SlideShare a Scribd company logo
1 of 72
Download to read offline
 
 
 
 
 
 
 
 
The Human­Powered Vehicle Portfolio 
Design Portfolio for ENGR 232 
 
  
By:​ ​Name 
  
Section 1, Team 2, Engineering Unlimited:  ​ Scott Stone, Max Painley, Jacob Ziemke, Joe 
Kellum, Zach Pacifico, Steven Austin Underhill, Nick Vaisa, Tyler Jarrett, Evan Norman 
 
 
 
 
 
Contents 
  
Introduction………………………………….…………………..1 
Importance and Impacts…………………………………………1 
Design Tools and Methods…………………………….………..2 
Results and Justification……………………………….………..5 
Design Decisions………….…………………………….…...….6 
Reflection……………………………………………….……….8 
Accountability Report………………………………….………..10 
 Future Work………………………………………………….….12 
 References and Appendices………….…….………....….……...13 
 
 
 
 
 
 
 
TO:   James Madison Engineering 
CC:  ABET 
FROM:  Engineering Unlimited ­ ​NAME 
SUBJECT:  Design Portfolio 
DATE:  May 1, 2015 
 
__________________________________________________________________________ 
 
Introduction  
One of the thrills of childhood is having the freedom that a bicycle allows, having the ability to 
get around without the help of adults. A bike is more than just some exercise, it is being able to 
go to a friends house easily, or going on new adventures with siblings or friends. This semester’s 
goal was to complete a bike for the team’s client that would allow him this freedom.  
 
Our client suffers from a form of cerebral palsy called spastic hemiplegia. This condition causes 
certain muscles on mainly the left side of his body to be in a constant state of contraction. This 
reduces his range of motion and leaves opposing muscle groups weaker, limiting his ability to 
partake in some activities that other children are capable of participating in. Throughout these 
two semesters Engineering Unlimited has been designing and refining ideas to accommodate the 
client’s needs to allow him this freedom. modate 
 
Importance & Impacts  
This type of project holds a special place in the heart of the Harrisonburg community. The 
sophomore design students of James Madison University’s engineering program have been 
designing unique vehicles for local residents for over 5 years. The tradition began when students 
built a vehicle for Dr. Thomas Moran, a JMU professor with Cerebral Palsy. Like Dr. Moran, the 
current client is also limited in riding a bike, which is a staple in almost everyone’s childhood. A 
bike gives children a form of independence and freedom. They have to rely on their own ability 
and skill to ride, sometimes without the supervision of their parents. The team hopes to enable 
Michael to participate in this activity with other children and to give him a sense of 
independence by providing him with a human powered vehicle that accommodates his disability.  
 
Michael is not the only one who will benefit from the vehicle we intend to design. His mother, 
Michelle, wants to see him achieve more than he already has. She wants him to continue to push 
himself and exercise the muscles in his body that need to be strengthened. Seeing her son happy 
is important to her. The team wants to help her develop Michael into a strong, independent boy. 
 
 
1 
 
Michael and his family are a part of the Harrisonburg community, where Madison Engineering 
students continue to make impacts by building specialized bicycles and performing other 
projects. Madison Engineering students take great pride in working among Harrisonburg and its 
residents and improving lives through the field of Engineering.   
 
Team Formation:  
Before beginning the project it was imperative to create a team atmosphere inducive of hard 
work and collaboration. Most of the members didn’t know each other so we decided it would 
benefit us to figure out who was going to be good at what. We had to chose positions for 
ourselves. To do this we each chose our three top positions that we believed we would be good 
at. We then talked about why we would be good at those until each member came to consensus 
about which job they could handle and which team orientation would be best for us. We realized 
that having a central leader would be ideal to get all information in one place so that everyone 
could get it without having to ask everyone. After that we decided that all other positions should 
be considered equal. So our team orientation ended up looking more like the wheel orientation. 
The team also talked about what was expected of each member, what days we would come in to 
work weekly, and set up an attendance policy system. This discussion allowed the team to 
become acquainted and to set the team in a direction to complete our assignments quickly and 
with equal shares of responsibility. This ended up being very beneficial in the long run as we had 
very little tension and got all our work done in a timely and fair manner. 
 
Methods  
In order to complete this project to the best of the team’s ability, a strict design process was 
needed to keep efficiency and work quality in check. These chronological steps not only helped 
to keep the team on task, but told the story of the design process that took place, from the 
beginning problem statement to the final design. The methods used to complete the human 
powered vehicle for the client are as follows:  
 
Pugh Chart: (Figure 2) 
In order to decide on a final design, the team compared each individual’s design solutions using 
a pugh chart. In a pugh chart, different designs are compared to a single design, or datum, in 
several different categories. They are ranked with a +1, 0, or ­1, depending on whether the design 
was better than, the same as, or worse than the datum in that particular category. The criteria 
used to compare each design included propulsion, steering, braking, weight, safety, ease of 
operation, stability, cost, and aesthetics. The team chose to use Max and Jacob’s design solution 
as the datum to compare everyone else’s design to.  
 
