diseÑo y construccion de un chasis tubular para …
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DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN CHASIS TUBULAR PARA UN
VEHICULO EXPERIMENTAL
BENJAMIN EDUARDO CALDERON MACHUCA
Estudiante de Ingeniería Mecánica
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
JULIO 2004
DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN CHASIS TUBULAR PARA UN
VEHICULO EXPERIMENTAL
BENJAMIN EDUARDO CALDERON MACHUCA
Tesis de Pregrado para optar al
título de Ingeniero Mecánico
Asesor:
JUAN PABLO CASAS
Ingeniero Mecánico, M.Sc.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
JULIO 2004
Bogotá, D.C., 10 de Mayo del 2004 Doctor: ALVARO PINILLA Director Dpto. Ing. Mecánica Universidad de Los Andes Ciudad Apreciado Doctor: Por medio de la presente me dirijo a usted para someter a su aprobación la tesis de pregrado titulada “DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN CHASIS TUBULAR PARA UN VEHICULO EXPERIMENTAL”, que tiene como objetivo construir un chasis tubular para un vehículo experimental lo mas ligero, resistente y económico posible.
Considero que esta tesis cumple con sus objetivos y la presento como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico. Cordialmente, ________________________ BENJAMIN CALDERON Código 199813237
Bogotá, D.C., 10 de Mayo del 2004 Doctor: ALVARO PINILLA Director Dpto. Ing. Mecánica Universidad de Los Andes Ciudad Apreciado Doctor: Por medio de la presente me dirijo a usted para someter a su aprobación la tesis de pregrado titulada “DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN CHASIS TUBULAR PARA UN VEHICULO EXPERIMENTAL”, que tiene como objetivo construir un chasis tubular para un vehículo experimental lo mas ligero, resistente y económico posible Certifico como asesor que la Tesis de pregrado cumple con los objetivos propuestos y que por lo tanto califica como requisito para optar al título de Ingeniero Mecánico. Cordialmente, ________________________ JUAN PABLO CASAS Profesor asesor
AGRADECIMIENTOS
Mis más sinceros agradecimientos al Ingeniero Ricardo Rosas y a la gente que
trabaja para su empresa (Metalmecánica Rosas) por su ayuda y generosidad al
permitirme trabajar en su taller y colaborarme de manera desinteresada.
Al Profesor Juan Pablo Casas por sus invaluables aportes, gran confianza y
amistad.
IM-2004-I-07 1
CONTENIDO
Pág.
TABLAS 3
FOTOS 4
SÍMBOLOS 6
INTRODUCCIÓN 8
1. MARCO TEORICO 9
1.1. HISTORIA 9
1.1.1. Chasis Tubular 9
1.1.2. Columna 11
1.1.3. Motor como miembro estructural 12
1.2. CONCEPTOS BASICOS Y DEFINICIONES 13
1.2.1. Movimiento lineal y angular 13
1.2.2. Características geométricas 15
2. DISEÑO ESPACIAL DE UN CHASIS TUBULAR 17
2.1. CRITERIOS SOBRE ESPACIO 19
2.1.1 Parámetros geométricos 19
2.1.2 Ergonomía y aproximaciones 19
2.2 SELECCIÓN DEL MATERIAL 24
2.2.1 Tipos de Material 24
2.2.2 Propiedades de los Aceros Estructurales 25
3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN CHASIS TUBULAR 26
3.1. COMPROBACION DE LA RIGIDEZ TORSIONAL 27
3.2. HIPOTESIS DE CARGA 29
IM-2004-I-07 2
3.2.1 Caso Estático 29
3.2.2 Frenada 32
3.2.3 Curva 37
3.3. ANALISIS ESTRUCTURAL COMPUTACIONAL 40
3.3.1 Fluencia de las barras 40
3.3.2 Pandeo 41
3.3.3 Comprobación de las uniones 42
3.3.4 Simulaciones 45
3.3.5 Impacto 49
4. PROCESOS Y MANUFACTURA 55
4.1. PORCEOS Y MANUFACTURA 45
4.2. COSTOS 59
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 60
5.1. RECOMENDACIONES 62
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS 63
ANEXO 1 65
ANEXO 2 67
ANEXO 3 69
IM-2004-I-07 3
TABLAS
Pág.
