Diseño, análisis dinámico y modelado del tren delantero de · PDF fileA...

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  • 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

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

    David Juberas Fernndez 4

    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