 
 
2 
 
Decision Matrix: (Figure 3 & 4) 
Once the comparisons using the Pugh Chart were finished, the four designs with the highest total 
ranking were then compared in much higher detail using a decision matrix. A decision matrix is 
similar to a pugh chart in that it compares designs using certain criteria. The difference is that 
each criteria is weighted depending on their relative importance. The criteria used in the decision 
matrix were the same as those of the pugh chart. This matrix allowed the team to also compare 
past designs to a new, iterated design, and then make a decision on which design to follow. 
 
Proof of Concepts and Back of the Envelope Calculations: (Figure 6 ­ 8) 
In order to understand if and how the subsystems of this new design would work, very 
rudimentary models were created. These models allowed us to understand the actual function of 
each part and where the pain points may be in that system. We created proof of concept models 
for the structural, propulsion, steering/braking, and safety. This task was approached by seeking 
a way to demonstrate the key functions of the system and prove that they work. For the 
propulsion system, a 6x2 beam of wood was cut with a few grooves to allow a crank to slide into 
it. This was used to check that Michael was actually able to pedal a rotating crank and how high 
it should be mounted for optimal efficiency. For the structure, stiff wire was soldered together to 
create a model structure. This was used to demonstrate the shape of the chassis and how the rest 
of the components would fit on it. The steering and braking system was represented by a three 
wheel wooden replica of a scooter that used a universal steering joint similar to the one needed 
for the real design. This was meant to model the wheelbase and how the system would steer as 
well as how the input and output of the steering were independent, allowing for adjustability of 
the steering column. For the safety system, a bucket seat and a foot pad were built to model the 
added caution designed into the pieces holding Michael secure. For each subsystem it was also 
necessary to gain an understanding of how well these subsystems would work and how much 
impact they would have on the overall characteristics of the vehicle. To do this the team 
computed back of the envelope calculations to define at least an estimation on how much the 
object would weigh and how much space it would take up. This required individuals to estimate 
the length, width and height of each material. Then the weight of each material and system was 
either computed by the research of material density or guessed based on scale measurements and 
observations.  
  
CAD Modeling: (Figure 9)  
Once there was an idea of how the various subsystems of our human powered vehicle would 
look and work together in the overall system, three­dimensional modeling needed to be 
completed. This process began with engineering drawings that were completed to ASME 
standards. These engineering drawing included two subsystems together in order to show the 
intended measurements and plan for the integration of those subsystems. These drawings 
allowed us to begin working into CAD modeling using the SolidWorks software. Each member 
3 
 
of the group was responsible for modeling a subsystem in SolidWorks. The final subsystems and 
parts were compiled into an assembly, which was the final representation of the bike to scale. 
This gave us an idea of the amount of materials needed as well as offer other statistical analyses 
tools. 
 
Bill of Materials: (Figure 10 & 11) 
After establishing what the various subsystems for our human powered vehicle consisted of, we 
completed a list of all the parts we needed for the vehicle. This bill of materials needed to 
coincide with all the parts listed in the CAD assembly. After finishing a list of needed parts, we 
researched which parts could be bought and which parts we were able to be scavenge from other 
past vehicles made available to us by the JMU engineering department. For the items that we 
planned to purchase, we created a budget to see how much money would be spent on the bulk of 
our materials. After determining the cost estimation for the materials needed, we estimated the 
cost of labor based on the estimated material cost and man­hours needed to complete the vehicle.  
 
Frame and Center of Mass Analyses: (Figure 12 ­ 16) 
After weeks of planning and reiterating the team came to a final design. Measurements of the 
client’s proportions were taken and compiled so that we could put measurements to our vehicle. 
We were then given the task of using this data and our design to find the center of mass of our 
bike. This could help us understand how safe our client would be going around turns or 
experiencing any shift in weight. To do this we took the mass measurements of all the larger 
objects, such as wheels, the seat, and the cradle and calculated the moments caused at the rear 
axle. We chose the rear axle because it cancels out the most external forces. Once all the 
moments of the parts were calculated they were added up and divided by the sum of the masses 
of the parts. THis gave us the location of the center of mass however that is only in one place. 
This calculation had to be done three times each in the respective planes of X, Y, and Z. Through 
this process we came to the conclusion that the center of mass was 23in from the rear axle in the 
forward direction, 13in above the rear axle, and directly in the center of the rear axle. Using these 
we could later calculate the tipping point of the bike in our prototype testing. 
 
