Diseño de La Estructura Tubular y Componentes

7/25/2019 Diseo de La Estructura Tubular y Componentes

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CAPITULO VII

INGENIERIA DEL PROYECTO

7.1 CARACTERSTICAS DEL MODELO A CONSTRUIR

A continuacin se detalla ciertas especificaciones de este vehculo, poniendoespecial atencin a aquellas que son importantes en el diseo del chasis,especialmente se analizarn las dimensiones generales del vehculo, as como ladistribucin general de pesos que ste tendr. El modelo del bastidor susdimensiones a fabricarse es de creacin propia, diseado para la distraccin desus ocupantes en paseos por el campo o la pla a, por lo tanto no se quiere incluir en ning!n tipo de competicin.

El modelo seleccionado "#igura $% es un vehculo con capacidad para & personas,suspensin independiente en las ' ruedas motor ubicado en la parte posterior( laforma apariencia es atractiva al p!blico en general especialmente al que buscaalgo novedoso funcional.

Figura 1 . )rototipo a disearse en el pro ecto de grado

7.1.1. Parme r!" #u$%ame$ a&e" 'ara %e#i$ir e& (e)*+u&!

En la *abla $ se indica las dimensiones apro+imadas del vehculo estructural.


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Ta,&a 1. imensiones principales apro+imadas del vehculo estructural

CARACTERISTICAS DIMENSIONES -mm-ongitud *otal & /0

Ancho *otal $1/0

Altura *otal desde el suelo $'00istancia entre e2es Apro+. &$003a anterior $'103a posterior $/00

istancia al piso 4ugg 5 suelo &/05600

7.1./. Di" ri,u+i0$ ge$era& %e 'e"!"

En la *abla & se puede observar los pesos ms significativos del vehculo biplaza los agrupamientos menos importantes "accesorios%, con la finalidad de conocer lamanera ms fiable la situacin del centro de gravedad del vehculo.

Ta,&a /. istribucin apro+imada del peso de los elementos del vehculo

PESO ESTIMADO DEL VE ICULO -SIN OCUPANTES NI COM2USTI2LE 3g)eso total de la estructura tubular 1/)eso total del con2unto ca2a 7 motor 5 corona 10)eso total de las ruedas &/)eso total del depsito de combustible &)eso de los amortiguadores &0

)eso total chapas de la carrocera &0)eso total de las partes mecnicas, accesorios elctricos equipamiento

68

)eso total de los platos de suspensin &0)eso de los asientos &0

SUMA & 0)eso total de los ocupantes $'0)eso total del combustible "depsito lleno% $0)eso del vehculo sin ocupantes & 0

PESO TOTAL '&0

7./. CRITERIOS TECNICOS PARA LA DETERMINACION DEL TIPO DE C ASIS


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7./.1. Dime$"i!$e" +!r'!ra&e"

-os puntos de referencia en las dimensiones corporales son la cadera, la rodilla, eltaln, el hombro el codo( las longitudes principales son las del antebrazo,

brazo, torso, muslo, pierna pie( otras dimensiones importantes es la distanciavertical entre el piso cadera la dimensin cabeza5habitculo se debe considerar usando un casco cu a separacin mnima es de $&, cm.6

En la *abla 6 se manifiestan las medidas de una persona de $,80 m de altura conun peso de / 9g.

Ta,&a 4. :edidas del piloto percentil ;/<

NOM2RE VALOR ES5UEMA-ongitud del pie. 60cm

-ongitud del pie con laspiernas ;0=-ongitud de la pierna /6cm-ongitud del muslo /$cm

Altura al piso de la cadera &0cm-ongitud del torso //cm>nclinacin del torso respectoa la vertical

$/=

-ongitud del antebrazo 6/cm>nclinacin del antebrazo

respecto a la vertical

$0=

-ongitud del brazo 60cmimetro del casco 6/cm

7.4. DIMENSIONAMIENTO

7.4.1. U,i+a+i0$ %e& +e$ r! %e gra(e%a% -C.G 6

?e debe determinar el centro de gravedad "#igura &% con respecto a los e2es con elvehculo horizontal. )ara ello se determina el peso total del vehculo el pesosobre cada uno de los e2es, delantero P% posterior P' . -uego se aplicamomentos sobre uno de los e2es se obtiene las distancias a , del centro degravedad .

Figura / . @bicacin del centro de masa en el prototipo


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Pd(a +b )= Pb $

a +b= L= Batalla &

Pd = Pb L

Pp = P a L 6

D0$%e

) )eso del vehculo "9g%)d )eso e2e delantero "9g%)p )eso e2e posterior "9g%a istancia entre )d ) "m%b istancia entre )p ) "m%- 4atalla "m%

El clculo de la distancia , se realiza de igual manera tomando ahora los pesosde los lados del vehculo aplicando la ecuacin de momento. )ara ladeterminacin de la altura, se utiliza como dato el ngulo de inclinacin entre $/= a60=, aplicando la ecuacin '.

