Aprèn - Pau Català Calderon

El següent Treball Final de Grau (TFG) se centra en el càlcul, disseny i fabricació d'una pedalera per al vehicle DYN-08 de l'equip Formula Student Dynamics de la UPC Manresa amb el qual es competirà durant l'estiu del 2024. Els principals objectius són augmentar les prestacions de la pedalera del vehicle anterior DYN-07 sobretot en els següents aspectes: augmentar el recorregut del pedal de fre, reduir el pes del sistema en almenys un 25% i millorar l'ergonomia dels pilots. Per a complir els objectius, s'han analitzat les càrregues del va vehicular complet realitzant una maniobra de frenat. Amb aquesta anàlisi del vehicle complet, s'ha dimensionat el sistema hidràulic de frenada per a un repartiment adequat i s'han avaluat les forces, parells i reaccions implicades en el sistema de frenat. També s'aborda el càlcul d'una molla de retorn de torsió adequat per al pedal de l'accelerador. A continuació, s'ha realitzat un disseny CAD, seguit d'una anàlisi mitjançant elements finits dels diferents elements per a assegurar la resistència mecànica del disseny. Amb els càlculs i disseny validats, s'ha realitzat l'etapa de fabricació de cadascun dels components, a més del seu acoblament i validació en test de conducció del vehicle DYN-08. S'ha realitzat un estudi econòmic de tots els costos del sistema d'una pedalera i es proposen futures millores del sistema per a dissenys futurs. Es conclou que el nou disseny de pedalera millora a l'anterior en els aspectes anteriorment descrits. El nou sistema ha estat acoblat i validat en proves de conducció en el nou vehicle DYN-08.

El siguiente Trabajo Final de Grado (TFG) se centra en el cálculo, diseño y fabricación de una pedalera para el vehículo DYN-08 del equipo Formula Student Dynamics de la UPC Manresa con el que se competirá durante el verano del 2024. Los principales objetivos son aumentar las prestaciones de la pedalera del vehículo anterior DYN-07 sobre todo en los siguientes aspectos: aumentar el recorrido del pedal de freno, reducir el peso del sistema en al menos un 25 % y mejorar la ergonomía de los pilotos. Para cumplir los objetivos, se han analizado las cargas del vehiculó completo realizando una maniobra de frenado. Con este análisis del vehículo completo, se ha dimensionado el sistema hidráulico de frenada para un reparto adecuado y se han evaluado las fuerzas, pares y reacciones implicadas en el sistema de frenado. También se aborda el cálculo de un muelle de retorno de torsión adecuado para el pedal del acelerador. A continuación, se ha realizado un diseño CAD, seguido de un análisis mediante elementos finitos de los distintos elementos para asegurar la resistencia mecánica del diseño. Con los cálculos y diseño validados, se ha realizado la etapa de fabricación de cada uno de los componentes, además de su ensamblaje y validación en test de conducción del vehículo DYN-08. Se ha realizado un estudio económico de todos los costes del sistema de una pedalera y se proponen futuras mejoras del sistema para diseños futuros. Se concluye que el nuevo diseño de pedalera mejora al anterior en los aspectos anteriormente descritos. El nuevo sistema ha sido ensamblado y validado en pruebas de conducción en el nuevo vehículo DYN-08.

The following Final Degree Project (TFG) focuses on the calculation, design and manufacture of a pedal box for the DYN-08 vehicle of the Formula Student Dynamics UPC Manresa, which will compete during the summer of 2024. The main objectives are to increase the performance of the pedal box of the previous DYN-07 vehicle, especially in the following aspects: increase the brake pedal travel, reduce the weight of the system by at least 25% and improve the ergonomics of the drivers. In order to achieve these objectives, the loads of the complete vehicle were analysed by performing a braking manoeuvre. With this analysis of the complete vehicle, the hydraulic braking system has been dimensioned for an adequate distribution and the forces, torques and reactions involved in the braking system have been evaluated. The calculation of a suitable torsional return spring for the accelerator pedal is also addressed. A CAD design was then carried out, followed by a finite element analysis of the various elements to ensure the mechanical strength of the design. With the calculations and design validated, the manufacturing stage of each of the components was carried out, as well as their assembly and validation in test drives of the DYN-08 vehicle. An economic study of all the costs of a pedalboard system has been carried out and future improvements to the system are proposed for future designs. It is concluded that the new pedal box design improves on the previous one in the aspects described above. The new system has been assembled and validated in test drives on the new DYN-08 vehicle.