Understanding Impact: (Figure 16 ­ 18)  
Impact is the economic, social, and environmental effects that each material presents in the 
formation of the material. After determining what materials were going to be present in our 
vehicle’s design we then split into three groups of three to analyze the impact of each material. 
The three materials that were researched were plastic, rubber, and polypropylene. The three 
teams were tasked to look up the estimated life in use of each material, the time it would take to 
decompose, and the specific ways in which the material would impact all of its environments. 
For instance how it might cause bodily harm if ingested. After researching the impact of each 
material, the group had determined that two materials were practical and sustainable options that 
4 
 
could be reused. However, the seat we had decided upon was less desirable than we had hoped 
so we sought out a new option. 
 
Construction of the Vehicle: 
The construction phase of the bike required many methods in order to be successful. The group 
had to create an agenda for every meeting so as to ensure efficiency and promote an atmosphere 
of productivity. Every meeting the group would split into subsections of three members per 
subsection to then accomplish the task given to them at that meeting. If a task proved 
troublesome, and none of the members in the sub group could solve the issue within the task 
deadline, the group would reconvene and determine the best solution by a decision matrix. 
Success for the construction of the bike was justified by the production of an alpha prototype to 
verify that our bike’s design was a viable option and then focusing on the adjustability of the 
bike in the beta prototype.   
 
 
Alpha Prototype Feedback: 
Once we finished constructing our initial prototype, it included all the necessary functions to be 
ridable however not all the desired final materials were used. This was done so that we could 
easily change a few of the systems after getting feedback from our stakeholders and the public. 
We sought out most of our feedback at the Madison Engineering Xchange, where our vehicle 
was displayed to all passerbyes. During the event the team was approached by many Madison 
engineering alumni and staff as well as some visitors. Several of the observers were very 
encouraging and asked great questions about why we chose what we chose and why we put 
specific parts in the places we did. It was challenging to answer some of the questions and lead 
to a lot of self questioning on our part. All in all the feedback really encouraged us to look back 
at our design and really think about improvements we could make for the beta prototype. 
 
Results & Justification – Describe the results of design tool application 
Pugh Chart 
The pugh chart was used as our preliminary resource to assess the final designs provided from 
each team member produced last year. We compiled this chart to narrow down the selection of 
ideas, take the best features from each design, and move forward with a selected final design. 
There were a total of eight proposed designs (including the datum), and five of those designs 
showed to be promising.  This design tool was based on a binary scale; meaning the rating for 
each criteria was either better (+1), or worse (­1), than the datum (0). The scores based off each 
criteria (safety, ease of use, steering, etc) were added together for each design to receive an 
overall score . Max and Jacob’s designs were similar and were used as the datum for the Pugh 
chart, meaning all categories received a was neutral score of 0.  Four designs chosen based off 
their high score belonging to Nick, Evan, Tyler, and the team’s new iterated design incorporated 
5 
 
the top features from each of these designs. Nick’s design was selected since it received an 
overall score of “+1” in the categories of weight, operation of vehicle, and cost compared to the 
datum, but was worse than the datum in safety and aesthetics.  Evan’s design was selected as it 
received an overall score of “0” where it was perceived better than the datum in weight and 
aesthetics, but was worse than the datum in steering and cost.  Tyler’s design was selected as it 
received an overall score of “+1” where it was perceived better than the datum in weight, 
operation of vehicle, and cost, but was worse than the datum in steering and propulsion.  The 
team’s new iterated design received an overall score of “+3” where it was perceived better than 
the datum’s propulsion, steering, operation, and aesthetics, but was worse compared to the datum 
in the category of cost.  These results were reached by an open discussion involving the whole 
team allowing the team to come to a conclusion on the score received by each individual section 
of criteria used.   
 
Decision Matrix: 
The top 5 designs from the pugh chart were then selected to be assessed in a decision matrix. 
The same criteria the designs were graded on for the pugh chart was used for  the decision 
matrix, but for the decision matrix the criteria was weighted based on how it important it is to the 
design.  It is also a more detailed assessment of the designs as the ratings are on a 1­5 scale, 5 
being the best and 1 being the worst.  The weight of how much each criteria was worth was 
determined by a group consensus of the team where the combined total of the weighted criteria 
would need to equal 100%.  Since our client was a young child that suffered from disabilities, 
our biggest concern was the safety of the human powered vehicle and the ease of operation, so 
we decided those would be the heaviest weighted categories at 15% each.  The rest of the 
categories that related to the subsystems of the design and the cost were all equally important and 
we were weighted at 10%.  The only category that was weighted at 5% was the aesthetics of the 
human powered vehicle as this was seen as the least important aspect compared to the other 
categories dealing with promoting independence and exercise for the rider.  Then as a group our 
team decided on each of the ratings for each section of criteria for each of the 5 designs based on 
the background knowledge our team had on different types of bicycles that was translated into a 
chart of metrics relating to each section of criteria.  The newly iterated design by the team had 
the best weighted score of 2.85.  Max/Jacob’s and Nick’s design received a score of 2.65, Evan’s 
design received a score of 2.60, and Tyler’s design received a 2.70. Our team’s newly iterated 
design received a rating of 4 in steering, braking, safety, and aesthetics, but received a rating of 2 
in cost.   
 