Tabla 2.1 Propiedades de diferentes materiales 24
Tabla 2.2 Características del perfil 25
Tabla 2.3 Propiedades físicas del acero estructural 25
Tabla 3.1 Peso de las diferentes partes 29
Tabla 3.2 Distribución del CoG 30
Tabla 3.3 Distribución da la carga 31
Tabla 3.4 Normal delantera y trasera 35
Tabla 3.5 Carga critica de las barras (Pandeo) 41
Tabla 4.1 Costos 59
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FOTOS
Pág.
Figura 1.1 Motocicletas antiguas 9
Figura 1.2 Marcos de cuna simple y doble 10
Figura 1.3 Marco totalmente triangulizado 10
Figura 1.4 Secciones no tubulares 12
Figura 1.5 Motor como miembro estructural 13
Figura 1.6 Ejes de giro 14
Figura 1.7 Consideraciones geométricas 15
Figura 2.1 Componentes 17
Figura 2.2 Diagrama de Flujo 18
Figura 2.3 Ergonomía 20
Figura 2.4 Primera Aproximación 21
Figura 2.5 Segunda Aproximación (Rígido) 22
Figura 2.6 Segunda Aproximación (Suspensión) 22
Figura 2.7 Aproximación Final 23
Figura 3.1 Diagrama de Flujo 26
Figura 3.2 FEA Comprobación rigidez torsional 28
Figura 3.3 Diagrama de cuerpo libre (Caso estático) 29
Figura 3.4 Cambio del CoG 31
Figura 3.5 Diagrama de cuerpo libre (Frenada) 32
Figura 3.6 Variación del a fuerza dinámica durante el frenado 34
IM-2004-I-07 5
Figura 3.7 Promedio de desaceleración en G´s 36
Figura 3.8 Acción del freno frontal 38
Figura 3.9 Acción del freno trasero 38
Figura 3.10 Numeración de los tubos 42
Figura 3.11 Esfuerzos de Von Misses (unión) 43
Figura 3.12 Esfuerzos de Von Misses (caso estático) 45
Figura 3.13 Esfuerzos de Von Misses (frenada) 46
Figura 3.14 Efectos sobre la variación del ángulo de Rake 47
Figura 3.15 Esfuerzos de Von Misses (curva) 48
Figura 3.16 Lugar donde actúa la fuerza de impacto 50
Figura 3.17 Deformación a 35 Kph (Impacto frontal) 51
Figura 3.18 Velocidad vs deformación (Impacto frontal) 51
Figura 3.19 Velocidad vs esfuerzo (Impacto frontal) 52
Figura 3.20 Deformación a 35 Kph (Impacto lateral) 53
Figura 3.21 Velocidad vs deformación (Impacto lateral) 54
Figura 3.22 Velocidad vs esfuerzo (Impacto lateral) 54
Figura 4.1 Doblado por presión (cilindros hidráulicos) 55
Figura 4.2 Programa Tubemiter 56
Figura 4.3 Desquijere de los tubos 57
Figura 4.4 Platinas traseras 5/8” 57
Figura 4.5 Montaje 58
Figura 4.6 Marco final 59
IM-2004-I-07 6
SÍMBOLOS
CoG Centro de gravedad
E Módulo de elasticidad
G Módulo de rigidez
fσ Esfuerzo de fluencia
uσ Esfuerzo ultimo
υ Módulo de Poisson
α Coeficiente de dilatación lineal
K Módulo de rigidez torsional
ρ Densidad
K Módulo de elasticidad
sdN Fuerza normal delantera (caso estático)
stN Fuerza normal trasera (caso estático)
m Masa
g Aceleración de la gravedad
a Distancia del CoG al eje trasero
d Distancia entre ejes
dF Fuerza de frenados (llanta delantera)
tF Fuerza de frenados (llanta trasera)
F Fuerza total de frenado
µ Coeficiente de fricción
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d desaceleración
E Módulo de elasticidad
V Velocidad
a Aceleración
A Área del perfil tubular
M Momento flector
c distancia al eje neutro
I Momento de inercia
T Torque
J Momento polar de inercia
l longitud de barra
k relación de I/A
D Diámetro exterior del tubo
d Diámetro interior del tubo
yS Esfuerzo de fluencia
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INTRODUCCIÓN
El siguiente proyecto de grado se encarga de diseñar y construir un chasis
tubular lo mas ligero, resistente y económico para un vehículo experimental, el
cual es solo una pequeña parte del proyecto global que se desea alcanzar.
