Bastidor de un automóvil

8/16/2019 Bastidor de un automóvil

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E.A.P. Ingeniería Mecánica –UNS

INTRODUCCIÓN

Se llama bastidor en los vehículos a aquella estructura rígida donde se fijan de una uotra forma, tanto la carrocería como los distintos elementos y grupos mecánicos quecomponen un vehículo (motor, elementos del sistema de transmisión, suspensión,etc.).

l bastidor de los vehículos, además de soportar el peso de todos estos elementos ypartes que componen a un vehículo automóvil, tambi!n deberá soportar lassobrecargas de uso que incluyen, además del peso propio de la carga que transporte yde los ocupantes del vehículo, las cargas dinámicas e inerciales originadas por elfuncionamiento de los distintos elementos y por el propio movimiento del vehículo.

l bastidor de un vehículo lo puede constituir un conjunto formado por dos elementoslongitudinales situados sim!tricamente a ambos lados del eje longitudinal del vehículo,llamados largueros, que están unidos transversalmente por medio de otras estructurasmás cortas, en n"mero variable, denominadas travesa#os.

l travesa#o de mayor inercia y resistencia (llamado a veces puente) suele montarseen la parte delantera del bastidor, con objeto de poder soportar tanto el motor como lasuspensión delantera del vehículo.

$unque ya se verán más adelante los distintos tipos de bastidores e%istentes paravehículos, la geometría de los bastidores convencionales suelen ser tal que se

presentan más estrechos en la parte delantera, a fin de permitir que las ruedasdireccionales puedan girar y poder mantener la misma rodada (distancia entre ruedas)que en las ruedas traseras.

&or otro lado, la mayor anchura del bastidor se suele situar en la parte trasera, y sirvepara distribuir el peso de la carrocería y la carga más cerca de las ruedas traseras, conobjeto de dar mayor estabilidad al vehículo. $demás, esta mayor anchura permiteofrecer tambi!n una mayor protección al vehículo en caso de impacto lateral.


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OBJETIVOS

'odelar un dibujo asistido por computadora del bastidor de un vehículo usando elsoft are de dise#o mecánico Solidworks.

GENERALIDADES

a primera pregunta que hay que hacerse es, *qu! es un +chasis o bastidor- ien, eningeniería la palabra +chasis , o bastidor, se refiere a un conjunto de elementos unidosde tal manera que forman una estructura +intraslacional , es decir, una estructuracompletamente rígida o considerada rígida.

sto trasladado al mundo del automóvil significa que el chasis de nuestro vehículoserá la estructura encargada de conectar las cuatro ruedas, recibir todas las cargas yesfuer/os, ubicar todos los componentes en la posición más ventajosa y además,hacer las veces de c!lula de seguridad o supervivencia, entendi!ndose por esta "ltimala parte del vehículo que se considerará +indeformable a efectos prácticos. $continuación unas figuras ilustrativas de lo que es un chasis0


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a diferencia fundamental es que son dos tipos de bastidores completamentediferentes. l modelo de arriba es el denominado chasis independiente, no todos sonasí pero en este observamos que está formado por largueros (las dos vigas queabarcan todo el largo del vehículo) y travesa#os (vigas colocadas en sentidotransversal a los largueros). ste chasis se llama independiente porque es el elementoportante de la carrocería, es decir, será el elemento que aguante todos los esfuer/os ytorsiones producidos por la marcha del vehículo, además de aguantar los impactosque pudieran ocurrir, y sostener el resto de elementos que componen nuestrovehículo. s muy com"n su uso en automóviles 1odo 1erreno, camiones y autobusespor su buena resistencia y sencille/ de dise#o, sufriendo pocos da#os en caso deimpacto. Sin embargo, no todo son ventajas, y los grandes inconvenientes de estemodelo son su peso, bastante alto, y sobre todo la forma de construcción hace que lassuspensiones no terminen de trabajar de la forma más correcta (ya lo e%plicar! mejor en el apartado de suspensiones), aunque hay otros modelos de chasis independiente,

que e%plicar! más tarde, que sí hacen trabajar mucho mejor a la suspensión delautomóvil.

l chasis de abajo es el considerado como chasis monocasco o carroceríaautoportante. a diferencia con el anterior estriba en que aquí la carrocería al completodel vehículo y el chasis son la misma cosa, es decir, la estructura es una especia de+todo en uno que hace las veces de elemento portante y elemento portado. Su uso se

justifica por la mayor ligere/a del conjunto, obteni!ndose buenos valores de rigide/torsional y resistencia. ste chasis a su ve/ hace que las suspensiones trabajen demanera más correcta y el vehículo sea más estable en toda condición de uso.

