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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