El objetivo de este proyecto global es diseñar y construir un vehículo
experimental lo mas económico posible que se pueda convertir en una solución
alternativa de transporte futura debida a los elevados precios que hoy
presentan los vehículos en el país, y que mejor forma que realizarlo durante la
etapa de los proyectos de grado. Debido a los altos costos que acarrea un
vehículo de 4 llantas, boggie, kart, carro o como se quiera llamar, la solución
planteada por nosotros como Macro-proyecto es un vehículo de dos llantas.
Este Macro-proyecto se divide en los siguientes proyectos y etapas, diseño y
construcción del chasis, re-potenciación y adaptación del motor, diseño y
construcción del sistema de transmisión de potencia y el diseño y
construcción del sistema de dirección y suspensión del vehículo. Durante el
semestre en curso se desarrollaron los dos primeros y durante el siguiente
semestre se espera continuar con los proyectos mencionados para alcanzar el
objetivo trazado.
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1. MARCO TEORICO
1.1 HISTORIA
1.1.1 Chasis Tubulares
Los chasis tubulares de motocicletas tienen como punto de partida el diseño en
forma de diamante de las bicicletas, las primeras motocicletas que existieron
eran nada mas ni nada menos que el marco de una bicicleta con espacio
suficiente para colocar un pequeño motor como se ve en esta fotografía del
museo de transporte de Budapest.
Figura 1.1 Motocicletas antiguas (Museo de Transporte de Budapest)
Después de varios años de estudio y debido a la necesidad de optimizar este
vehículo se agregaron amortiguadores traseros para hacer más confortable el
manejo, con lo que empezó a cambiar radicalmente el diseño basado en la
forma de diamante.
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Se podría decir que el primer sucesor del marco en forma de diamante fue el
marco cuna y un segundo sucesor es el marco de doble cuna donde los tubos
de la cuna se extienden hasta la cabeza de la dirección. Estos dos tipos de
marcos proveen suficiente espacio para colocar los motores y jugar con la
altura a la cual se deben colocar optimizando la colocación del centro de
gravedad.
http://www.gamblermotorcycles.com/main.htm http://www.fortuneframes.com/chassis/c10.jpg
Figura 1.2 Marcos de cuna simple y cuna doble
Años mas tarde durante la primera guerra mundial los diseñadores se vieron
en la necesidad de aumentar la rigidez torsional por lo cual optaron por
triangulizar la estructura.
http://www.tonyfoale.com/
Figura 1.3 Marco totalmente triangulizado
IM-2004-I-07 11
Un marco no triangulizado no tendrá una buena rigidez torsional ya que los
puntos de unión deben soportar gran parte de los esfuerzo en forma de
momentos flectores. Triangulizando la figura se logra que la barra nueva sufra
esfuerzos axiales reduciendo los momentos flectores en las uniones. Es por
esto que si se desea un marco con gran rigidez torsional seria recomendable
triangulizarlo.