$ la hora de dise#ar un chasis se deben tener en cuenta ciertos factores cómo0

2 &eso.

2 3igide/ torsional (capacidad de soportar distintos 'omentos de 4uer/a).

2 3esistencia.

2 3esiliencia (resistencia al impacto).

2 Sencille/.

Bastidor (Vehícu o!

5n bastidor es la estructura principal compuesta por largueros y travesa#os queunidos forman el chasis del vehículo.


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"istoria

6urante a#os el chasis taly como se ha e%plicado

fue el "nico sistemaconstructivo para todos losvehículos. Sin embargo, apartir de los a#os 78(9itro:n ;1raction;) ysobre todo los


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• Ca&a U

•

9anal 9

l bastidor de canal, en forma de 9, es fuerte pero fle%ible> se emplea en camionesy en /onas de automóviles convencionales donde se necesita resistencia y ciertogrado de fle%ión y además es muy difícil de romper.

• 9aja cerrada

a construcción de caja se emplea en muchos bastidores convencionales, enespecial cuando se necesita resistencia adicional> la sección de caja se construyecon dos secciones de canal en forma de 9. os largueros de caja del bastidor sonhechos soldando dos vigas en ambos e%tremos para formar un tubo rectangular.

• 9anal 5

l dise#o de canal en forma de 5, por lo general en lata más ligera, se utili/a enlas carrocerías unitarias tipo monocasco, para formar los largueros inferiores, quese hacen al soldar por puntos un canal con cejas en el piso de la carrocería o en elpanel interno del pasarueda. n los diversos travesa#os se pueden utili/ar complementos tubulares y viguetas.

os bastidores los puede haber de diferentes metales como hierro principalmentepero, tambi!n en aluminio.


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Ti os de Bastidores Bastidor I&de e&die&te

os primeros dise#os de bastidores se basaban en el conjunto formado por doslargueros longitudinales laterales, fabricados de chapa laminada con perfilcajeado o en ;9;, enla/ados entre sí mediante travesa#os, constituyendo unabase sobre la que se montan los órganos mecánicos y la carrocería delvehículo. ste tipo de bastidor presenta una gran rigide/, por lo que hoy en díatodavía son ampliamente utili/ados en camiones de carga, furgones ligeros y envehículos todo terreno.

=abitualmente, cuando sobre el bastidor se han montado todos los elementosmecánicos del vehículo (motor, elementos del sistema de transmisión, suspensión,etc.), entonces a este conjunto se le denomina ;chasis;.

&or otro lado, se llama ;carrocería; o latonería a aquella otra parte del vehículo

sobre la que reposan los pasajeros o la carga, constituyendo la parte e%terior vistadel vehículo. s decir, la carrocería constituye la envoltura e%terna del vehículo,careciendo normalmente de funciones estructurales y de resistencia.

l tipo de bastidor independiente está constituido por una estructura o arma/ón deacero compuesta por dos largueros longitudinales unidos mediante travesa#ossoldados, atornillados o remachados, dispuestos transversal o diagonalmente.

ste conjunto así formado posee una elevada resistencia y rigide/, constituyendo labase sobre el que se montan los órganos mecánicos y tambi!n la carrocería delvehículo. 6e esta manera, el bastidor es la estructura encargada de recibir yabsorber todos los esfuer/os de fle%ión y torsión derivados del normalfuncionamiento del motor y de la marcha o movimiento del vehículo.


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os bastidores suelen dise#arse con diferentes formas y geometría, con objeto depoder adaptarse a las diversos requerimientos (resistencia, distribución especial decarga, fle%iones y torsiones elevadas...) en función de la tipología y uso del vehículodonde van a ser montados.

n este sentido y para mayor información, cabe destacar los siguientes modelos debastidores de tipo independiente0

• Bastidor e& co u)&a (o e& *+*!,

astidor en columna o en ;?; que recibe su nombre por la geometría quepresenta en forma de ?, comose puede ver en la figuraadjunta.

ste tipo de bastidor seestrecha por el centro,proporcionando al vehículouna estructura más rígida, queestá dise#ada para

contrarrestar los puntos de torsión elevada.

l travesa#o delantero en este tipo de bastidor suele ser muy robusto, con

objeto de poder servir para la fijación a los anclajes de las suspensionesdelanteras y elementos del motor.