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS

Examen

Català Calderon, Pau; Tirado Galbany, Manel

Data de publicació: 2024

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS - 330526

Accés al text complet

Disseny, càlcul i fabricació d'un mecanisme d'aranya caminadora tipus Theo Jansen

Treball Final de Grau

Ordeix Espona, Aniol

Tutor/a - Director/a: Català Calderon, Pau

Data de publicació: 2024

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball final de grau es basa en la construcció d'una maqueta docent. Es tracta d'un mecanisme inspirat en les obres de Theo Jansen, físic i artista holandès, anome nades “Strandbeests”. El mecanisme de Theo Jansen copia la forma de caminar dels mamífers de quatre potes, i té la peculiaritat que és d'un sol grau de llibertat. El treball inclou el disseny integral, càlculs i la producció i muntatge dels components. El projecte que es presenta ha requerit la recerca d'informació sobre aquest tipus de mecanisme de barres. S'han realitzat els càlculs cinemàtics i dinàmics del mecanisme per dos camins. En primer lloc, analíticament utilitzant expressions matemàtiques vis tes en el grau d'enginyeria mecànica que s'han implementat en un full de càlcul. En segon lloc, per simulació utilitzant el software CAD PTC Creo que incorpora un mòdul per simular mecanismes. Per a la fabricació de la maqueta s'han utilitzat processos disponibles a l'EPSEM: la impressió 3D, el tall per làser i el fresat per control numèric. Amb el procés de càlcul finalitzat s'observen resultats molt similars comparant els dos mètodes de càlcul cinemàtics i dinàmics. El procés de disseny ha estat iteratiu i conti nuat, amb millores progressives fins a l'obtenció del disseny definitiu. S'ha aconseguit la fabricació de tots els components tal i com s'havien dissenyat, culminant el projecte amb el muntatge del conjunt i el funcionament esperat. El mecanisme construït serà utilitzat com a maqueta docent per l'aprenentatge dels futurs enginyers de l'EPSEM.

This final degree project is based on the construction of a teaching model. It is a mech anism inspired by the works of Theo Jansen, a Dutch physicist and artist, called “Strandbeests”. Theo Jansen's mechanism copies the way that four-legged mammals walk, and has the peculiarity that it has only one degree of freedom. The work includes the integral design, calculations and the production and assembly of the components. The project presented here required a search of information on this type of bar mecha nism. The kinematics and dynamics calculations of the mechanism have been carried out in two ways. Firstly, analytically using mathematical expressions seen in the me chanical engineering degree that have been implemented in a spreadsheet. Secondly, by simulation using the CAD software PTC Creo, which incorporates a module for sim ulating mechanisms. For the manufacture of the model, processes available at EPSEM were used: 3D printing, laser cutting and numerical control milling. With the calculation process completed, very similar results are observed when com paring both kinematic and dynamic calculation methods. The design process has been iterative and continuous, with progressive improvements until the final design was ob tained. The manufacture of all the components as designed has been achieved, culmi nating the project with the assembly of the parts and the expected operation. The mechanism built will be used as a teaching model for future EPSEM engineers.

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS

Examen

Català Calderon, Pau; Tirado Galbany, Manel

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS - 330526

Accés al text complet

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS

Examen

Català Calderon, Pau; Tirado Galbany, Manel

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

SISTEMES AUXILIARS MECÀNICS - 330526

Accés al text complet

Estudi de les pèrdues d'energia per fricció en un mecanisme tipus pistó-biela-manovella

