Följande kapitel besvarar frågeställningarna samt sammanfattar vilka slutsatser som kan dras efter arbetets resultat. Sist redovisas förslag på hur arbetet kan tas vidare.
Besvarande av frågeställningarna
Frågeställning 1: Hur kan drivningen konstrueras för att passa in i den tänkta designen för ett cykelhjul?
Genom att prioritera vilka målspecifikationer som är viktigast och att ta fram en fungerande mekanisk lösning utifrån dessa förutsättningar. I detta fall var det hjulkåpans yttre storlek som styrde designen, vilket blev det som utrymmet för mekaniken fick anpassas efter. För att lösa problemet med att konstruera en fungerande drivlina på ett begränsat utrymme krävdes rätt kunskap för att kunna fatta välgrundade beslut. Dessa beslut stöddes genom att fråga yrkeskunniga om råd på respektive områden.
Frågeställning 2: Hur fungerar utvecklingsprocessen för elcykeln och dess hjul i det aktuella företaget, jämfört med andra produktutvecklingsprocesser?
Det som främst skiljer den generiska produktutvecklingsprocessen från den som används på företaget är agilitet. Företaget är mycket skickliga på att anpassa arbetet efter växlande förutsättningar och att prioritera det som är viktigast för dagen. Det som försvårar arbetet med denna metod är brist på kortsiktig planering. Utvecklingsteamet har en fungerande år- och månadsplanering där deadlines är utstakade, men när det kommer till planering över mindre arbetsmoment och hur de ska utvärderas finns förbättringspotential. Processen är väldigt levande och varje moment kan snarare ses som att det växer fram av sig själv snarare än att det planeras efter en förbestämd metod. Intuition, iteration och agilitet är nyckelorden, vilka passar bättre in på Design thinking än någon annan metod. En mycket viktig faktor till framgång på företaget är det kritiska tänkandet. Alla beslut ska baseras på fakta, och om faktaunderlag saknas samlas denna in innan arbetet går vidare. Det kritiska tänkandet leder också till att arbetsmoment många gånger kan behöva börjas om från början för att ny kunskap har lagt grund för en bättre idé.
Slutsatser
Resultatet av denna studie är en konstruktion av ett navlöst hjul till en elcykel. Konstruktionen har många likheter med andra navlösa hjul som finns beskrivna i patent och vetenskapliga artiklar men har även många unika attribut. Målsättningen med elcykeln som produkt är i första hand att lyckas med lanseringen och konsumenter ska vilja köpa cykeln. Om det lyckas kommer detta hjul att vara bland det första navlösa som slår igenom på marknaden. I händelse att det inte lyckas har denna forskning ändock bidragit till ökad kunskap om det navlösa cykelhjulet och är en god grund till fortsatt forskning på området.
Rekommendationer för vidare forskning
Mer utförliga materialtester behöver göras av den avsedda kolfibern till den bärande konstruktionen. Hur materialet hanterar tryck- och dragspänningar samt hur det reagerar vid olika temperaturer och väderförhållanden ska undersökas. Fackverkssidorna tillverkas med 3mm tjocklek och 5mm tjocklek och gör tester som liknar komponentens avsedda sammanhang så mycket som möjligt.
Samtliga komponenter ska tillverkas i sitt avsedda material och med rätt produktionsmetod. Varje komponentens hållbarhet ska testas, samt att de går att monteras som tänkt. Om tidigare stegen får godkänt är prototypen ny redo att testas i sitt tänkta användningsområde; att monteras på cykeln och bli testkörd. Efter detta steg väntar många omgångar av tester gällande användar- och upplevelsetester samt klimattester, vilka författaren väljer att avgränsa sin beskrivning av.
När alla nödvändiga tester är gjorda analyseras testresultaten vilka lägger grunden för nödvändiga designmodifieringar. Dessa justeringar kan röra om hur en användare upplevde mötet med cykeln, hur
40
den var att cykla på, hur den såg ut, om den var bekväm, etcetera. Det kan även handla om att den var besvärlig att tillverka och att det går att effektivisera tillverkningen genom designmodifikationer. En annan sak skulle kunna vara att ett material visade sig vara svagt för ett visst väderförhållande och behöver bytas ut. Detta är bara några få exempel på vad som skulle kunna dyka upp vid test av en betaprototyp, som är en prototyp tillverkad av rätt material och med övervägande rätt
produktionsteknik och som behöver tas i beaktning genom designmodifikationer. Efter att dessa modifikationer är gjorda tillverkas prototypen på nytt och testas igen. Denna iterativa process rekommenderas vara under ungefär ett år, där prototyper tillverkas och testas löpande. Processen går att känna igen både i den generiska metoden där den passar väl in i beskrivningen av Fas 4, testning och vidareutveckling. Likaså påminner den om de två sista stegen i Design Thinking, där stegen ”prototype” och ”test” itereras tills en tillfredställande lösning uppnåtts.