Bastidor eri)-trico o #astidor eri)etra ,

l bastidor perim!trico o de tipo perimetral se utili/a en ciertos modelos deautomóviles y en algunas camionetas.

n este tipo de bastidor, los largueros soportan la carrocería del vehículo en suparte más ancha, ofreciendo así una mayor protección en caso de impactolateral.

&resentan una configuración escalonada detrás y delante de las ruedasdelanteras y traseras, respectivamente.

9on esta configuración, el bastidor permite formar una estructura de caja detorsión, que en caso de impacto frontal permite absorber gran parte de laenergía generada durante la colisión.


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$demás, con este tipo de bastidor, que es un poco más ancho, se consig/ue dotar alvehículo de una mayor estabilidad.

a sección central de este tipo de bastidor cuando se usa en automóviles ycamionetas ligeras está deprimida, a fin de conseguir un centro de gravedad más bajoy una menor altura total del vehículo, con lo que se consigue tambi!n una mayor estabilidad.

&or otro lado, los largueros suelen presentar una curvatura hacia arriba a fin de ofrecer mayor espacio para las suspensiones.

Bastidor de . ata/or)a

l tipo de bastidor de plataforma reali/a la función, como su propio nombreindica, de una plataforma portante y resistente.


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stá constituido por un chasis aligerado formado por la unión de variaschapas soldadas, generalmente mediante soldadura por puntos, formando elconjunto una base de rigide/ suficiente como para poder soportar los órganosmecánicos y posteriormente tambi!n la carrocería del vehículo.

n este caso, la carrocería del vehículo podrá unirse al bastidor o plataformamediante el empleo de dos t!cnicas posibles0

@ 5niones atornillada a la plataforma, o bien,@ Soldadura por puntos o uniones por remaches.

6ebido a la elevada rigide/ que proporciona la plataforma en este tipo debastidor, la carrocería puede ser más ligera, además de poder ser compuestade numerosos elementos desmontables que facilitan las labores de recambios ysustituciones en caso de desperfectos en alguna parte de la carrocería.

Carrocería Auto orta&te o 0o&ocasco

l sistema de carrocería autoportante, o tambi!n llamada carrocería monocasco,es la opción más empleada actualmente en la fabricación de automóviles, sobretodo en vehículos ligeros y turismos, debido a que supone una reducciónimportante en el peso del vehículo, le dota de mayor fle%ibilidad y es mucho másbarato su producción en serie.

as carrocerías autoportantes o monocasco parten del concepto de conformar unaestructura metálica envolvente constituida por la unión de elementos de chapa dediferentes formas y espesores, de manera que se consigue formar una cajaresistente que se soporta a sí misma y a los elementos mecánicos que se fijensobre ella.

n este caso, casi todas laspie/as que conforman lascarrocerías monocasco van aestar unidas por medio depuntos de soldaduraprincipalmente, aunque puedane%istir dise#os donde gran partede componentes se unen por medio de uniones atornilladaspara hacer más fácil las laboresde sustitución o de reparaciónde desperfectos.


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ntre sus ventajas se encuentran0

9entro de gravedad bajo.ajo peso.

Aran rigide/.&ocas vibraciones y ruidos.

arga vida "til.'enor mano de obra para la fabricación.&ie/as enla/adas con soldadura roboti/ada.6ise#o adecuado para la fabricación en serie.&osibilidad de crear /onas fusibles que absorban gran cantidad deenergía ante un impacto, protegiendo a los tripulantes.

n la siguiente figura se muestra la estructura básica o casco de un automóvilmoderno, en !l se aprecian las siguientes pie/as estructurales0

argueros delanteros inferiores y superiores.'áscara frente.&arallamas.&arantes delanteros, central y traseros.Bócalos.

argueros traseros

Bastidor tu#u ar

l bastidor tubular forma una estructura en forma de celosía o perimetral a partir de elementos o barras tubulares que pueden tener secciones circulares,ovaladas o cuadradas.

ste tipo de bastidor nace de la necesidad de obtener estructuras más ligeras yesbeltas. Son estructuras de tipo celosía principalmente, dando lugar a unconjunto muy rígido y ligero.9omo se aprecia en la figura adjunta, el bastidor tubular se constituye por unarma/ón de tubos soldados entre sí que adopta la forma de una especie de

jaula. $ este entramado se anclan, directamente o a trav!s de un sub2bastidor, elresto de elementos del automóvil.


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l elevado costo para la fabricación de este tipo de bastidor hace que su uso selimite a peque#os vehículos de competición o algunos prototipos de automóvilesque por alguna circunstancia requieran una gran reducción de peso.

