RESUMEN

El presente trabajo desarrolla un sistema que ayudará a personas que prescinden de sus extremidades inferiores o de su movimiento, a trasladarse a diversos lugares de una forma más independiente.

En este proyecto se describe el diseño de un mecanismo que les permita conducir autos automáticos, partiendo de factores humanos en razón al diseño de los elementos para la conducción de este tipo de autos.

Para ello se revisarán los fundamentos teóricos necesarios para el diseño y selección de cada una de las partes del mecanismo, se incluirá también información sobre las fuerzas que puede ejercer el cuerpo humano, defiriéndome exclusivamente a sus extremidades, resultando al final, un sistema cómodo, sencillo y de excelente presentación al conductor.

ÍNDICE GENERAL

Pág.
RESUMEN	II
ÍNDICE GENERAL	III
ABREVIATURAS	IV
SIMBOLOGÍA	V
ÍNDICE DE FIGURAS	VI
ÍNDICE DE TABLAS	VII
ÍNDICE DE PLANOS	 VIII
INTRODUCCIÓN	1

CAPITULO 1
1. INFORMACIÓN GENERAL	3
1.1. 	Determinación de la características técnicas para factores 
humanos determinados	3
1.2. 	Justificación del proyecto	4

CAPITULO 2
2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LAS PARTES CONSTITUYENTES 
DEL  SISTEMA	  5
2.1.Columnas	  5
2.2. Articulaciones de rótula	11
2.3. Resortes	17
2.3.1. 	Resortes de torsión helicoidales	22
2.4. Antropometría y factores humanos	26

CAPITULO 3
3. DISEÑO DEL MECANISMO	34
3.1. Diseño de forma.  Determinación de fuerzas	34
3.2. Selección de materiales.  Matriz decisión	36
3.3. Cálculo para la selección de barra al freno y aceleración	36
3.4. 	Cálculo para selección de rótulas	42
3.5. 	Cálculo para la selección del resorte	44

CAPITULO 4
4. COSTOS	45
4.1. 	Análisis de costos	45

CAPITULO 5
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES	46
APÉNDICES
BIBLIOGRAFÍA
APÉNDICE A
DATOS GENERALES DE TUBOS ESTÁNDAR COMERCIALES (1)

(1) Manual del Ingeniero Mecánico, Novena Edición. Volumen No. 1, pág 8-162.

APÉNDICE B
DIMENSIONES GENERALES DE RÓTULAS

______________

(2)  RODAMIENTOS FAG, Catálogo de rodamientos, Tercera Edición. Volumen No. 1, pág 366.

APÉNDICE C
ARTICULACIONES DE RÓTULA CON VÁSTAGO 
ACERO CON ACERO.(2)

													Capacidad de carga	
d	d1	A	B	C	G	G1	H	H1	N	N1	r1	Ángulo de inclinación	dinamica	estatica	
mm													C	Co	
6	10	21	6	5	M6	11	30		9	11	0.5	13	0.93	10.2	
	10	21	6	5	M6	16	36				0.5	13	0.93	1.2	
8	13	24	8	6	M8	15	36		11	13	0.5	15	1.53	13.7	
	13	24	8	6	M8	21	42				0.5	15	1.53	13.7	
10	16	29	9	7	M10	15	43	11	14	16	0.8	12	2.16	20	
	16	29	9	7	M10	26	48				0.8	12	2.16	20	
12	18	34	10	8	M12	18	50	12	17	19	0.8	11	29	27	
	18	34	10	8	M12	28	54				0.8	11	2.9	27	
15	22	40	12	10	M14	21	61	14	19	22	0.8	9	4.65	32	
	22	40	12	10	M14	34	63				0.8	9	4.65	32	
17	25	46	14	11	M16	24	67	15	22	25	0.8	10	5.85	39	
	25	46	14	11	M16	36	69				0.8	10	5.85	39	
20	29	53	16	13	M20x1.5	30	77	16	24	28	0.8	9	8.15	57	
	29	53	16	13	M20x1.5	43	78				0.8	9	8.15	57	
25	35.5	64	20	17	M24x2	36	94	18	30	35	0.8	8	13.4	86.5	
	35.5	64	20	17	M24x2	53	94				0.8	8	13.4	86.5	
30	40.7	73	22	19	M30x2	45	110	19	36	42	0.8	6	17.3	104	
	40.7	73	22	19	M30x2	65	110				0.8	6	17.3	104	

______________

(2)  RODAMIENTOS FAG, Catálogo de rodamientos, Tercera Edición. Volumen No. 1, pag 366.

APÉNDICE D
HOJA DE CÁCULO PARA SELECCIÓN DE RESORTE.(3)

______________

(3)  JOSEPH EDWARD SHIGLEY, Diseño en Ingeniería Mecánica, Quinta Edición.  Cuarta Edición en español, Capítulo 10 pag 496 - 501.

APÉNDICE E
HOJA DE COSTOS DEL MECANISMO EN ACERO INOXIDABLE

ÍNDICE DE PLANOS

	
Plano SA-00-00	Sistema adaptable a autos automáticos para que conduzcan inválidos.
Plano SA-01-00		Rótula.
Plano SA-02-00		Brazo de empuje al acelerador.
Plano SA-03-00		Barra al acelerador.
Plano SA-04-00		Barra de empuje al acelerador.
Plano SA-05-00		Barra al freno.
Plano SA-06-00		Sujeción del sistema.
Plano SA-07-00		Posición y ubicación del sistema.

