Prólogo
El concepto del proyecto prevé la creación de un triciclo para niños de tres a siete años.
Este artículo proporciona una descripción y una lista de los requisitos básicos para el triciclo de bicicleta desarrollado y, en última instancia, ensamblado y sus sistemas. La presentación está construida al estilo de los términos de referencia intercalados con comentarios.
La principal limitación es la capacidad de ensamblar el producto en casa sin la participación de máquinas herramienta y equipos de soldadura. El equipo utilizado incluye un juego estándar de herramientas manuales, un destornillador, un banco de trabajo improvisado y un juego mínimo de extractores para componentes de bicicletas.
Los componentes utilizados para el circuito de alimentación del triciclo deben ser asequibles y se pueden adquirir en el mercado de la construcción o en una ferretería de redes. Los componentes de la bicicleta deben ser de clase económica y estar disponibles para su compra en las tiendas de bicicletas regulares. Siempre puede reemplazarlo por uno costoso y raro si tiene la oportunidad y el deseo financieros adecuados.
El ciclotriciclo “A1” es una bicicleta infantil semirreclinada con disposición de ruedas deltoidea invertida, impulsada por el esfuerzo muscular a través de un conjunto de pedales, con fórmula de ruedas 3×1 y transmisión multivelocidad.
En el artículo se utilizan las palabras triciclo, triciclo, bicicleta para referirse a un mismo objeto, con una sola carga semántica.
Datos iniciales para el desarrollo
Propósito de la creación.
El propósito de crear un triciclo de bicicleta es:
– desarrollo mental y físico de los niños;
— implementación de ideas de ingeniería propias (sacuden la cabeza)
– desarrollo de competencias propias en el desarrollo y optimización del diseño de tales vehículos;
– estudiar el interés de los demás en tales proyectos.
Cita
El triciclo está diseñado para funcionar en condiciones urbanas, en condiciones suburbanas. Los propósitos de uso están limitados por el sentido común y la legislación de la Federación Rusa.
Modificación – Con pedal de accionamiento. Recientemente, varios vehículos eléctricos han ganado gran popularidad. El uso de esto es posible, pero se indica en relación con el objetivo del desarrollo físico.
Condiciones de funcionamiento, almacenamiento y cargas operativas
La bicicleta está diseñada para su uso en todas las regiones macroclimáticas de la Federación Rusa, excepto en una región macroclimática con un clima muy frío (versión climática general “O”) de acuerdo con GOST 15150-69. La limitación se debe a la termofilia del cliente, que nació en las tierras altas de Rusia Central, y las características de los componentes adquiridos.
La bicicleta triciclo se puede guardar en posición horizontal, vertical o invertida. Es recomendable implementar el método elegido en su balcón o despensa para que los participantes en la “sala de chat” de la entrada no se pudran .
Especificaciones generales
La Tabla 1 muestra las principales características técnicas de la bicicleta A1. Es posible refinar los datos de la Tabla 1 a medida que se desarrolla el diseño.
Tabla 1.
* la longitud total del triciclo varía según el alcance del conjunto de pedales ajustables. La altura depende de la posición del respaldo. El maletero y el mecanismo de arrastre del remolque se convierten en equipamiento adicional y no están incluidos en el paquete básico.
Características técnicas de unidades, sistemas y conjuntos
Трансмиссия
Al diseñar un triciclo para una amplia gama de edades (en teoría, de tres a siete años), uno tiene que maniobrar entre las limitaciones y la versatilidad de los componentes individuales.
Entonces, para un niño pequeño, las bielas cortas son aburridas, de lo contrario, le resultará muy incómodo pedalear. Un sistema con tales bielas está equipado con ciertas estrellas, tanto en términos de número de dientes como de cadena adecuada para ellos. Coordinar el peso del vehículo, la madurez y el entrenamiento del conductor y el terreno requiere la capacidad de cambiar las relaciones de transmisión. Considerando todos estos factores, se eligió un juego de bielas 1/2×3/32 32T 102mm (12-18”) y un cassette Shimano MF-TZ500 7V 14-34 (trinquete). Aquellos. la transmisión tiene siete velocidades.
La característica de diseño de la bicicleta triciclo determina el uso de una cadena muy larga. La instancia descrita usa dos cadenas KMC, 1/2*3/32*116L.
El cambio trasero de bicicleta Shimano Tourney TY300, además de su función principal, actúa como tensor de cadena. Para eliminar la molestia de seleccionar y colocar la llave, el desviador trasero se fija en el eje de la rueda trasera.
chasis
El chasis consta de suspensión, sistema de dirección y sistema de frenado.
Soporte de suspensión
Suspensión multibrazo seleccionada solo para la rueda trasera. Los brazos de suspensión están unidos al marco y al péndulo a través de ejes de pernos.
Amortiguador bajo bastidor de resorte con amortiguador de elastómero, recorrido ajustable de 34 mm.