Proof of Concepts and Back of the Envelope Calculations: (Figure 6 ­ 8) 
Proof of concepts were made for each of the four subsystems: propulsion, steering/braking, 
structure, and safety.  The back of the envelope calculations were used as estimations for each of 
6 
 
the proof of concepts for the volume of each of the components then the mass was estimated by 
using the known density of the material being used.   
 
Design Decisions  
After going through the design process for the past two semesters, our final design was based off 
a standard recumbent delta. This design was chosen because of its stability and safety features. 
The bike could also be built in a simplistic way that would allow for light­weight construction, 
which is also why for the main frame we decided to only run one main tube to support the rider.. 
Another factor that brought us to the decision of a standard recumbent delta was that if the bike 
was simply built, parts would be easy to source from local bike shops if anything were to ever 
break, increasing the ease of maintenance. Along with the idea of ease of maintenance, we 
wanted to incorporate an ease of use. Our final design included a two­speed automatic gear hub, 
to allow the client to start the bike moving with ease, then allow him to gain speed when he 
would be moving. Adjustability is also another factor when considering ease of use, so our final 
design included an adjustable steering column, and adjustable seat, both vertically and 
horizontally. An adjustable steering column would allow for the handlebars to be in the optimum 
position, even when the seat would be adjusted. When the client is most comfortable, he’s the 
safest because he will be at his maximum range of motion to be able to stabilize himself. The 
adjustability of the steering caused a problem with input of the handlebars, which we solved with 
a universal joint. The universal joint changes the direction of the steering input allowing the 
column to be adjusted vertically without any issues. When it came to braking the idea remained 
the same, simplicity is the goal. The bike had two brake handles suitable for a child’s hands, one 
going to the rear axle where there was a disk brake style brake, and the other clamp style brake 
going to the front wheel for emergency stopping. A big design hurdle was figuring out how to 
minimize the main frame angle. We did this by choosing slightly larger rear wheels versus the 
front wheels, these wheels were a balance of frame angle and keeping the right size wheels for 
the client’s size and keeping in mind the terrain he was going to ride on.  One of the last 
decisions we had to make was how to attach our main frame to the rear tricycle axle, for this we 
found an adapter that we were able to weld to the main frame so we were able to bolt straight to 
the axle. This adapter also provided us with a spot to attach our gear hub for it to be an 
intermediate between the rear axle and crank arm. There were many design decisions that the 
team needed to make, as well as compromises to be able to get the bike done on time and within 
specifications, we found that there was a happy medium between what was ideal and what 
needed to be done. 
 
 
 
 
 
7 
 
Reflection 
 
Engineering is a meaningful profession, and I have learned that even students such as us can help 
make a difference in this world. The idea behind being an engineer is solving problems and 
helping those around us. It has been an amazing opportunity to be able to learn about engineering 
through actually helping a kid in need. I was able to work alongside a real family and work with 
my peers to design, build, and present a bike that I’m proud to call my own. I’m not sure many 
engineering students can say that about their programs. I have learned a lot this semester, 
including the importance of teamwork and leadership. Without guidelines for how the team itself 
operates and someone to step up to guide the process, the team will fail, and any design or work 
done will not be the best it can be. This class taught me to become that kind of leader and not 
only to work alongside my peers but push them to be better as well as myself. This is how a real 
team operates. There is always a goal, but if the individual and team do not improve and learn 
along the way, then nothing has really been accomplished and the final product most likely is not 
what it could be.  
 
In designing a bike for Michael Bennett, an eight year old boy with Cerebral Palsy, I learned not 
only what his disease is, but also what he can and can’t do and how that must have translated into 
a bike design for him. This wasn’t a solution that could be used to help all others with 
disabilities, but was special to Michael because my group and I talked to him, his family and 
instructors personally. We observed him, measured him, and designed accordingly. Engineering 
isn’t a field of study that is out to solve the world, but to carefully observe and design for 
individual problems and present solutions that are efficient and sustainable, therefore making the 
world a better and more comfortable place to live. I always knew I wanted to be apart of the 
group who call themselves engineers and help solve problems, but never had a real taste of what 
it was like until this class. It was truly an amazing opportunity to be able to design a bike for a 
kid who only wants to be able to ride a bike with his brother. Personally, it made me think of 
when I was younger and would ride around with my younger brothers. As an older brother, if a 
group of college students helped build a bike for my younger brother, that would mean the world 
to me, so to be able to be that college student is awesome. This class has only made me more 
excited for what is in store, whether it be transitioning into a capstone project or when I graduate 
and begin working in the real world as an engineer. I am enthusiastic that most all of the general 
science and math classes are out of the way and although the engineering classes will get harder, 
these classes are something I enjoy and a challenge I fully accept. I hope to make the best of my 
time here at James Madison University because it is obvious that this new engineering program 
we have is a special one and I want to take full advantage of anything and everything I can learn 
and soak in. This project has been especially interesting to me since I enjoy medicine and would 
like to pursue the field of Biomedical Engineering. I have no doubt that James Madison 
University will prepare me for whatever job or graduate program lies ahead of me. Students 
8 
 