Después, en la década de los 50´s llegaría el diseño conocido en ese tiempo
como cama pluma (featherbed) el cual revolucionaria de ahí en adelante el
diseño de los chasis de motocicletas. De esta forma se acababa con los
marcos completamente rígidos en la parte trasera a cambio del uso de
amortiguadores.
1.1.2 Columnas
Una forma diferente de realizar estructuras que sirvan como marcos para
motocicletas es utilizar tubos de gran diámetro o secciones que no
necesariamente tienen que ser circulares, aunque esta es la sección de mejor
rigidez torsional, para alcanzar una adecuada resistencia a la flexión y a la
torsión. A continuación se muestra un ejemplo de un chasis con sección no
tubular.
IM-2004-I-07 12
http://www.motorcycle.com/mo/mchonda/mcphotos00/crf450r04.html
Figura 1.4 Secciones no tubulares
1.1.3 Motor como miembro Estructural
Recientemente se ha implementado el motor no solo como sistema de
propulsión del vehículo si no también como un miembro estructural (stressed
member).
Claro esta, esta práctica se puede hacer cuando las vibraciones producidas por
el motor son pocas, de esta forma no se transmitirá al chasis causando una
falla catastrófica por una posible fatiga de sus miembros. Si el motor presenta
esta característica seria aconsejable hacer uso de la resistencia del motor para
soportar cierta parte de la carga generada durante el manejo.
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http://autozine.kyul.net/technical_school/chassis/tech_chassis2.htm
Figura 1.5 Motor Como miembro estructural
1.2 CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES.
1.2.1 Movimiento lineal y angular
Una motocicleta presenta dos tipos de movimientos: lineal y angular. El
movimiento lineal es simple, el vehículo se desplaza hacia delante cuando esta
en movimiento. Un poco más confuso resultan los movimientos angulares del
vehículo, la siguiente figura representa los tres ejes de giro del vehículo; yaw,
pitch y roll.
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http://www.pro-one.com/
Figura 1.6 Ejes de giro
El movimiento alrededor del eje Roll se presenta cuando se conduce a altas
velocidades en curva, y el conductor debe inclinar el vehículo para no salirse de
la curva. El Vehículo gira alrededor del eje Yaw debido a perturbaciones de
viento y fuerzas de frenado sobre las llantas delantera y trasera que lo harán
girar alrededor de este como veremos mas adelante. Por ultimo esta el
movimiento alrededor del eje pitch este ocurre cuando el vehículo encuentra
huecos o baches en el camino o en casos de aceleración y frenado.
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1.2.2 Características geométricas
La geometría básica de una motocicleta se caracteriza por los parámetros
mostrados a continuación:
Figura 1.7 Consideraciones geométricas
Estas distancias no se han definido todavía ya que dependerán primero de la
forma como se varié el ángulo de Rake al momento de montar el sistema de
dirección y segundo del diámetro de llantas que se coloque.
A continuación se dará una breve definición de estos conceptos ya que su
función esta mas relacionada con la con la estabilidad y maniobrabilidad de la
motocicleta, consideraciones que se tendrán que tener en cuenta al momento
de diseñar la dirección del vehículo.
Angulo Rake: También llamado Angulo Castor es la inclinación hacia atrás
del eje de dirección medido sobre la vertical. Un ángulo de
Rake grande aumentara la distancia entre ejes lo cual traerá
IM-2004-I-07 16
como consecuencias, un aumento en la estabilidad
direccional y un mayor esfuerzo para hacer girar el timón. Así
como efectos posteriores sobre la transferencia de carga bajo
la aceleración y el frenado.
Trail: La función principal del trail es brindar cierta cantidad de estabilidad en la
dirección, de esta forma cuando el timón se desvía de su posición
original este tendera a volver a donde estaba. Es esta distancia de trail
la que genera el torque sobre el eje de dirección para las fuerzas
ejercidas sobre la llanta. Esta distancia Trail se puede variar cambiando
el ángulo de rake y colocando diferentes perfiles de llanta.
