“ 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 SUSPENSIÓNSISTEMA 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 SUSPENSIÓNOBJETIVOS SISTEMA DE SUSPENSIÓN

• Garantizar un comportamiento dinámico óptimo del vehículo.

• Cumplir con las restricciones impuestas por el reglamento del la fórmula SAE 2012.

• Enmarcar los objetivos generales del diseño del vehículo.

EJE DELANTEROEJE DELANTERO

EJE TRASEROEJE TRASERO

CONFIGURACIÓN PUSH-RODCONFIGURACIÓN PUSH-ROD

DIMENSIONAMIENTO SISTEMA DE DIMENSIONAMIENTO SISTEMA DE SUSPENSIÓNSUSPENSIÓN

ALTURA DE CENTRO DE MASA NO ALTURA DE CENTRO DE MASA NO SUSPENDIDASUSPENDIDA

EJE DELANTERO

EJE TRASERO

ALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDADALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD

EJE DELANTERO

EJE TRASERO

DISTANCIA DE EJES RESPECTO AL DISTANCIA DE EJES RESPECTO AL CENTRO DE GRAVEDADCENTRO DE GRAVEDAD

FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO DE LA SUSPENSIÓNLA SUSPENSIÓN

LÍMITE VELOCIDAD DE VUELCOLÍMITE VELOCIDAD DE VUELCO

VELOCIDAD LÍMITE DE VUELCO VELOCIDAD LÍMITE DE VUELCO CRÍTICASCRÍTICAS

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 CONFIGURACIÓN Y PARTES DE LA SUSPENSIÓNSUSPENSIÓNNEUMÁTICO MANGUETA

CONJUNTO MUELLE-AMORTIGUADOR

SUSPENSIÓN TRASERA

BARRA ESTABILIZADORA

RÓTULA

BUJE

SISTEMA DE DIRECCIÓNSISTEMA DE DIRECCIÓN

CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN

OBJETIVO DE DIRECCIÓN

GEOMETRÍA DE DIRECCIÓN

CÁLCULOS DE DIRECCIÓN

OBJETIVO DEL SISTEMA DE DIRECCIÓNOBJETIVO DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN

• Permitir el control direccional suficientemente preciso para realizar trazado en curvas, bajo solicitaciones laterales extremas

GEOMETRÍA DE LA DIRECCIÓNGEOMETRÍA DE LA DIRECCIÓN

CÁLCULO ÁNGULOS DE DERIVACÁLCULO ÁNGULOS DE DERIVA

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DIRECCIONALDIRECCIONAL

FUERZAS LATERALES

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DIRECIONALDIRECIONAL

DERRAPE EN CURVADERRAPE EN CURVAACELERACIÓN MÁXIMA EN CURVA

VELOCIDAD MÁXIMA EN CURVA

CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL SISTEMA DE DIRECCIÓNSISTEMA DE DIRECCIÓN

VOLANTE MECANISMO DE LIBERACIÓN COLUMNA DE DIRECCIÓN

JUNTA UNIVERSAL

CREMALLERA

MANGUETA DELANTERA

SISTEMA DE FRENOS SISTEMA DE FRENOS

SISTEMA DE FRENOS

OBJETIVOS

PROCESO DE DISEÑO

CONFIGURACIÓN Y PARTES DEL SISTEMA DE FRENOS

Objetivo del sistema de frenosObjetivo 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 frenosProceso de diseño del sistema de frenos

CÁLCULO DE TRANFERENCIA DE PESOS

DISEÑO DEL SISTEMA DE FRENOS

CÁLCULO FUERZA DE FRENADO

CÁLCULO PAR DE FRENADO

DATOS DEL VEHÍCULOPESO

DIMENSIONAR DEL DISCO DE FRENADO

CÁLCULO FUERZAS EN EL PEDAL DE FRENO Y REPARTIDOR DE FRENADA

CÁCULO DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES GENERADAS POR LAS BOMBAS DE FRENO

R

DIMENSIONAR COMPONENTES

PEDAL DE FRENO REPARTIDOR DE FRENADA DIÁMETRO PISTÓN BOMBA

DIÁMETRO PISTÓN MORDAZAS

•

Proceso de diseño del sistema de frenosProceso de diseño del sistema de frenos

DESACELERACIÓN 1,6 – 2 G´s

SISTEMA DE FRENOS

SI NO

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

R

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 Configuración y partes del sistema de frenosfrenos

Configuración y partes del sistema de Configuración y partes del sistema de frenosfrenos

Configuración y partes del sistema de Configuración y partes del sistema de frenosfrenos

Configuración y partes del sistema de Configuración y partes del sistema de frenosfrenos

GRACIAS POR LA ATENCIÓNGRACIAS POR LA ATENCIÓN

ANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDAANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDA

Ansys 14.5 (Static Structural – Transient Structural – Explicit Dynamics)

Ns = 4,33

ANÁLISIS DE INGENIERÍA ASISTIDAANÁLISIS 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