41
KÄLLFÖRTECKNING
1177 Vårdguiden, 2020. Rörelse är livsviktigt. [Online]
Available at: https://www.1177.se/Sormland/liv--halsa/traning-och-fysisk-halsa/rorelse-ar-livsviktigt/ [Accessed 4 Juni 2021].
Ballistic Cycles, 2015. HUBLESS. [Online] Available at: http://ballisticcycles.com/about-us [Accessed 23 April 2021].
Brandt, J., 1993. The bicycle wheel. 3 ed. s.l.:s.n. Calvet, P., 2020. Sbarro Orbital Wheel, 1989. [Online]
Available at: http://sbarro.phcalvet.fr/technique/roue_orbitale/roue_orbitalegb.html [Accessed 22 April 2021].
Center for innovation in teaching & learning , 2021. Design thinking. [Online] Available at: https://citl.illinois.edu/paradigms/design-thinking
[Accessed 1 Maj 2021].
Crane, R. & Morton, C., 2018. Drag and Side Force on Bicycle Wheel- tire Combinations. Journal of
Fluids Engineering , Volume 140, pp. 061205-1- 061205-8.
Crilly, N. & Morosanu Firth, R., 2019. Creativity and fixation in the real world: Three case studies of
invention, design and innovation, Cambridge: University of Cambridge.
Dahlberg, T., 2001. Teknisk hållfasthetslära. 3 ed. Lund: Studentlitteratur. Dassault systems, 2017. SolidWorks Simulation. Waltham: PLM Group.
Hunter, A., 2020. Bicycle Wheel System Identifcation and Optimal Truing Control for Mechatronic
Systems. Boston, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics .
Lew, P. E., 1993. HUBLESS WHEEL. USA, Patent No. 5 419 619.
Liker, J., 2004. The Toyota Way: 14 Management Principles from the world's gratest manufacturer. s.l.:McGraw- Hill.
Monark, 2021. Karin, 0-VXL. [Online]
Available at: https://www.monark.se/karin-0-vxl.html [Accessed 19 Maj 2021].
Mopare, S. et al., 2018. Design and Development of an Innovative Hubless Wheel. Journal of
Mechanical and Civil Engineering, 15(3), pp. 01-14.
Naturvårdsverket, 2020. Utsläpp av växthusgaser från inrikes transporter. [Online]
Available at: https://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Statistik-A-O/Vaxthusgaser-utslapp- fran-inrikes-transporter/
[Accessed 3 Februari 2021].
Olsson, A., 2020. Föreläsning vid mälardalens höskola i kursen Projektledning; Design thinking. [Online]
Available at: Mdh Canvas [Accessed 1 Maj 2021].
Olsson, K.-O., 2006. Maskinelement. 1:a ed. Stockholm: Liber. Softwheel, 2020. Brochure: Softwheel 3. [Online]
Available at: https://1jq8up20g4623kqdwg1jy0mv-wpengine.netdna-ssl.com/wp- content/uploads/2020/06/brochure.pdf
[Accessed 23 April 2021].
Šotola, D., Ivandić, Ž. & Grgić, I., 2018. Generating different constructional solutions on the hubless
wheel example. Osijek, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering.
Strandberg, B., 2014. Bygga hus: illustrerad bygglära. Lund: Studentlitteratur AB.
Säfsten, K. & Gustavsson, M., 2019. Forskningsmetodik för ingenjörer och andra problemlösare. 1:1 ed. Lund: Studentlitteratur.
Thompson, R., 2007. Manufacturing processes for design professionals. London: Thames & Hudson Ltd.
Trafikverket, 2020. Dina val gör skillnad. [Online]
Available at: https://www.trafikverket.se/resa-och-trafik/Dina-val-gor-skillnad/ [Accessed 15 April 2021].