Una motocicleta normal, es decir con un trail y ángulo de rake positivos
generara una caída del timón a medida que este se gira, caída que también
influye en la maniobrabilidad del vehículo ya que para devolver la dirección a su
posición inicial se debe levantar una considerable cantidad de peso que estará
soportado en la cabeza de la dirección.
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2. DISEÑO ESPACIAL DE UN CHASIS TUBULAR
El chasis del vehículo es una estructura tubular que tiene como función
principal servir como punto de apoyo a cada uno de los componentes del
vehículo como lo son: motor, transmisión, tanque de gasolina, etc.
Figura 2.1 Componentes
En este proyecto y como lo es en muchos casos el chasis es la primera parte a
construir, ya que es el marco o plataforma donde se van a ensamblar los
componentes anteriormente mencionados, sin embargo un buen diseño de
chasis debería ser realizado de ultimo, cuando todos los componentes estén
posicionados correctamente. Como ocurrió durante la etapa de diseño espacial,
durante la realización de modelos 3D era necésesario hacer una primera
aproximación dejando un espacio razonable para los componentes y
posteriormente optimizar la forma del chasis amoldándolo a sus componentes.
Muy seguramente se deberán agregar mas barras de refuerzo para sujetar los
diferentes componentes al chasis propuesto.
Para realizar la parte de diseño espacial se utilizo el siguiente diagrama de flujo
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Decidir el tipo de uso
Determinar los parámetros más importantes de la geometría.
Algoritmo de Resistencia
Aprobado?
SI
Dentro del Presupuesto?
SI
No Chasis Aprobado
Se posiciona el hombre, motor y demás.
Se dibuja un modelo 3D con ayuda de un software CAD
Se escoge el material.
Se coloca un solo tamaño de perfil a todo el chasis en posible.
No
Se puede construir? No
Se realizan cambios necesarios.
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Figura 2.2 Diagrama de flujo (Shigley. Mechanical Engineering design)
2.1 CRITERIOS SOBRE ESPACIO.
2.1.1 Parámetros Geométricos
Una vez decidido el vehículo que se quiere construir, en este caso una
motocicleta, se definen los parámetros más importantes de la geometría, para
empezar a realizar bocetos y modelos 3D, es más que obvio que si deseamos
construir una motocicleta la distancia al piso cuando el vehículo se detiene
debe ser la suficiente para que el conductor pueda pararse sin necesidad de
empinarse. Así como esto ahí un sin número de consideraciones a tener en
cuenta dentro de las cuales las más importantes son:
Distancia ente ejes: 1500 mm
Altura a la silla: 640 mm
Distancia al piso: 92 mm
Angulo de Rake: 36 grados
2.1.2 Ergonomía y Aproximaciones
Con estas distancias definidas, se realizo un estudio ergonómico para
posicionar de una manera adecuada los componentes del vehículo como el
conductor, este ultimo de gran importancia en este análisis ya que un buen
acomodamiento del conductor proporcionara una conducción placentera y
segura para el mismo.
IM-2004-I-07 20
La siguiente figura muestra una idea de lo que se quiere lograr.
Figura 2.3 Ergonomía
Una vez definidos estos parámetros geométricos se realizo la primera
aproximación del vehículo. Esta aproximación presentó un sin numero de
errores, primero el centro de gravedad estaba muy elevado, segundo no tenia
ningún refuerzo por lo cual no soportaría grandes cargas e incluso no
soportaría las cargas normales de operación, tercero el chasis era demasiado
grande para los componentes que se piensan colocar y por ultimo debido a su
geometría poco refinada seria tarea casi imposible realizar una buena malla
para su posterior análisis estructural computacional, en conclusión el diseño fue
bastante pobre. A continuación en la figura 2.3 se encuentra la primera
aproximación.
IM-2004-I-07 21
Figura 2.4 Primera Aproximación
Se realizaron un gran número de optimizaciones a esta primera aproximación,
disminuyendo el tamaño del chasis, bajando el centro de gravedad y teniendo
en cuenta el aspecto ergonómico del mismo.