Bastidor de Tu#o Ce&tra

ste tipo de bastidor está formado por un tubo central de sección rectangular,de apro%imadamente C< cm por DE cm. $delante se bifurca para dar cabida almotor y caja, mientras que atrás para soportar la suspensión.

s una estructura muy rígida. s necesario agregar una estructura e%tra parasoportar la carrocería, butacas, accesorios etc.

$ continuación se adjunta un esquema de este tipo de estructura.

ES.ECI1ICACIONES T2CNICAS

l dise#o de bastidores es en gran medida un arte ya que requiere de acomodar loscomponentes de máquina, pudiendo colocar los soportes necesarios dejando espaciospara el montaje y el acceso al mantenimiento.

Re3uisitos T-c&icos4

%isten requisitos t!cnicos que deben ser satisfechos para el dise#o como para laestructura> dentro de los parámetros de dise#o más importantes están0

1. 3esistencia0 deberá resistir a todos los esfuer/os de tracción y de corte con elfin de evitar rupturas en el arma/ón

2. $specto0 deberá verse bien a los ojos, la est!tica es muy importante.3. 3esistencia a la corrosión0 debe de utili/arse materiales que soporten la

corrosión por muchos a#os, para así e%pandir su vida "til tomando en cuentaaspectos específicos sobre el clima y el lugar donde esta va a operar.

4. 1ama#o0 el tama#o deberá ser el adecuado al componente de máquina o

máquina que será cubierta.5. $tenuar la vibración0 la estructura deberá impedir la vibración de loscomponentes que estás dentro de esta, pues la vibración altera elfuncionamiento correcto de las partes y puede ocasionar la ruptura de la mismaestructura o de los componentes o partes instaladas sobre la arma/ón.

6. 3igide/0 la estructura deberá ser rígida para conseguir la protección del ser humano y de las mismas partes. Fue al manipular la estructura o ya enfuncionamiento la máquina, esta arma/ón no sufra deformaciones.

7. 9ostos de fabricación0 el costo es muy importante debido a que un dise#o muycaro es poco rentable, y al contrario, un dise#o muy barato pone en duda lacalidad.

8. &eso0 el peso de la estructura es un factor importante porque puede afectar laeficiencia del dise#o de una máquina y hasta de poder manejarla. &esos bajos


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no serían los recomendables para esfuer/as de tracción y corte muy altos.&esos altos no serían recomendables para su manejo o instalación.

9. 3educción de ruido0 cuanto menos ruido mejor será para los operarios de lasmáquinas y en general de todas las personas, ya que hay leyes que regulan la

cantidad de sonido que una empresa pueda emitir.10. Gida "til0 depende de algunos los factores anteriormente descritos y al final detodo es el más importante, pues el dise#o y fabricación correctos da comoresultado una longeva vida "til para la estructura o arma/ón> sin embargo estadebe de ser sujeta a estimado de la vida "til total de la máquina, ya que eldise#ar arma/ones o partes que tengan una e%cesiva duración indica queaumentara el costo, y al final no se le sacara provecho a esta inversión.

1actores a to)ar e& cue&ta4

$ntes de iniciar un proyecto de dise#o de un bastidor, se debe tomar en consideraciónlos siguientes factores0

1. 4uer/as que ejercen los componentes de la máquina a trav!s de los puntos demontaje como cojinetes, pivotes, abra/aderas y bases de otros elementosmecánicos

2. 'anera en que se va a soportar la propia estructura

3. &recisión del sistema> defle%ión permisible de los componentes

4. 9antidades que se van a producir e instalaciones disponibles

5. 6isponibilidad de herramientas analíticas como análisis de tensiones por computadora y análisis e%perimental de tensiones

6. 3elaciones con otras máquinas, muros y demás

0ateria es ara e dise5o #astidores4

as propiedades de resistencia y rigide/ del material resultan de primordial

importancia> el acero se clasifica con resistencia muy alta si se le compara con otrosmateriales para fabricar arma/ones> Sin embargo, es mejor tomar en cuenta algo más


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que solo resistencia a punto cedente, resistencia má%ima a esfuer/o de tracción oresistencia debida a la durabilidad.

l dise#o se puede reali/ar con varios materiales a fin de evaluar el rendimientogeneral, la ra/ón de resistencia a densidad es susceptible de originar una selección dematerial diferente> es por eso que se utili/a el aluminio, titanio y materialescompuestos en aeronaves, vehículos aeroespaciales y equipo para transporte.

a rigide/ de una estructura o arma/ón suele ser el factor determinante, y no laresistencia> esta rigide/ es indicada por el coeficiente de elasticidad.