Treball Final de Grau

Adell Edo, Einard

Tutor/a - Director/a: Català Calderon, Pau

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

Veure detall Accés al text complet

En aquest Treball Final de Grau es presenta l'estudi de mobilitat (posicions), l'anàlisi cinemàtica ( velocitats i acceleracions) i anàlisi dinàmica (forces i moments i càlcul de pèrdues d'energia per fricció) d'un mecanisme de pistó-biela-manovella en totes les possibles posicions que pot adoptar i també es mostra un anàlisi de sensibilitat respecte l'energia consumida. Per al cas planteja es comprova que: i) duplicar la velocitat angular d'entrada, triplica les pèrdues per fricció; ii) no lubricar els coixinets, augmenta per set les pèrdues per fricció. Es plantegen les equacions cinemàtiques mitjançant el mètode de tancament de llaços i les equacions de la dinàmica amb els teoremes vectorials. Aquestes equacions s'han programat i resolt amb Excel. Per validar els resultats obtinguts s'han comparat els resultats amb el mòdul de Simulació de mecanismes del programa de CAD Solidworks i amb el programa de simulació de mecanismes PAM. La coincidència amb els resultats dinàmics s'ha aconseguit amb el PAM i a nivell de SolidWorks només a nivell de la cinemàtica.

This Final Thesis presents the mobility study (positions), the kinematic analysis (velocities and accelerations) and dynamic analysis (forces and moments and calculation of frictional energy losses) of a rod-piston-crank mechanism in all the possible positions it can adopt and also shows an analysis of sensitivity on how the energy consumed gets affected. For this case, the changes made are: 1) doubling the angular input speed, triples the frictional stresses; 2) not lubricating the bearings, increases by seven times the frictional stresses. The kinematic equations are proposed by means of the method of loop tanning and the equations of the dynamics with the vectorial theorems. These equations have been programmed and solved with Excel. To validate the obtained results, the results have been compared with the Mechanism Simulation module of the CAD program Solidworks and with the Mechanism Simulation Program PAM. The coincidence with the dynamic results has been achieved with PAM and with SolidWorks only the kinematics results.

Disseny i simulació d'un sistema de suspensió per a un cotxe de Formula Student

Treball Final de Grau

Puntí Buxaderas, Pere

Tutor/a - Director/a: Català Calderon, Pau

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

Veure detall Accés al text complet

DINÀMICA DEL VEHICLE

Examen

Català Calderon, Pau; Peña Pitarch, Esteve

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

DINÀMICA DEL VEHICLE - 330534

Accés al text complet

DINÀMICA DEL VEHICLE

Examen

Català Calderon, Pau; Peña Pitarch, Esteve

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

DINÀMICA DEL VEHICLE - 330534

Accés al text complet

DINÀMICA DEL VEHICLE

Examen

Català Calderon, Pau; Peña Pitarch, Esteve

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

DINÀMICA DEL VEHICLE - 330534

Accés al text complet

Objectius de Desenvolupament Sostenible. Una mirada des de l'Enginyeria Mecànica 3: La recerca en sostenibilitat del grup de recerca Centre de Disseny d'Equips Industrials - Dinàmica de Màquines (CDEI_DM)

Audiovisual

CaminsTech; Jordi Nebot, Lluïsa; Català Calderon, Pau; Veciana Fontanet, Joaquim Maria; Pàmies Vilà, Rosa

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)
Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB)

Veure detall Accés al text complet

Manual fes-t'ho tu mateix : proposta de dues alternatives d'aixafa llaunes

Apunts

Català Calderon, Pau; Jordi Nebot, Lluïsa; Veciana Fontanet, Joaquim Maria; Pàmies Vilà, Rosa; Cervantes, Jordi; Bailén, Juan Manel; Granados, Miguel