La suspensión de la rueda trasera reduce significativamente la carga sobre la columna vertebral del ciclista y el cuadro de la bicicleta. Durante la operación, se monitoreará la salud del “cliente” y se registrará la presencia de deformaciones / daños del circuito de alimentación del marco.
Si lo desea, el amortiguador se puede reemplazar con un elemento rígido, lo que reducirá el peso en vacío del triciclo, los costos de pedaleo y mejorará el manejo.
Ruedas y llantas
Se instalan ruedas y neumáticos de diferentes tamaños en los “ejes” delantero y trasero.
La elección del tamaño está determinada por las dimensiones generales, la distancia al suelo, la conducción y el estilo de la bicicleta.
Las dimensiones de ruedas y neumáticos se presentan en la tabla 2.
Ubicación Tamaño de rueda, mm (”) Tamaño de neumático, ”
Frontal 305×19 (16×0,75) 16×1.75
Trasera 406×19 (20×0,75) 20×1.95
Control de dirección
El mecanismo de dirección consta de palancas ajustables en longitud, rígidamente fijadas directamente a los cubos de las ruedas delanteras. El trapezoide de dirección tiene una ubicación trasera con respecto al eje de las ruedas direccionales. La barra transversal es sólida. Al elegir la ubicación de los ejes de las cabezas articuladas de los eslabones laterales, se deseaba obtener la geometría “clásica” de Ackermann, es decir, las líneas rectas que pasan a través de las proyecciones en el plano horizontal de los ejes de los cubos y las articulaciones laterales se cruzan en el centro del eje trasero, que es también el punto de giro de la rueda trasera.
El eje del cubo gira sobre dos rodamientos de rodillos cónicos. Le permiten ajustar fácilmente el espacio y el buen funcionamiento del conjunto.
Debido a la configuración y posición del conjunto del buje, se obtuvieron ciertos valores de los ángulos de alineación de las ruedas.
El ángulo de camber (ing. Camber) se elige negativo, lo que mejora la estabilidad en los giros, y es igual a 5 grados.
El ángulo de convergencia (English Toe) es neutral.
El ángulo transversal de inclinación del eje de rotación (ing. KPI) es de 15 grados. La inclinación del eje de rotación de la rueda es un impulso para elevar el marco del triciclo en un giro. Las fuerzas resultantes tienden a devolver las ruedas a una línea recta y contribuyen a la estabilidad cuando se conduce en línea recta.
El ángulo longitudinal de inclinación del eje de rotación (ing. Caster) es positivo y también es igual a 15 grados. El valor positivo de “Caster” se suma al tesoro de la estabilidad dinámica de la bicicleta.
La optimización de los ángulos seleccionados mostrará la experiencia operativa.
El hombro de rodaje se selecciona como positivo, lo que a menudo se encuentra en los automóviles modernos.
En las palancas de dirección hay un mango de freno, un puño de cambio (cambio) Shimano Tourney RV200-7R y una campana.
Sistema de frenos
Los sistemas de frenos de estacionamiento y de emergencia están ausentes.
El sistema de trabajo es accionado hidráulicamente.
El mecanismo de freno trasero está equipado con un disco de freno perforado de 160 mm.
Pinza de bicicleta disco Shimano MT201, delantero BR, izquierdo BL, pastillas de polímero. Dado que el freno se usa en la rueda trasera, la palanca del freno se encuentra en la palanca de dirección derecha.
El triciclo de bicicleta es para niños, pero tiene una masa significativa en comparación con las bicicletas típicas para el mismo grupo de edad. Los frenos hidráulicos le permiten reducir la velocidad de manera efectiva con poco esfuerzo en la palanca del freno, lo que determina el tipo de mecanismo.
marco
El cuadro es la base para la ejecución del proyecto y la fijación de todos los elementos de la bicicleta.
Teniendo en cuenta las limitaciones establecidas en la parte introductoria de la descripción, se requería elegir un material de fácil procesamiento con suficiente rigidez y peso aceptable. El aspecto estético contribuyó a estrechar el abanico de opciones posibles. El material laminado le permite producir piezas de varias formas. Por ello, se decidió utilizar madera contrachapada de 10 mm de espesor. Debido a la disposición cruzada de las fibras en las capas, se logra suficiente rigidez a la flexión en el plano de la lámina. El contrachapado, al tener la conductividad térmica de la madera, no permite quemarse a temperaturas muy bajas o altas, lo que resulta ser un plus adicional para una bicicleta infantil.
Para acelerar el proceso de obtención de piezas de marco, se ordenó el aserrado de láminas de madera contrachapada mediante corte por láser. Este tipo de procesamiento condujo a un efecto de diseño adicional en forma de un borde marrón oscuro, que le da cierta calidad gráfica y refinamiento a los detalles. Entre los aspectos positivos, también hubo condicionalmente negativos. El corte se realiza perpendicular al plano de la hoja, y algunas partes deben lavarse en ángulo.
Parte del pedido se olvidó de cumplir o se perdió. Así que el trabajo independiente con una sierra para metales estuvo presente para la alegría de su hijo.