H = P( Rn (tan )+b) Pp (a +b)

Pt an '

ndeBC altura del piso al punto del centro de gravedad Dm


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F Angulo de inclinacin de la carrocera DgradosGn Gadio del neumtico 0.& ; m

7.4./. Di" ri,u+i0$ e" i+a %e 'e"!" e$ '!"i+i0$ )!ri8!$ a& 9

Homo se trata vehculo de motor posterior propulsin el reparto de cargas idealserB

5 AdelanteB '0< 5 AtrsB 10c >nercia de la columna "cm' %>A >nercia del arco "cm' %- istancia entre columnas "m%C Altura de la columna "m%

-as inercias se eliminan porque son iguales


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= L"

= 1,162 m0,96 m

= 1,22

Gelacin de alturas arco5columna "R%.

0 = L" &6

ondeB

% Altura del arco Dm" Altura de la columna Dm

0 = 0,1 m0,96 m= 0,105

Honstante que modifica la curvatura del arco principal "A%.

0 21 +0,8

! = 1,5 (0 )&'

1,220,105 2

1 +0,8

! = 1,5 ( 1,220,105 )

Honstante que modifica la altura del arco principal-C .

0 21 +0,8

C = 3 +1,5 ()&/

1,220,105 21+0,8

C = 3 +1,5 (1,22 )


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#actor que modifica altura luz del arco-F .

1 = 12 (2 + ) 4 ! (3 2 0 ) &1

1 = 12 (2 +1,22 ) 41,35 (3 21,220,105 )= 23,82

-as constantes encontradas anteriormente se utilizarn para calcular losmomentos fuerzas sobre el arco.

7.=.4./. M!me$ !" > #uer8a" 'r!%u+i%a" "!,re e& ar+! %e,i%! a &a +arga(er i+a&

)ara el clculo de los momentos en los diferentes puntos del arco principalrealizamos los clculos siguientesB

:&, :' :omentos flectores en los puntos & ' del arco principal.

) 2 = ) 4= 1v arco L

4 1 (6 5 !0 ) &

) 2 = ) 4= 4668 N 1,162 m1,22423,82

(6 51,350,105 )

) 2 = ) 4= 367,8 Nm

?e calcula los cortantes en los puntos $ /.

H 1 = H 5 = 1v arco L

4 1" (6 5 !0 ) &8

H 1 = H 5 = 4668 N 1,162 m1,22423,82 0,95 m

(6 51,35 0,105 )

H 1 = H 5 = 622 N


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?e calcula los momentos flectores en los puntos $ /.

) 1 = ) 5 = ) 2 + H 1 (" ) &;

) 1 = ) 5 = 367 . 8 Nm+622 N (0,95 m)= 254 Nm

7.=.4.4. C&+u&! %e &a "e++i0$ %e& 'er#i& u,u&ar

En la *abla se muestra los valores de momentos flectores generados en losdiferentes puntos del arco principal.

Ta,&a 7. :omentos del arco principal

CARGA VERTICAL F( 6== NPUNTOS C"K% :"Km%

1 1&&K &/'Km

/ 61 ,8Km

6 61 ,8Km9 1&&K &/'Km

>mponindose un valor de factor de seguridad &, para encontrar el esfuerzo m+imo al que estar sometido.

( max =*+

= 315 )Pa2

= 158 .5 )Pa

?e realiza el clculo de la seccin de inercia de un material tubular.

*xx , 367 .8 Nm158,5 )Pa

= 02,3 cm3

El material a utilizarse deber ser superior al valor encontrado.


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)ara este clculo se escoge una seccin de tubo redondo seg!n un catlogo deperfilera, tenemos el perfilB dimetro $ ST con espesor de & mm ?++ $,;/cm6.En este caso se utiliz un material de menor seccin al requerido, debido a que elsiguiente material vara demasiado su seccin, aumentado considerablemente el

peso.

( max = 367,8 Nm

1,95 - 10 6 m3= 188,6 )Pa

)or lo tanto despe2ando de la ecuacin, se obtieneB

= *+( max

= 315 )Pa98 .3 )Pa

= 3,22

e acuerdo al valor del $. , se determina que el perfil seleccionado resiste el esfuerzo.

7.=.6. Cr! ui" %e& +)a"i" '&a$! /D

?e realiza un esquema de la forma del bastidor "#igura $/%, con sus medidas ngulos reales, utilizando las herramientas bsicas de dibu2o.

Figura 19. Esquema del bastidor principal &

7.=.9. Tra8! %e e&eme$ !" '&a$! 4D

En esta etapa se traza el resto elementos al bastidor conformando el habitculo refuerzos, dibu2ando en 6 planos ubicando las medidas reales "#igura $1%.


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ebe revisarse la correcta unin entre vrtices de los elementos, basndose en unplano de referencia.

Figura 1=. *razado del resto de elementos 6

Figura 17. :odelo de estructura terminado

Hlculo de la m+ima presin normal ")a%.