42
Trafikverket, 2020. Trafikens luftutsläpp. [Online]
Available at: https://www.trafikverket.se/for-dig-i-branschen/miljo---for-dig-i- branschen/Luft/Vagtrafikens-utslapp/
[Accessed 3 Februari 2021].
Transportstyrelsen, 2013. Cykel med elassistans eller moped?. [Online]
Available at: https://www.transportstyrelsen.se/sv/vagtrafik/Fordon/Fordonsregler/Moped/Elcykel/ [Accessed 23 Februari 2021].
Ulrich, R. & Eppinger, G., 2014. Produktutveckling- konstruktion och design. 1:1 ed. Lund: Studentlitteratur.
Vaneker, T. et al., 2020. Design for additive manufacturing: Framework and methodology. CIRP
Annals- Manufacturing Technology, pp. 578-599.
I
BILAGOR
II
IV
Bilaga 3: Dragprov resultat
De i efterhand ifyllda värdena på rad 11 är rättelser, då fel mått på provbiten av misstag matats in vid testet. I tabellen ovan står det 5*20mm vilket skulle gett en tvärsnittsarea på 100mm2, medan biten var
2*10mm, alltså en area på 20mm2, liksom för biten på rad 10. Det överskuggade området talar för hur
många försök det tog innan det fungerade att testa kolfibern.
V
Bilaga 4: Simulering av bärande konstruktion
Belastning vid samtliga fästen. 3mm tjocklek.
VI
Nu belastas endast ett av fästena, fortfarande 3mm. 183,7 MPa.
VII
VIII
Belastning på endast ett av fästena, 5mm tjocklek. 107,5 MPa.
Belastning på samtliga fästen efter en justering med mer material på utsatta områden. Resulterar i att spänningen placeras på ett nytt ställe.
IX
Bilaga 5: Justeringar på fackverkssidorna
Bort med de utklippta trianglarna nära fästet för kullageraxeln. Det uppstod spänning i radien mellan fästet och utsidan av triangeln, så där läggs mer material in.
X
Bilaga 6: Resultat av korrigerade sidor med 3mm tjocklek
Baserat på resultatet till vänster görs några justeringar i fackverkssidorna, vilka ses till höger. Största belastning blev efter justeringen högst 238,4 MPa.
XI
Bilaga 7: Mekaniska uträkningar
𝐼𝑛𝑛𝑒𝑟𝑘𝑢𝑔𝑔ℎ𝑗𝑢𝑙: 𝑧 = 272 𝑟 = 0,272𝑚
Innerkugghjulet har 272 tänder och har därför en delningsradie på 0,272m, enligt formeln 𝑑 = 𝑧 ∙ 𝑚 𝐷𝑟𝑖𝑣𝑎𝑛𝑑𝑒 𝑘𝑢𝑔𝑔ℎ𝑗𝑢𝑙: 𝑧 = 15
Det drivande kugghjulet har 15 tänder. Denna info behövs för att beräkna utväxlingen mellan de två hjulet. Kugghjulets utväxling: 𝑛1 𝑛2= 𝑈 = 𝑧2 𝑧1→ 15 272 = 0,0551
Denna info innebär att när det drivande kugghjulet har snurrat ett varv, så har det drivna hjulet snurrat 0,0551 varv. 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑓𝑒𝑟𝑖ℎ𝑎𝑠𝑡𝑖𝑔ℎ𝑒𝑡 ℎ𝑗𝑢𝑙: 25𝑘𝑚 ℎ⁄ = 6,94𝑚 𝑠⁄ Periferihastighet: 𝑣 = 𝑟 ∙ 𝜔 → 𝑣 𝑟 = 𝜔 → 6,944 0,272= 25,531 … 𝑟𝑎𝑑/𝑠
Hastigheten 25km/h är enligt Transportstyrelsens bestämmelser av hur fort en elcykel får åka med hjälp av motor (Transportstyrelsen, 2013). Hastigheten omvandlas från km/h till m/s och slutligen till rad/s.
Varvtal: 𝑛1 = 25,531…∙30𝜋 = 243,803 … 𝑟𝑝𝑚 ≈ 244 𝑟𝑝𝑚
Varvtalet för n1 innebär att det drivna kugghjulet vid 25/h snurrar 244 varv per sekund, rpm.
Varvtal: 𝑛2 = 𝑛1
𝑈 →
243,803…