UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

DISEÑO DE CHASIS 2.0 DE EQUIPO SOLAR USACH

PROPUESTAS Y OPTIMIZACIONES

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Área Mecánica Equipo Solar USACH

Sub Área Estructura

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Introducción

Equipo solar USACH es un grupo de estudiantes de la universidad de Santiago de Chile que

pretende realizar el primer auto solar de tela del mundo.

Conceptos como “Geometría variable”, “menor peso” y “ventilación” son algunos de las

prestancias que tendría este auto solar.

Los referentes para la utilización de esta técnica son los aviones ultraligeros y el auto de tela GINA

de la BMW. (Ver imagen 1 y 2).

Al elegir la “tela “para el fuselaje del auto, y no materiales compuestos como fibras de vidrio y

fibras de carbono, se optó por un chasis tubular.

El desarrollo e investigación de la óptima geometría y material del chasis continúan, es por eso

que el curso Diseño computarizado ha sido muy importante para la optimización de éste.

(Imagen 1, BMW GINA)

(Imagen 2, Ultraliviano hecho de tela)

Antecedentes

En el primer semestre del año 2011 equipo Solar USACH propuso un chasis tentativo para las

solicitaciones y aplicaciones que iba a ser sometida la estructura la cual fue entregada a los

alumnos de la asignatura “Diseño computarizado” y así se empezó con la investigación de un

chasis óptimo.

Los estudiantes coordinados por el profesor Alejandro Gutiérrez calcularon un chasis propuesto

por el equipo solar USACH y llegaron a una propuesta como curso que se presentará a

continuación.

Chasis propuesto por Equipo Solar USACH- área mecánica, primer semestre

2011

(Imagen 3, estructura propuesta por equipo Solar USACH- Primer semestre 2011)

(Imagen 4, cálculos Dinámicos en Programa Visual Nastran)

(Imagen 5, Calculo estático en estructura propuesta)

(Imagen 6, Estudio de deformación)

.

Propuesta de chasis de Alumnos de asignatura “Diseño computarizado”-

Primer semestre 2011

(Imagen 7, Chasis propuesto por Alumnos de Diseño computarizado Primer semestre de 2011)

(Imagen 8, Análisis de tensiones de geometría propuesta)

(Imagen 9, Análisis de desplazamientos de estructura propuesta)

Diseño de estructura final construida- Prototipo 1

Se confeccionó esta estructura por un intento de simplificar la geometría y triangulaciones

de la estructura propuesta anterior.

(Imagen 10, Alzado )

(Imagen 11, Planta)

(Imagen 12 , Isométrica)

(Imagen 13, Análisis tensional SolidWorks)

(Imagen 14, chasis construido)

(Imagen 15, Chasis construido)

(Imagen 16, Chasis pintado y con soldaduras pulidas)

(Imagen 17, Chasis pintado y con soldaduras pulidas)

Necesidades de equipo solar USACH- Área mecánica

Para el diseño y construcción del segundo prototipo se necesitan los siguientes requerimientos:

-Reducción de medidas de prototipo 1 en su ancho y otros.

-Mantener y generar puntos de sujeción para anclaje tela.

-Elección de material adecuado.

-Minimización de nodos (puntos donde confluyen dos o más tubos).

-Utilización de diámetros espesores adecuados.

-No debe tener una triangulación exagerada.

-No debe tener nodos con más de tres tubos que confluyan en el, es importante considerar que

no se cuenta con máquinas especializadas en generar “bocas de pescado” de geometrías tan

complejas. En la imagen(17) se puede ver el proceso de fresado para este tipo de geometrías.

-Debe soportar los requerimientos que exija la trayectoria de la competencia.

(Imagen 17, Fresado de tubo Acero A36 para nodo de estructura prototipo 1)

Material y criterios que se harán entrega de parte de equipo solar USACH

A) Diseño preliminar 3D en Solid Works y colaboración constante.

B) Se entregará informe realizado por alumnos de diseño computarizado primer semestre del 2011

como referencia.

C) Se entregará dibujo de chasis 3D que está construido.

D) Se cuenta con licencia de ANSYS 14 para el proyecto y se facilitará con previa coordinación con

equipo solar USACH.

Requerimientos específicos

A) Varios Dibujos de chasis con justificación del porqué de cada uno y señalando por qué se

modificó cada parte del propuesto por equipo solar USACH. **

B) Simular siguientes materiales:

1) Tubos de aluminio 6061T6 con nodos de FRP. (2.3mm espesor), la unión del aluminio con

………los nodos de FRP deben ser analizados usando remaches y/o pernos.

2) Estructura completa de FRP. (2mm espesor)

Estos dos casos deben ser simulados con tubos redondos de 1-1/4 de diámetro exterior y el

espesor especificado en cada caso.

5) Chasis de acero SAE 4130 con 2 pulgadas de diámetro externo y 1mm de espesor.**

C) Conclusiones

D) Cálculo de pesos y localización de puntos críticos.

E) Análisis de fatiga y conclusiones.

F) ¿Qué es mejor en este caso, un mayor diámetro exterior o mayor espesor?, considerando que la

minimización del peso es muy importante y solicitaciones de la carrera.

**Estos son los requerimientos más importantes para equipo solar USACH, ayudará bastante en

tomas de decisiones prontas. Dimensiones están sujetas a cambios en los próximos días

Consideraciones

El chasis es la estructura que absorberá la mayor parte de la energía por impactos y además

soportara todos los componentes tanto eléctricos, mecánicos, al mismo piloto y le deberá

proporcionar protección. El chasis debe asegurar largo, ancho, anclaje de la suspensión, la

dirección necesaria para un comportamiento estático y dinámico mínimos para asegurar una

competencia sin ningún contratiempo.

Se debe tener siempre en cuenta que la minimización de peso, nodos y metros lineales de tubos

es muy importante.

El presente informe esta sujeto a modificaciones, es por eso que es importante estar

constantemente hablando con el Director de área mecánica de equipo solar Usach Diego Bustos.

Nota

Cualquier duda o consulta de lo que se necesite equipo solar USACH está disponible, estos son

algunos correos:

Director de Área mecánica

Diego Bustos

Diego.Bustos@usach.cl

84346040

Director General

Gonzalo Pacheco

Gonzalored@gmail.com

94002759

El Chasis construido está disponible para que sea observado, medido y manipulado en el recinto

“Taller fábrica” de la Escuela de Arquitectura.

Se puede ir a ver de 11am a 5pm señalando que pertenecen al equipo solar USACH cualquier

problema se puede llamar a 94002759 (Gonzalo Pacheco) y solucionará el problema de acceso en

alguna eventualidad.