ÍNDICE DE FIGURAS

		       Pág.
Figura 2.1.    Factores que intervienen en la excentricidad de las cargas en las
                     columnas	6
Figura 2.2.    Columna con extremos articulados	8
Figura 2.3.	Efecto de n en el valor de la carga	8
Figura 2.4.	Esfuerzo de trabajo para columnas (especificaciones AISC) de 
	diferentes tipos de acero	11
Figura 2.5.	Tipos de rótula	12
Figura 2.6.	Tipos de resortes	19
Figura 2.7.	Tipos de resortes de torsión	22
Figura 2.8.	Posiciones óptimas de la pierna y el pie en la posición sentado	28
Figura 2.9.	Esfuerzo de las piernas y resistencia de los pedales	29
Figura 2.10.	Esfuerzo de los brazos y niveles de resistencia	32
Figura A.1.	Diseño de forma	35

ÍNDICE DE TABLAS
		       Pág.
Tabla I	Valores de longitud efectiva según las condiciones de sujeción	9
Tabla II	Valores de X y Y para los cálculos de carga dinámica	14
Tabla III	Valores de K1, KT y s	16
Tabla IV	Especificaciones de materiales de resortes	20
Tabla V	Constantes para calcular resistencias de tensión mínimas de los
	aceros comunes para resortes	21
Tabla VI	Datos para cálculos de resortes según la teoría de distorsión	25
Tabla VII	Matriz decisión	36
Tabla VIII	Selección de columna (barra de aceleración)	40
Tabla IX	Equivalente hueco (barra de aceleración	40
Tabla X	Selección de columna (barra del freno)	41
Tabla XI	Equivalente hueco (barra del freno)…………………………………..42

ABREVIATURAS

cm4	Centímetro a la cuarta
ft	Pie
ft2	Pie cuadrado
Kg	Kilogramo
Lb	Libra
m	Metro
m2	Metro cuadrado
m4	Metro a la cuarta
mm	Milímetro
Nt	Newton 
plg	Pulgada
pulg2	Pulgada Cuadrada
PTFE	Politetrafluoretileno

SIMBOLOGÍA

A	Área
C	Carga dinámica y subíndice del resorte
Cc	Relación de esbeltez
Co	Capacidad de carga estática 
D	Diámetro medio
Di	Diámetro interior del resorte sin carga
D’	Diámetro interior cuando está con carga
E	Módulo de Elasticidad  
Fs	Factor de seguridad 
I	Momento de Inercia
k’	Módulo del resorte
K	Factor de concentración del esfuerzo
K1	Factor para la dirección de la carga,
KT	Factor para la temperatura de servicio
L	Longitud
Le	Longitud efectiva
M	Momento
n	Número de espiras
N	Número de vueltas o espiras en el resorte sin carga
N’	Número de espiras cuando está cargado
P	Carga crítica
Po	Carga estática equivalente
r	Radio de giro
s	Factor para la relubricación.
Sut	Resistencia a la tensión 
Syt	Resistencia a la fluencia
Z	Duración de servicio 
flexión	Esfuerzo de flexión
proporcionalidad	Esfuerzo de proporcionalidad
pc	Esfuerzo en el punto de Cedencia
T	Esfuerzo de trabajo 
•	Deformación angular

DEDICATORIA

A MI MADRE, a quien debo todo lo que he logrado y alcanzado en mi vida.
A MI HERMANO, quien siempre me apoyó y sentí como a un padre.
A MIS TÍOS, quienes colaboraron siempre para la culminación de mis estudios.

AGRADECIMIENTO

A todas las personas que de uno u otro modo colaboraron en la realización de este trabajo y especialmente al ING. FREDDY CEVALLOS Director de Tesis, por su invaluable ayuda.

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN

Ing. Mario Patiño A.
PRESIDENTE
		Ing. Freddy Cevallos B.
DIRECTOR DE TESIS	

			
Ing. Manuel Helguero G.
VOCAL		Ing. Edmundo Villacís M. (+)
VOCAL	

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL”.

(Reglamento de Graduación ESPOL).

____________________
                                 Jenny Vicuña F.

BIBLIOGRAFÍA

1.	JOSEPH EDWARD SHIGLEY, Diseño en Ingeniería Mecánica, Quinta Edición.
 
2.	MARKS, Manual del Ingeniero Mecánico, Novena Edición. Grupo Editorial McGraw-Hill.

3.	FERDINAND L. SINGER, Resistencia de materiales, Tercera Edición. Grupo Editorial Harla.

4.	EDGOR P. POPOV, Introducción a la Mecánica de Sólidos, Primera Edición.  Grupo Editorial Limusa.

5.	Catálogo de rodamientos FAG, Capítulo 15, pág 342.

6.	WILLIAM F. H. PURCELL, Factor Humano y Diseño de Equipo Industrial.  Publicado por la Sociedad Americana de Ingenieros de Agricultura.