Universidad Carlos III de Madrid Escuela Politcnica Superior

Departamento de Ingeniera Mecnica

Diseo, Anlisis Dinmico Y Modelado Del Tren Delantero De Un Car Cross

Proyecto de Fin de Carrera

Ingeniera Tcnica Industrial: Mecnica

Autor: D. David Juberas Fernndez

Tutor: Dr. D. Juan Carlos Garca Prada

Septiembre 2011

Diseo, anlisis dinmico y modelado del tren delantero de un Car Cross

David Juberas Fernndez 1

Agradecimientos

En primer lugar, quiero agradecer a mis amigos ms cercanos: Jos Lus, Antonio, Dani B., Dani

R., Edu, Miky , Trek, Alex, Diego, el aguantar mis agobios con los exmenes, haber compartido

tantas horas de estudio en las bibliotecas, y el apoyarme en los momentos en los que

realmente les he necesitado.

A Esther que ha estado conmigo todo el tiempo desde que nos juntamos hace media carrera y

con la que he compartido tanto.

A mis compaeros de proyecto, Alberto Jimnez y Javier Martn por sus consejos y

aportaciones.

Sin olvidar a lvaro Garca y Juan Carlos Garca Prada, del departamento de mecnica, por

permitirnos y ayudarnos a llevar a cabo este proyecto.

Y por ltimo, dar las gracias a mis padres por la confianza que han depositado en m y por todo

el esfuerzo y los empujones que me han dado para sacar adelante mis estudios.

Especialmente a mi padre que no ya no est aqu para verme terminar y exponer el proyecto,

pero s que estara orgulloso; no sabes cunto echo de menos tus consejos!.

Diseo, anlisis dinmico y modelado del tren delantero de un Car Cross

David Juberas Fernndez 2

Contenido Contenido ...................................................................................................................................... 2

ndice de figuras ............................................................................................................................ 4

ndice de tablas ............................................................................................................................. 8

1. Objetivos y motivacin .......................................................................................................... 9

2. Introduccin ........................................................................................................................ 11

2.1. Vehculos Buggy y Car Cross ........................................................................................ 11

2.2. Competicin de Autocross .......................................................................................... 14

2.3. Ruedas y neumticos .................................................................................................. 17

2.4. Sistema de suspensin ................................................................................................ 23

2.5. Sistema de direccin ................................................................................................... 34

2.6. Geometra del conjunto direccin-suspensin ........................................................... 35

2.7. Normas de la RFDA que afectan a este proyecto ........................................................ 40

2.8. Conceptos tcnicos sobre vehculos ........................................................................... 41

3. Metodologa del proyecto ................................................................................................... 43

3.1. Chasis de partida ......................................................................................................... 45

3.2. Diseo de parmetros y geometras del tren delantero ............................................. 47

3.3. Modelado de las piezas ............................................................................................... 67

3.3.1. Modelado de la suspensin................................................................................. 67

3.3.2. Modelado de la direccin .................................................................................... 76

3.3.3. Conjunto ensamblado de los sistemas de suspensin y direccin ..................... 83

3.4. Anlisis dinmico ......................................................................................................... 84

3.4.1. Parametrizacin del modelo dinmico inicial en Carsim .................................... 90

3.4.2. Definicin de ensayos........................................................................................ 104

3.4.3. Ensayos para el tarado de las suspensiones ..................................................... 111

3.4.4. Ensayos para el ajuste del ngulo de cada de la suspensin delantera ........... 131

4. Resultados ......................................................................................................................... 139

4.1. Caractersticas finales del vehculo ........................................................................... 139

4.2. Ensamblado del conjunto .......................................................................................... 140

4.3. Tarado de suspensiones ............................................................................................ 142

4.4. Ajuste del ngulo de cada delantero ........................................................................ 146

5. Conclusiones...................................................................................................................... 150

5.1. Sobre el tarado de las suspensiones ......................................................................... 150

Diseo, anlisis dinmico y modelado del tren delantero de un Car Cross

David Juberas Fernndez 3

5.2. Sobre el ajuste del ngulo de cada ........................................................................... 150

5.3. Observaciones ........................................................................................................... 150

6. Presupuesto ...................................................................................................................... 152

6.1. Presupuesto del chasis .............................................................................................. 152

6.2. Presupuesto de la suspensin delantera .................................................................. 153

6.3. Presupuesto del Car Cross completo ........................................................................ 155

6.4. Estudio de rentabilidad ............................................................................................. 156

7. Trabajos futuros ................................................................................................................ 157

8. Referencias ........................................................................................................................ 157

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ndice de figuras Figura 1. Partes fundamentales de las que se compone un car cross .......................................................... 9

Figura 2. Dune buggi .................................................................................................................................. 11

Figura 3. Sand buggy o Sandrail ................................................................................................................. 12

Figura 4. Imagen Car Cross "Piranha" ........................................................................................................ 13

Figura 5. Car cross derrapando .................................................................................................................. 14

Figura 6. Parrilla de salida de las competiciones de Autocross .................................................................. 16

Figura 7. Carrera de Car Cross .................................................................................................................... 16

Figura 8. Tipos de unin entre disco y llanta .............................................................................................. 17

Figura 9. Perfil de una llanta ...................................................................................................................... 18

Figura 10. Seccin transversal de una rueda con bombeo positivo ............................................................ 18

Figura 11. Terminologa dimensional de las llantas ................................................................................... 19

Figura 12. Seccin de una cubierta ............................................................................................................. 20

Figura 13. Estructuras bsicas de cubiertas de neumtico......................................................................... 21

Figura 14. Suspensin con barra Panhard .................................................................................................. 25

Figura 15. Cadena o mecanismo de unin de Watt y esquema cinemtico ............................................... 25

Figura 16. Suspensin de semiejes oscilantes............................................................................................. 26

Figura 17. Suspensin McPherson .............................................................................................................. 27

Figura 18. Suspensin de paralelogramo deformable ................................................................................ 28