Su6ere&cias de dise5o ara resistir a / e7i'&

H I & 7 J K L

& I carga

I longitud entre soportes

I módulo de elasticidad del material de la viga

L I momento de inercia de la sección transversal de la viga

K I un factor que depende de la manera en que se carga y se soporta

n la ecuación la carga y la longitud deben mantenerse peque#as y los valores e Ideben ser grandes.

&ara que el dise#o sea resistente a la fle%ión se debe tomar las siguientessugerencias0

1. 'antener la longitud de la viga tan corta como sea posible y colocar cargascerca de los soportes

2. 'a%imi/ar el momento de inercia de la sección transversal en el sentido de ladefle%ión. sto se puede lograr colocando la mayor parte del material lejos deleje neutral de fle%ión


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3. 5tili/ar un material cuyo módulo de elasticidad sea alto

4. 6onde sea posible utili/ar e%tremos fijos para la viga

5. 9onsiderar la defle%ión lateral además de la defle%ión en el sentido principal dela carga. 1ales cargas se encontrarán durante la fabricación, manejo,embarque, uso inadecuado o golpes accidentales.

6. valuar en el dise#o final la resistencia y rigide/

7. &roporcionar apuntalamiento rígido en las esquinas de estructuras oarma/ones abiertos

8. 9ubrir la sección abierta de un arma/ón o estructura con un material laminado

para resistir la distorsión (refuer/o mediante entrepa#os)

9. 9onsiderar una construcción tipo armadura o entramado para obtener rigide/estructural con miembros de poco peso

10. 5tili/ar riostras o apuntalamientos diagonales para dividir secciones en partestriangulares, una forma inherentemente rígida

11. 5sar montantes de refuer/o para paneles de gran tama#o a fin de reducir lavibración y el ruido

12. $gregar riostras o apuntalamientos donde se aplican cargas o en los soportespara ayudar a transferir las fuer/as hacia miembros adyacentes

13. 1ener cuidado con los miembros que soportan cargas provistos de rebordese%tendidos que pueden colocarse en compresión. &uede provocarse pandeo anivel local (desgarramiento o inestabilidad local)

14. 9olocar las cone%iones en puntos de baja tensión

Sugerencias para dise#ar miembros de manera que resistan la torsión

1 I torque aplicado o momento de torsión

I longitud a lo largo de la que act"a el torque

A I módulo de elasticidad ante esfuer/o de corte de material


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Bi# io6ra/ía

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https://es.wikipedia.org/wiki/Bastidor_(veh%C3%ADculo)http://es.slideshare.net/efrain1-9/estructura-del-vehiculo-14107401http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/8846/1/AC-ESPEL-MAI-0479.pdfhttp://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4983/fichero/2+Calculos+Mecanicos%252FCapitulo+2+Calculo+del+bastidor+V3.pdfhttp://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4983/fichero/2+Calculos+Mecanicos%252FCapitulo+2+Calculo+del+bastidor+V3.pdfhttp://duverdt.blogspot.pe/2013/11/estructura-metalica-del-automovil.htmlhttp://www.banrepcultural.org/node/92120http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn14.htmlhttp://www.elchapista.com/chasis_carrocerias_vehiculos.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/16174422/Transmision-1era-parte.htmlhttp://www.brildor.com/bordado/bastidores-para-bordado/bastidores-planos.htmlhttp://www.zonacrawling.com/foros/viewtopic.php?f=1&t=564http://es.slideshare.net/efrain1-9/estructura-del-vehiculo-14107401http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/8846/1/AC-ESPEL-MAI-0479.pdfhttp://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4983/fichero/2+Calculos+Mecanicos%252FCapitulo+2+Calculo+del+bastidor+V3.pdfhttp://bibing.us.es/proyectos/abreproy/4983/fichero/2+Calculos+Mecanicos%252FCapitulo+2+Calculo+del+bastidor+V3.pdfhttp://duverdt.blogspot.pe/2013/11/estructura-metalica-del-automovil.htmlhttp://www.banrepcultural.org/node/92120http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn14.htmlhttp://www.elchapista.com/chasis_carrocerias_vehiculos.htmlhttp://www.taringa.net/posts/autos-motos/16174422/Transmision-1era-parte.htmlhttp://www.brildor.com/bordado/bastidores-para-bordado/bastidores-planos.htmlhttp://www.zonacrawling.com/foros/viewtopic.php?f=1&t=564https://es.wikipedia.org/wiki/Bastidor_(veh%C3%ADculo)

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