never want college to end, but at the same time, the engineering program here so far has taught 
me what being an engineer is all about and continues to fuel my passion for one day becoming a 
graduated Madison Engineer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
Accountability Report – Individual but signed off on by the team (see below) 
 
Task  Scott  Max  Jacob  Joe  Zach  Steven  Nick  Tyle
r 
Evan 
Project Redesign Brief  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Formal Redesign 
Presentation 
11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Proof of Concepts & 
Back of the Envelope 
Calculations ­ Iteration 1 
11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Proof of Concepts & 
Back of the Envelope 
Calculations ­ Iteration 2 
14%  14%  14%  8.8%  8.8%  8.8%  14%  8.8%  8.8
% 
Proof of Concept ­ 
Iteration 3 
13%  13%  13%  9.6%  9.6%  13%  9.6%  9.6%  9.6
% 
CAD Model for Human 
Powered Vehicle 
9.4%  25%  9.4%  9.4%  9.4%  9.4%  9.4%  9.4%  9.4
% 
Bill of Materials & Cost 
Estimation 
14%  8.8%  14%  14%  14%  8.8%  8.8%  8.8%  8.8
% 
Static Analysis (Center 
of Mass) 
9.6%  12%  9.6%  9.6%  14%  9.6%  9.6%  14%  12% 
Static Analysis (Frame 
Analysis) 
11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Understanding Impact  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Madison xChange Alpha 
Prototypes & Poster 
Presentations 
13%  13%  13.8%  13%  9.6%  9.4%  9.4%  9.4%  9.4
% 
Beta Prototype & 
Podium Presentation 
13%  10.2%  13%  10.2%  13%  10.2%  10.2
% 
10.2
% 
10.2
% 
Prototype Testing Plan  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
Design Portfolio  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11%  11% 
 
10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
Future Work 
Now that we have completed the beta prototype and developed a plan for testing, future work for 
the project will consist of proceeding with the testing plan. This will consist of determining what 
aspects of the vehicle do not meet testing standards and what features of the project’s design 
need to be changed in order to be fully functional for the client. After watching the client test 
other vehicles, including our own, we observed characteristics from each vehicle and how they 
worked best for the client. The data taken from these tests will then be used during the summer 
in order to construct a vehicle consisting of all the best features each vehicle exhibited. These 
features both worked well with his disability as well as challenged him to push and improve his 
limitations. After this summer’s construction is completed, the client will be given a vehicle that 
fully accommodates his disability and enables him to ride independently. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
References – ASME format  
 
 
[1], Ralf Bohle GmbH, 2015, www.schwalbe.com, 
http://www.schwalbe.com/en/reifenaufbau.html 
 
[2], Lehigh County Pennsylvania, 2008, Rubber Recycling Facts, 
https://www.lehighcounty.org/Departments/SolidWasteManagement/RecyclingFacts/Rubber/t
abid/524/Default.aspx 
 
[3], Noel J Riggs and Steve B Scott, 2015, Top 5 Facts, 
http://top5ofanything.com/list/7738a992/Rubber­Producing­Countries 
 
[4], User Name: Atom, 2008, The Rubber Tire Industry, http://rubbersb.blogspot.com 
 
[5], Statista, 2014, Revenue of plastics & rubber machinery manufacturing (NAICS 33322) in 
the United States from 2009 to 2014 (in billion U.S. dollars), 
http://www.statista.com/statistics/291909/revenue­of­plastics­and­rubber­machinery­manufact
uring­in­the­us/ 
 
[6], Schwalbe North America, 2002, Company History, 
http://www.schwalbetires.com/company/history 
 
[7], Hugo Gye, 2013, Think your job stinks? Spare a thought for the sulphur miners of 
Indonesia who scramble over a volcano in search of the valuable mineral, 
http://www.dailymail.co.uk/news/article­2336245/Think­job­stinks­Spare­thought­sulphur­mine
rs­Indonesia­scramble­volcano­search­valuable­mineral.html 
 
[8], Conserve­Energy­Future, 2015, Rubber Recycling, 
http://www.conserve­energy­future.com/RecyclingRubber.php 
 
[9], Jeff Salton, 2010, An effective, environmentally­friendly way to break down old tires, 
http://www.gizmag.com/scientist­develops­method­break­down­tires/16907/ 
 
[10] “How Plastics Are Made.” How Plastics Are Made. N.p., n.d. Web. 30 Mar. 2015. 
 