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

Veure detall Accés al text complet

En aquest document es presenta un manual tipus fes-t'ho tu mateix (en anglès do it yourself, sovint abreujat DIY) per a la construcció de dues alternatives d'aixafa llaunes automatitzades. La primera alternativa està basada en un mecanisme de pistó-biela-manovella. La segona alternativa està basada en un mecanisme de lleva d'excèntrica amb un palpador de corró de translació. Per al disseny i la construcció d'ambdues alternatives s'ha optat per prioritzar criteris de sostenibilitat, reduir el cost i utilitzar processos de fabricació que puguin ser més accessibles en centres educatius. Així, s'ha optat per reaprofitar material de rebuig: un motor d'un eixugaparabrises d'un vehicle de desballestament i una font d'alimentació d'un ordinador obsolet. D'aquesta forma es vol contribuir a assolir i conèixer l'Objectiu de Desenvolupament Sostenible 12 (ODS 12) que té a veure amb la reparació, la reutilització i el reciclatge. També s'ha optat per fer la major part de les peces en fusta, material amb menor impacte ambiental per assolir i conèixer l'ODS 9 que fomenta uns processos industrials més sostenibles. D'altres elements estan fets amb processos de fabricació basats en la impressió 3D. Es considera que aquest tipus de material educatiu basat en projectes aplicats, contribueix a l'ODS 4, relacionat amb una educació de qualitat, inclusiva i equitativa. En l'Annex 2 es faciliten els plànols de fabricació de totes les peces que no s'han fabricat amb una impressora 3D. Aquest document s'emmarca dins el projecte ECOMEC, atorgat al grup de recerca Centre de Disseny d'Equips Industrials–Dinàmica de Màquines (CDEI-DM) en la convocatòria dels ajuts Joan Oró 2022 de la Fundació Catalana per a la Recerca i la Innovació. Per ampliar l'abast formatiu de la proposta es recomana visualitzar els vídeos del projecte ECOMEC penjats a la Zona UPC vídeos [1]. Els vídeos s'han de buscar filtrant pel títol Objectius de Desenvolupament Sostenible. Una mirada des de l'Enginyeria Mecànica. L'estructura del document és la següent. Primer, s'expliquen les especificacions generals que s'han fixat en el disseny de l'aixafa llaunes, explicant com s'ha determinat la força necessària per aixafar una llauna. Segon, s'explica el muntatge dels elements comuns. Tercer, s'explica el muntatge del mecanisme de pistó-biela-manovella i del mecanisme de lleva d'excèntrica.

Manual fes-t'ho tu mateix! : l'experiment de la muntanya russa. El principi de la conservació de l'energia

Apunts

Català Calderon, Pau; Jordi Nebot, Lluïsa; Veciana Fontanet, Joaquim Maria; Pàmies Vilà, Rosa; Cervantes, Jordi; Bailén, Juan Manel; Granados, Miguel

Data de publicació: 2023

Escola Politècnica Superior d'Enginyeria de Manresa (EPSEM)

Veure detall Accés al text complet

En aquest document es presenta un manual tipus fes-t'ho tu mateix (en anglès do it yourself, sovint abreujat DIY) per a la construcció d'una maqueta d'una muntanya russa. Aquesta maqueta serveix per: i) conèixer com es tracta el concepte d'energia en l'àmbit de l'Enginyeria Mecànica; ii) demostrar mitjançant l'experimentació, el principi de la conservació de l'energia, que és equivalent al teorema de l'energia en l'àmbit de les màquines i els mecanismes. La maqueta es basa en una joguina amb un cost d'uns 70 € per facilitar que es pugui repetir l'experiment. S'han muntat dos tipus de sensors de velocitat. El primer model de sensors de velocitat són més cars i s'han utilitzat per establir els valors de referència. El segon model de sensors de velocitat, molt més econòmics es basen en components electrònics basats en la plataforma Arduino que segueix una filosofia de codi obert, per compartir tot el que es desenvolupa de forma senzilla. S'ha optat per prioritzar reduir el cost de desenvolupament de la maqueta i utilitzar processos de fabricació basats en impressió 3D que cada vegada són més utilitzats en centres educatius. Aquest document s'emmarca dins el projecte ECOMEC, atorgat al grup de recerca Centre de Disseny d'Equips Industrials–Dinàmica de Màquines (CDEI-DM) en la convocatòria dels ajuts Joan Oró 2022 de la Fundació Catalana per a la Recerca i la Innovació. Per ampliar l'abast formatiu de la proposta es recomana visualitzar els vídeos del projecte ECOMEC penjats a la Zona UPC vídeos [1]. Els vídeos s'han de buscar filtrant pel títol Objectius de Desenvolupament Sostenible. Una mirada des de l'Enginyeria Mecànica. En la primera part del document s'explica la construcció de la maqueta de la muntanya russa. En la segona part es fa la descripció de l'experiment per demostrar el principi de la conservació de l'energia. L'Annex 1 conté el llistat de material necessari per a la construcció de la maqueta. L'Annex 2 conté el recull de les taules per recopilar les dades de l'experiment. L'Annex 3 conté les plantilles amb els circuits proposats en l'experiment.