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Pa =( Td(2 2 2 1 )% ri(ro 2 ri 2)

)

260

Pa =

( 209,2 Nm(136 44 )3

180 0,330,045 m(0,07 m2 0,045 m2)

)

2

Pa = 1,52 )Pa (220,4 Psi )

5 )or lo tanto la presin m+ima calculada no sobrepasa los '00 )si.

Hlculo de la fuerza de accionamiento "#ac.%

1ac = (2 2 2 1 ) Pari(ro ri ) 6$

1ac = (136 44 )3 180

1,52 N m20,045 m(0,07 m 0,045 m)= 2745,7 N

7.7. DISTRI2UCION Y TRANSFERENCIA DE CARGAS

7.7.1. A$&i"i" %e +arga" re'ar i%a"

-a distribucin esttica de cargas es la cantidad de peso del vehculo soportadopor las ruedas traseras comparadas con el soportado por las ruedas delanteras,mientras el vehculo se encuentra en reposo. Actualmente es aceptable que en lama ora de vehculos de traccin trasera, se desea tener una distribucin depesos del 10< al 1/< en las ruedas traseras, con el ob2etivo de incrementar lacapacidad de traccin, reducir la carga en las ruedas delanteras reducir lacantidad de fuerza de desgaste de las ruedas delanteras en las curvas.

Figura 1 . istribucin Esttica de pesos en estado de reposo


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7.7./. Tra$"#ere$+ia L!$gi u%i$a& %e Carga e$ e& 'r! ! i'! u,u&ar

-a ma or cantidad de transferencia longitudinal de carga ser hacia al e2edelantero, en donde se enfoca ma or atencin para el diseo, se la encontrar almomento que el vehculo est descendiendo por una pendiente ademsrealizando una frenada brusca.

)ara el clculo se estima una pendiente de '0 grados una desaceleracin de 0.8g a $g.Hon estos datos se obtiene la carga soportada por el e2e delantero, "condicionese+tremas de mane2o%.

*ransferencia -ongitudinal de Harga en )endientes (TLCp %B

TLCp=( Pt sen4 ) H

L 6&

ndeB

)t peso total '&0 9gC altura del centro de gravedad 0,'$m- 4atalla &,$m

TLCp= (420 kgsen 40 )0,41 m2,1 m

TLCp= 52,71 kg

*ransferencia -ongitudinal de Harga por frenado en pendientes " TLCf)B


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TLC% = a Pt H L 66

ondeB

a esaceleracin 0,8gp )eso total '&09gC Altura del centro de gravedad 0,'$m- 4atalla &,$m

TLC% = 0,8420 kg041 m2,1 m

TLC% = 65,6 kg

*otal de carga transferida (CT %.

CT = TLCp +TLC% 6'

CT = 52,71 kg+65,6 kg

CT = 118,31 kg

5 *otal de carga transferida "H*%

CT = TLCp +TLC% 6/

CT = 52,71 kg+65,6 kg

CT = 118,31 kg

5 Harga soportada por el e2e delantero "Hd%. -a carga soportada por el e2edelantero es la carga en posiciones de reposo ")dB $18,6$9g% ms eltotal de carga transferida.

Cd = Pd +CT 61

Cd = 168 kg+118,31 kg


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Cd = 268,31 kg

5 Harga soportada por el e2e posterior "Hp%. -a carga soportada por el e2eposterior es la carga de condiciones de reposo ")pB &/&9g% menos eltotal de carga transferida.

Cp= Pp CT 6

Cp= 252 kg 118,31 kg

Cp= 133,69 kg

CAPITULO DE EVALUACION

A"'e+ ! +$i+!

?in pro ectoB Uue ocurre sin pro ectoHon pro ectoB que ocurre con el pro ecto

A"'e+ ! e+!$0mi+!

$% Honsto del chasis

:aterialesHonstruccin"proformas de las partes mas importantes%

&% Homparacin

Aspecto social Aspecto ambiental

HA)>*@-V / HVKH-@?>VKE? W GEHV:EK AH>VKE?

4alance general comparacin con los resultados que habamos planeado.

HVKH-@?>VK GE-AH>VKA A HVK E- )GV4-E:A

5-os problemas que ocurren son generadas por el chasis


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HVKH-@?>VKE? E AH@EG V A -V? V4XE*>3V? E?)EHY#>HV?5solucin al mal diseo radica en un me2or diseo de acorde a las necesidades5en el diseo se deben tomar en cuenta las cosas que se consideraros en laingeniera del pro ecto. especifico las caracteristicas5el ensambla2e del chasis debe tomar en cuenta estos aspectos que se han

identificadoHVKH-@?>VKE? GE-AH>KVA A? HVK -A E3A-@AH>VK

En funcin del anlisis tcnico econmico realizado se conclu e que muestra eindica tales resultados se conclu e la conveniencia factibilidad del presentepro ecto.

Hotizar en el mercado otro chasis similar de las mismas condiciones

GEHV:EK AH>VKE??EL@>G -A >:)-E:EK*AH>VK )AGA -V H@A- ?E GEHV:>EK A 4@?HAG#@KH>VKA:>EK*V

Aplicar la investigacin con el estudio aplicacin de materiales siteticos.

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