[11] Johnson, Todd. “Polyethylene Terephthalate”, About Composites. Web. 30 Mar. 2015. 
http://composite.about.com/od/Plastics/a/Polyethylene­Terephthalate.htm 
 
[12] Michelle Chong, Grace Kim, 2007. “The Recycling of Polyethylene Terephthalate” 
COSMOS. Web. 30 Mar. 2015. 
http://cosmos.ucdavis.edu/archives/2007/cluster8/chong_kim_ppt.pdf 
13 
 
 
[13] TXOGA, 2013, Economic Impact, TXOGA, Austin 
 
[14] Meyers, R. A., 2005. Handbook of Petrochemicals Production Processes  
s.l.:McGraw­Hill. 
 
[15] Johnson, T.,2015, What Is Polypropylene and What Is It Used For? 
 
[16] Dym C.L.D, Little P.L.,Orwin EJO, 2014, ​Engineering Design, ​Edwards Brothers Malloy, 
Ann Arbor 
 
[17] Corbett GC, 2012, SOLIDWORKS 2012 Essential Training, 
http://www.lynda.com/SOLIDWORKS­tutorials/SOLIDWORKS­2012­Essential­Training/90422
­2.html?org=jmu.edu 
 
 
 
 
 
   
14 
 
Appendix: 
 
Figure 1​­ Redesign brief outlining how the team iterated the designs from the first semester into 
the initial design for second semester 
 
 
 
15 
 
 
 
16 
 
 
17 
 
Figure 2​­ Pugh Chart from the redesign brief ranking the team’s individual designs against 
unweighted criteria and iterating a new design out of best individual features 
 
 
Figure 3​­ Decision Matrix from the redesign brief ranking top rated designs and iterated design 
from pugh chart against weighted criteria  
 
 
Figure 4​­ Chart outlining how each rating was determined in the decision matrix  
 
18 
 
Figure 5­​ Redesign Presentation describing how the team moved on from nine individual designs 
to one team design to be built 
 
 
 
 
19 
 
 
 
 
 
Figure 6­​ ​Proof of Concept memo outlining initial prototypes of individual subsystems and initial 
calculations for weight and size of the vehicle 
20 
 
 
21 
 
 
22 
 
23 
 
 
24 
 
25 
 
 
26 
 
Figure 7­​ Second iteration of the Proof of Concept memo detailing the first prototype combining 
each of the subsystems to get an idea of scale and basic functionality 
 
 
27 
 
 
28 
 
 
29 
 
30 
 
 
31 
 
32 
 
 
33 
 
Figure 8­​ Final Proof of Concept Iteration, a usable prototype that could be brought to the client 
to test out his ability to operate subsystems and overall size 
 
34 
 
 
35 
 
36 
 
 
37 
 
 
38 
 
39 
 
 
40 
 
Figure 9­​ Picture of the final CAD model, each team member was tasked with creating an 
individual part or subsystem and the final model was compiled using these individual parts 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41 
 
 
 
Figure 10­​ Bill of Materials memo where the team cataloged and priced out the parts that would 
be used to build the vehicle as well as the man­hours needed to complete it 
 
 
42 
 
 
43 
 
Figure 11­​ Spreadsheet where the calculations for the Bill of Materials was made 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
 
Figure 12­​ Static Analysis memo where the center of mass of the vehicle was calculated by hand 
and with Solidworks and the results were compared against each other 
 
 
45 
 
 
46 
 
Figure 13­​ Static Analysis memo where  the forces on key points of the vehicle were calculated 
when it was at rest with the client sitting on it 
 
47 
 
 
 
48 
 
Figure 14­​ Free body diagram and calculations for static analysis of the vehicle’s main tube 
 
 
49 
 
Figure 15­​ Free body diagram and calculations for static analysis of the vehicle’s tricycle adapter 
 
 
50 
 
Figure 16­​ Free body diagram and calculations for static analysis of the vehicle’s front wheel 
fork 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
Figure 16­​ Understanding Impact memo where the environmental, social, and economic impacts 
of the plastic used on vehicle were analyzed  
 
 
52 
 
 
53 
 
Figure 17­​ Understanding Impact memo where the environmental, social, and economic impacts 
of the polypropylene mesh used for the vehicle’s original seat design were analyzed 
 
