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“ DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN
DE SISTEMAS DE SUSPENSIÓN, DIRECCIÓN Y
FRENOS DEL VEHÍCULO DE COMPETENCIA
FÓRMULA SAE 2012”
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ
CRUZ CASTRO GABRIEL ARTURO
MESÍAS IZURIETA DIEGO FERNANDO
Latacunga, Febrero del 2013
SISTEMA DE SUSPENSIÓN
SISTEMA DE DIRECCIÓN
SISTEMA DE FRENOS
SISTEMA DE SUSPENSIÓN
OBJETIVOS DE DISEÑO
GEOMETRÍA DE SUSPENSIÓN
DIMENSIONAMIENTO DE VEHÍCULO
FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE
SUSPENSIÓN
LÍMITE VELOCIDAD DE VUELCO
TRANSFERENCIA DE CARGA DEL
VEHÍCULO AL EJE DE BALANCEO
TRANSFERENCIA LONGITUDINAL DE
CARGA DEL VEHÍCULO
CONFIGURACIÓN Y PARTES DE LA
SUSPENSIÓN
ANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDA
OBJETIVOS SISTEMA DE SUSPENSIÓN
• Garantizar un comportamiento dinámico óptimo del
vehículo.
• Cumplir con las restricciones impuestas
reglamento del la fórmula SAE 2012.
por
el
• Enmarcar los objetivos generales del diseño del
vehículo.
EJE DELANTERO
EJE TRASERO
CONFIGURACIÓN PUSH-ROD
DIMENSIONAMIENTO SISTEMA DE
SUSPENSIÓN
ALTURA DE CENTRO DE MASA NO
SUSPENDIDA
EJE DELANTERO
EJE TRASERO
ALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD
DISTANCIA DE EJES RESPECTO AL
CENTRO DE GRAVEDAD
EJE DELANTERO
EJE TRASERO
PARÁMETRO
SIMBOLOS
MAGNITUD
UNIDAD
Masa Total del Vehículo
m
340
kg
Batalla
B
1570
mm
Ancho de Vía Delantero
1403
mm
Altura del centro de masas delantero masa no
273,168
mm
Altura del eje de Balaceo Eje Delantero
124,602
mm
Distancia del eje delantero hasta el centro de gravedad
875,361
mm
Distancia del eje trasero hasta el centro de gravedad
694,639
mm
Altura del Eje de balanceo Eje trasero
122,545
mm
Altura del centro de masas trasero masa no suspendida
265,592
mm
Ancho de vía trasero
1203
mm
212,915
mm
121,494
mm
suspendida
Distancia del centro de Gravedad al eje de balanceo
Altura del centro de balaceo colineal al centro de
gravedad
d
FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE
LA SUSPENSIÓN
LÍMITE VELOCIDAD DE VUELCO
VELOCIDAD LÍMITE DE VUELCO
CRÍTICAS
TRANSFERENCIA TOTAL LATERAL DE
CARGA EJE DELANTERO
TRANSFERENCIA TOTAL LATERAL DE
CARGA EJE TRASERO
TRANSFERENCIA DE MASA DURANTE
LA ACELERACIÓN
TRANSFERENCIA DE MASA EN
FRENADA BRUSCA
CONFIGURACIÓN Y PARTES DE LA
SUSPENSIÓN
MANGUETA
NEUMÁTICO
CONJUNTO MUELLE-AMORTIGUADOR
BARRA ESTABILIZADORA
SUSPENSIÓN TRASERA
BUJE
RÓTULA
SISTEMA DE DIRECCIÓN
OBJETIVO DE DIRECCIÓN
GEOMETRÍA DE DIRECCIÓN
CÁLCULOS DE DIRECCIÓN
CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL SISTEMA DE
DIRECCIÓN
OBJETIVO DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN
• Permitir el control direccional suficientemente preciso
para realizar trazado en curvas, bajo solicitaciones
laterales extremas
GEOMETRÍA DE LA DIRECCIÓN
CÁLCULO ÁNGULOS DE DERIVA
EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO
DIRECCIONAL
FUERZAS LATERALES
ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO
DIRECIONAL
DERRAPE EN CURVA
ACELERACIÓN MÁXIMA EN CURVA
VELOCIDAD MÁXIMA EN CURVA
CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL
SISTEMA DE DIRECCIÓN
VOLANTE
MECANISMO DE LIBERACIÓN
COLUMNA DE DIRECCIÓN
MANGUETA DELANTERA
JUNTA UNIVERSAL
CREMALLERA
SISTEMA DE FRENOS
SISTEMA DE FRENOS
OBJETIVOS
PROCESO DE DISEÑO
CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL
SISTEMA DE FRENOS
Objetivo del sistema de frenos
•
Alcanzar una desaceleración entre 1,6 y 2 G´s
• Lograr una distancia de frenado de 100 a 0 Km en
menos de 25 m
Proceso de diseño del sistema de frenos
DISEÑO DEL SISTEMA DE FRENOS
DATOS DEL VEHÍCULO
PESO
CÁLCULO DE TRANFERENCIA
DE PESOS
CÁLCULO FUERZA DE
FRENADO
R
DIMENSIONAR
COMPONENTES
PEDAL DE FRENO
REPARTIDOR DE FRENADA
DIÁMETRO PISTÓN BOMBA
DIÁMETRO PISTÓN
MORDAZAS
CÁLCULO FUERZAS EN EL PEDAL DE
FRENO Y REPARTIDOR DE FRENADA
CÁLCULO PAR DE FRENADO
DIMENSIONAR DEL DISCO DE
FRENADO
CÁCULO DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES
GENERADAS POR LAS BOMBAS DE FRENO
Proceso de diseño del sistema de frenos
•
CÁLCULO FUERZAS LINEALES
GENERADAS EN CADA PINZA
DE FRENO
CÁLCULO DESACELERACIÓN
DEL VEHÍCULO
SI
CÁLCULO DE PARES DE
FRENADO GENERADOS POR
EL CONTACTO DISCOPASTILLA
NO
DESACELERACIÓN
1,6 – 2 G´s
R
CÁLCULO FUERZAS DE
FRICCIÓN, CONTACTO DISCOPASTILLA
CÁLCULO FUERZA TOTAL DE
REACCIÓN ENTRE EL
VEHÍCULO Y LA CALZADA
CÁLCULO DISTANCIA DE FRENADO
SISTEMA DE FRENOS
Cálculo de tranferencia de pesos
Cálculo fuerza de frenado
Cálculo par de frenado
Dimensionar del disco de frenado
Dimensionar componentes
CARACTERÍSTICA
VALOR UNIDAD
Masa Delantera
150
kg
Masa Trasera
190
kg
Def,disco,d
0,230
m
Def,disco,t
0,230
m
Relación pedal
3:1
Repartidor de frenada
30%
Diámetro pistón bomba
0,168
m
Diámetro pistón pinza,d
0,0425
m
Diámetro pistón pinza,t
0,0425
m
Área pistón pinza,d
0,14
m2
Área pistón pinza,d
0,14
m2
Fuerza en el pedal
200
N
µ,pad
0,41
Cálculo fuerzas en el pedal de freno y
repartidor de frenada
Cálculo distribución de presiones generadas
por las bombas de freno
Cálculo fuerzas lineales generadas en
cada pinza de freno
Cálculo fuerzas de fricción, contacto
disco-pastilla
Cálculo de pares de frenado generados
por el contacto disco-pastilla
Cálculo fuerza total de reacción entre el
vehículo y la calzada
CÁLCULO DESACELERACIÓN DEL
VEHÍCULO
CÁLCULO DISTANCIA DE FRENADO
Modelación del sistema de frenos
Configuración y partes del sistema de
frenos
Configuración y partes del sistema de
frenos
Configuración y partes del sistema de
frenos
Configuración y partes del sistema de
frenos
GRACIAS POR LA ATENCIÓN
ANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDA
Ansys 14.5 (Static Structural – Transient Structural –
Explicit Dynamics)
Ns = 4,33
ANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDA
•
•
•
•
•
•
•
•
Barra push-rod delantera
Barra push-rod trasera
Rocker delantero
Rocker trasero
Mangueta
Brazo de dirección
Barra de dirección
Acople de dirección