parámetro necesario en la determinación de su coste de fabricación. Por último, se expone el coste del desarrollo del proyecto y una breve explicación del impacto ambiental.
- Published
- 2020