 
54 
 
 
55 
 
Figure 18­​ Understanding Impact memo where the environmental, social, and economic impacts 
of the rubber used for the vehicle’s tire were analyzed 
 
 
56 
 
 
57 
 
58 
 
59 
 
Figure 19­​ Poster for the Madison Engineering xChange describing the first step of the design 
process, learning about our client’s personality and constraints 
 
 
 
Figure 20­​ Picture of the alpha prototype presented at the Madison Engineering xChange 
 
 
60 
 
Figure 21­​ Picture of the beta prototype, notable changes are replacement of the PVC rod with a 
rod made of steel, front brake, and new adjustable seat mount 
 
 
 
 
Figure 22­​ Final presentation outlining the features of the final design and the steps taken to 
arrive at this prototype 
 
 
 
61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
63 
 
Figure 23­​ Prototype testing plan, tests were developed by the team and then performed to check 
different aspects of the safety and function of the vehicle 
 
 
64 
 
 
 
 
65 
 
 
66 
 
 
67 
 
 
68 
 
 
69 
 
 
 
 
70 
 
 
 
 
 
71 
 

More Related Content

What's hot

Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0
Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0
Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0Lee Wilson
 
Rational Suite Tutorial
Rational Suite TutorialRational Suite Tutorial
Rational Suite TutorialLuciano Saia
 
Produce advanced decorative finishes csa 121
Produce advanced decorative finishes csa 121Produce advanced decorative finishes csa 121
Produce advanced decorative finishes csa 121iancollins666
 
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)congnghebim
 
bkremer-report-final
bkremer-report-finalbkremer-report-final
bkremer-report-finalBen Kremer
 
Global Digital Inclusion Benchmarking Study
Global Digital Inclusion Benchmarking StudyGlobal Digital Inclusion Benchmarking Study
Global Digital Inclusion Benchmarking StudyCatherine Henry
 
Ifc+solar+report web+ 08+05
Ifc+solar+report web+ 08+05Ifc+solar+report web+ 08+05
Ifc+solar+report web+ 08+05Mohammed Selim
 
Solar Energy - A Complete Guide
Solar Energy - A Complete GuideSolar Energy - A Complete Guide
Solar Energy - A Complete GuideNaman Pratap Singh
 
ImplementationOFDMFPGA
ImplementationOFDMFPGAImplementationOFDMFPGA
ImplementationOFDMFPGANikita Pinto
 

What's hot (17)

Productivity practioner
Productivity practionerProductivity practioner
Productivity practioner
 
Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0
Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0
Universal Design Meets the Exit Sign White Paper by Lee Wilson Version 1.0
 
Rational Suite Tutorial
Rational Suite TutorialRational Suite Tutorial
Rational Suite Tutorial
 
DoD IAM
DoD IAMDoD IAM
DoD IAM
 
PCrompton_510(k)
PCrompton_510(k)PCrompton_510(k)
PCrompton_510(k)
 
Fraser_William
Fraser_WilliamFraser_William
Fraser_William
 
Produce advanced decorative finishes csa 121
Produce advanced decorative finishes csa 121Produce advanced decorative finishes csa 121
Produce advanced decorative finishes csa 121
 
Report-V1.5_with_comments
Report-V1.5_with_commentsReport-V1.5_with_comments
Report-V1.5_with_comments
 
FULLTEXT01
FULLTEXT01FULLTEXT01
FULLTEXT01
 
Sdd 2
Sdd 2Sdd 2
Sdd 2
 
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)
Tài liệu tự học Family trong Revit (phần 1)
 
bkremer-report-final
bkremer-report-finalbkremer-report-final
bkremer-report-final
 
Global Digital Inclusion Benchmarking Study
Global Digital Inclusion Benchmarking StudyGlobal Digital Inclusion Benchmarking Study
Global Digital Inclusion Benchmarking Study
 
Ifc+solar+report web+ 08+05
Ifc+solar+report web+ 08+05Ifc+solar+report web+ 08+05
Ifc+solar+report web+ 08+05
 
Solar Energy - A Complete Guide
Solar Energy - A Complete GuideSolar Energy - A Complete Guide
Solar Energy - A Complete Guide
 
thesis
thesisthesis
thesis
 
ImplementationOFDMFPGA
ImplementationOFDMFPGAImplementationOFDMFPGA
ImplementationOFDMFPGA
 

Similar to ZiemkeDesignPortfolio

QBD_1464843125535 - Copy
QBD_1464843125535 - CopyQBD_1464843125535 - Copy
QBD_1464843125535 - CopyBhavesh Jangale
 
Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2halfmann4
 
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...Phil Carr
 
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdf
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdfAUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdf
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdfjeevanbasnyat1
 
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...Phil Carr
 
A Machine Learning approach to predict Software Defects
A Machine Learning approach to predict Software DefectsA Machine Learning approach to predict Software Defects
A Machine Learning approach to predict Software DefectsChetan Hireholi
 