La base del marco consta de dos largueros longitudinales. En la parte delantera, los largueros están conectados por un travesaño y dos tirantes.
Para aumentar la rigidez espacial, el marco tiene un elemento en forma de herradura ubicado en ángulo con respecto a los largueros horizontales. Este elemento también realiza la función de jaula de seguridad del piloto. En la intersección de estos elementos se encuentran las unidades de cojinetes de los cubos de las ruedas direccionales. La masa del marco ensamblado era de 2,6 kg.
Adjunto a la base hay un conjunto de carro de alcance ajustable y un péndulo para la suspensión de la rueda trasera.
El material en el que se encuentra el conjunto del carro es bastante blando y es una barra de madera de conífera. Para aumentar la confiabilidad del ensamblaje, se utiliza un carro de cartuchos con su propio cuerpo de acero y cojinetes sellados. El ajuste de la salida de la unidad de transporte tiene un amplio rango y un paso de 20 mm.
El péndulo está hecho del mismo contrachapado que la base del marco. Los ángulos y listones de construcción de acero cincado se utilizan como soportes para los ejes pendulares y de las ruedas traseras.
Como se mencionó anteriormente, los sujetadores también deben estar disponibles en una ferretería. La bicicleta triciclo tiene el diseño de una “clásica” chopper “o cruiser. La apariencia se enfatiza con alas profundas. El estilo elegido está determinado no solo por las preferencias del desarrollador, sino también por consideraciones prácticas. Las paredes laterales de las alas, hechas de madera contrachapada de 3 mm de espesor, actúan como nervaduras. Por lo tanto, aumentan la rigidez del basculante y los cubos de las ruedas delanteras con una adición mínima a la masa de toda la estructura.
En los largueros se fijan dos placas con orificios para fijar el asiento. Varios orificios le permiten seleccionar la posición del asiento en dirección horizontal en incrementos de 20 mm y un rango de ajuste total de 100 mm.
Asiento
El asiento tiene los siguientes ajustes:
– ajuste longitudinal;
– Ajuste del ángulo del respaldo;
— ajuste del ángulo de inclinación del cojín del asiento.
El respaldo del asiento tiene varios canales para la ventilación pasiva del respaldo. Para la disipación de calor más eficiente, hay un canal a lo largo de la columna vertebral.
El asiento está acolchado con espuma suave.
Para la costura del asiento se utilizó tela Oxford 600D con impregnación hidrofugante de 1000 m.
Pintura
La madera utilizada requiere una protección de alta calidad contra las influencias ambientales. Al diseñar, se consideraron varias opciones de color para el recubrimiento, incluido el “ácido”. Después del montaje, quedó claro que el color natural y la textura de la madera parecen los más ventajosos. Destacan la originalidad del material de fabricación.
Como resultado, se realizó un recubrimiento de dos capas con un barniz transparente mate a base de agua. No nos olvidamos de reducir el impacto negativo sobre la salud del cliente y el medio ambiente.
Resultados intermedios de la implementación del proyecto
Las restricciones que me impuse al principio del proyecto se cumplieron casi en su totalidad.
De modo que la fabricación y el montaje no trascendían los límites de la cocina, excluyendo el orden de corte. Además de algunos pernos y cabezas articuladas, todo se compró en una ferretería de cadena conocida y extendida.
El costo del producto no superó el precio de las soluciones prefabricadas similares en tamaño y nivel a los componentes de ciclismo de fabricantes extranjeros (desafortunadamente, no conozco los nacionales), por ejemplo, KMX, Specbiketechnics, etc.
Es especialmente valioso y cubre todos los costos financieros y de tiempo que los niños tengan un interés genuino en el proceso. Un hijo de cuatro años me pidió que lo dejara cortar, taladrar y atornillar. Una hija de dos años cavó en las cajas y, a veces, incluso les dio tuercas y tornillos . Inmediatamente después del montaje, se sentaron en un triciclo con placer e intentaron moverse por la sala de estar.
Una bicicleta real es incluso más agradable estéticamente que un modelo 3D pintado.
Las pruebas de conducción de la bicicleta se llevaron a cabo en un camino forestal.
El revestimiento era un suelo rodado con piedra triturada, conos y ramas.
En el triciclo durante las pruebas había un piloto y un pasajero con un peso total de 32 kg.
Se confirmó la viabilidad del diseño.
Durante la carrera, se detectó una falla, en forma de divergencia de una de las juntas en el conjunto del cubo, que violó la convergencia / colapso del eje delantero. La fijación antes de la rotura se realizó con pegamento y tornillos autorroscantes. Los tornillos autorroscantes se reemplazan por tornillos con una regla pasante de láminas de madera contrachapada.
PD: durante la operación, no se excluyen las mejoras y la modernización de la bicicleta triciclo. Afortunadamente, hacer piezas de madera contrachapada no es un gran problema.
PPS: como cualquier fabricante de transporte “normal”, no prescindirá de accesorios y extras para la configuración básica del triciclo.
Como dicen, ¡estén atentos!
