Concepción y desarrollo de un cuadro de bicicleta modular compatible con sistema de asistencia eléctrica al pedaleo

Abstract

El objetivo de este proyecto de fin de estudios es la concepción y desarrollo de un cuadro de bicicleta modular, autoensamblable y compatible con sistemas de asistencia eléctrica de motores de buje utilizando los conocimientos adquiridos durante el grado de ingeniería mecánica. Para ello, en primer lugar, se ha decidido presentar brevemente el contexto en el que se va a enmarcar este trabajo, destacando aspectos tales como qué es una bicicleta, cuál es su principio de funcionamiento y los tipos de bicicletas más comunes en el mercado actual. Profundizando en este aspecto, se ha realizado un estudio de mercado del que, analizando los datos obtenidos de AMBE, se ha concluido la relevancia creciente de las bicicletas de gravel, así como los sistemas de asistencia eléctrica al pedaleo más utilizados. En base a esto, se ha procedido a detallar las principales características de una bicicleta gravel, centrándonos en aspectos tales como los materiales de fabricación utilizados y su geometría, parámetros y estándares dimensionales. En segundo lugar y partiendo de todos los datos recogidos en apartados anteriores, se ha procedido a diseñar el ya mencionado cuadro de bicicleta autoensamblable, para lo cual se ha utilizado el programa de diseño Siemens NX. En complemento al modelado en 3D se han descrito las técnicas de fabricación y los materiales seleccionados para elaborar dicho cuadro. Además, se ha redactado el manual de ensamblaje para el montaje completo del cuadro. Por último, y atendiendo al requerimiento mencionado en el título del trabajo sobre la compatibilidad con sistemas de asistencia eléctrica de motores de buje, se han descrito los pasos necesarios para convertir el cuadro diseñado en el de una bicicleta eléctrica. Como conclusión, se ha realizado un plan de viabilidad y un breve estudio económico utilizando herramientas tales como un Business Model Canvas y un DAFO; y se han detallado las perspectivas de futuro, tanto mejoras técnicas como de producto, del proyecto.

The aim of this final project is the design and development of a self-assembly bicycle frame compatible with hub motor electric assistance systems using the knowledge acquired during the mechanical engineering degree. First of all, it has been decided to briefly present the context in which this work will be framed, highlighting aspects such as what is a bicycle, what is its principle of operation and the most common types of bicycles on the current market. In this regard, a market study was carried out and, analyzing the data obtained from AMBE, it was concluded that gravel bicycles are becoming increasingly important, as well as the most widely used electric pedal assistance systems. Based on this, main characteristics of a gravel bike were detailed, focusing on aspects such as the manufacturing materials used and their geometry, parameters and dimensional standards. Secondly, and based on all the data collected in previous sections, the self-assembly bicycle frame was designed, for which we used the Siemens NX design program. As a complement to the 3D modeling, the manufacturing techniques and the materials selected to manufacture the frame have been described. In addition, the assembly manual for complete assembly of the frame has been written. Finally, and attending to the requirement mentioned in the title of the work about the compatibility with hub motor electric assistance systems, the necessary steps to convert the designed frame into an electric bicycle frame have been described. To sum up, a feasibility plan and a brief economic study have been carried out using tools such as a Business Model Canvas and a SWOT; and the future prospects of the project, both technical and product improvements, have been detailed.