Thesis report 16 bit RISC processor
Thesis report 16 bit RISC processorThesis report 16 bit RISC processor
Thesis report 16 bit RISC processoranuruddhsharma1
 
Smart attendance system using facial recognition
Smart attendance system using facial recognitionSmart attendance system using facial recognition
Smart attendance system using facial recognitionVigneshLakshmanan8
 
FCC Interop Board Final Report 05 22 12
FCC Interop Board Final Report 05 22 12FCC Interop Board Final Report 05 22 12
FCC Interop Board Final Report 05 22 12Claudio Lucente
 
General Maintenance Standards V0.6
General Maintenance Standards V0.6General Maintenance Standards V0.6
General Maintenance Standards V0.6Bart Den Tijn
 
IVC Design Brief Submission
IVC Design Brief SubmissionIVC Design Brief Submission
IVC Design Brief SubmissionJonivan Artates
 
M.Tech_Thesis _surendra_singh
M.Tech_Thesis _surendra_singhM.Tech_Thesis _surendra_singh
M.Tech_Thesis _surendra_singhsurendra singh
 
Report on e-Notice App (An Android Application)
Report on e-Notice App (An Android Application)Report on e-Notice App (An Android Application)
Report on e-Notice App (An Android Application)Priyanka Kapoor
 
Indect deliverable d9.4_v20100127
Indect deliverable d9.4_v20100127Indect deliverable d9.4_v20100127
Indect deliverable d9.4_v20100127gruiaz
 
On-field communication in Cricket
On-field communication in CricketOn-field communication in Cricket
On-field communication in CricketKaran Jaidka
 
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70Sonny Pham
 
final report (parking project).pdf
final report (parking project).pdffinal report (parking project).pdf
final report (parking project).pdfgamefacegamer
 

Similar to ZiemkeDesignPortfolio (20)

Iwspm2006proceeding
Iwspm2006proceedingIwspm2006proceeding
Iwspm2006proceeding
 
2D ROBOTIC PLOTTER
2D ROBOTIC PLOTTER2D ROBOTIC PLOTTER
2D ROBOTIC PLOTTER
 
QBD_1464843125535 - Copy
QBD_1464843125535 - CopyQBD_1464843125535 - Copy
QBD_1464843125535 - Copy
 
Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2Meen 442 Journal Final Pdf V2
Meen 442 Journal Final Pdf V2
 
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Workshop 3: Lethal and Non-Lethal Weapons E...
 
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdf
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdfAUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdf
AUGUMENTED REALITY FOR SPACE.pdf
 
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...
SSTRM - StrategicReviewGroup.ca - Human and Systems Integration Workshop - Vo...
 
A Machine Learning approach to predict Software Defects
A Machine Learning approach to predict Software DefectsA Machine Learning approach to predict Software Defects
A Machine Learning approach to predict Software Defects
 
Thesis report 16 bit RISC processor
Thesis report 16 bit RISC processorThesis report 16 bit RISC processor
Thesis report 16 bit RISC processor
 
DM_DanielDias_2020_MEI.pdf
DM_DanielDias_2020_MEI.pdfDM_DanielDias_2020_MEI.pdf
DM_DanielDias_2020_MEI.pdf
 
Smart attendance system using facial recognition
Smart attendance system using facial recognitionSmart attendance system using facial recognition
Smart attendance system using facial recognition
 
FCC Interop Board Final Report 05 22 12
FCC Interop Board Final Report 05 22 12FCC Interop Board Final Report 05 22 12
FCC Interop Board Final Report 05 22 12
 
General Maintenance Standards V0.6
General Maintenance Standards V0.6General Maintenance Standards V0.6
General Maintenance Standards V0.6
 
IVC Design Brief Submission
IVC Design Brief SubmissionIVC Design Brief Submission
IVC Design Brief Submission
 
M.Tech_Thesis _surendra_singh
M.Tech_Thesis _surendra_singhM.Tech_Thesis _surendra_singh
M.Tech_Thesis _surendra_singh
 
Report on e-Notice App (An Android Application)
Report on e-Notice App (An Android Application)Report on e-Notice App (An Android Application)
Report on e-Notice App (An Android Application)
 
Indect deliverable d9.4_v20100127
Indect deliverable d9.4_v20100127Indect deliverable d9.4_v20100127
Indect deliverable d9.4_v20100127
 
On-field communication in Cricket
On-field communication in CricketOn-field communication in Cricket
On-field communication in Cricket
 
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70
Group_1_SeniorDesignReport_SP2013.1-70
 
final report (parking project).pdf
final report (parking project).pdffinal report (parking project).pdf
final report (parking project).pdf
 

ZiemkeDesignPortfolio