Con estas optimizaciones se propusieron los siguientes dos modelos.
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Figura 2.5 Segunda Aproximación (Rígido)
Figura 2.6 Segunda Aproximación (Suspensión Trasera)
IM-2004-I-07 23
El primero de ellos es un modelo rígido en el cual el chasis esta compuesto de
una sola parte. La fabricación de este es modelo es mas simple.
El segundo modelo se divide en dos partes un marco en la parte frontal y un
pequeño bastidor en la parte trasera el cual tiene la posibilidad de pivotear
sobre un eje, además este estará cogido con un amortiguador en la parte
inferior del vehículo, haciendo el manejo mas suave y placentero para el
conductor.
De estas dos aproximaciones se escogió la segunda (suspensión trasera) a la
cual se le deberían hacer otro par de modificaciones para poder amarrar
correctamente la suspensión del bastidor al marco.
El resultado definitivo y sobre el cual se procedió hacer el modelaje
computacional se muestra a continuación.
Figura 2.7 Aproximación final (Suspensión Trasera)
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2.2 SELECCIÓN DEL MATERIAL
2.2.1 Tipos de material
Una vez definido el modelo 3D final, se escoge el material, pero acá surge una
gran pregunta, ¿Cual es el material mas apropiado? Claramente necesitamos
saber algo sobre las propiedades del material, las más importantes en este
caso son:
• Resistencia
• Densidad
• Ductilidad
• Posibles método de unión
• Costo del material y del maquinado.
Material Tensile S. (Mpa) E (Gpa)
Fundición Gris 157-216 125
Estructural/Acero inoxidable 461-618 206
Reynolds 531/4130 765 206
Aleaciones de aluminio 167-618 69
Aleaciones de Magnesio 186-313 43
Aleaciones de Titanio 461-1236 118
Fibra de Carbono 1373 216
Tabla. 2.1 Propiedades de diferentes materiales1
No hay duda de que el acero es el material más común de estos, presenta un
costo relativamente bajo, buenas características tanto de maquinado como de
soldabilidad y tiene un Modulo de Young alto (mayor que el del Titanio y
1 T. Foale 2002. Motorcycle handling and chasis design.
IM-2004-I-07 25
Aluminio) por lo cual, con pequeños perfiles se pude alcanzar la resistencia
deseada.
2.2.2 Propiedades de Los Aceros Estructurales
Debido a su bajo costo, y a las propiedades anteriormente mencionadas el
material seleccionado fue acero estructural con las siguientes propiedades y
características.
Acero Estructural (Norma ASTM A – 500 grado C)
Diámetro Nominal 1 in
Diámetro Ext. 32.92 mm
Calibre 0.128 in
Tabla. 2.2 Características del perfil
E 210 Gpa
G 81 Gpa
δ Ultimo 427 Mpa
δ Fluencia 317 Mpa
Elongación a (50.8 mm) 21%
ν 0.3
α 61012 −x Cο/1
ρ 7850 3/ mKg
Tabla. 2.3 Propiedades físicas del acero estructural2
2 Especificaciones del fabricante. Ferretubos (Ver anexo)
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3. DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN CHASIS TUBULAR
Figura 3.1 Diagrama de flujo (Shigley. Mechanical Engineering design)
Chasis en Prueba
Comprobación de la Rigidez Torsional
Es suficiente para esta competencia? SI
Optimo?
Decidir Hipótesis de Carga
SI
Comprobación de la fluencia de las barras
Resisten? SI
Comprobación a Pandeo Resisten?
SI
Resisten?
Comprobación de uniones
SI No
Chasis Aprobado
IM-2004-I-07 27
3.1 COMPROBACIÓN DE LA RIGIDEZ TORSIONAL
El chasis esta sometido a un gran número de cargas estáticas y dinámicas, por
lo cual debe ser lo suficientemente rígido para no deformarse o deformarse
poco y no alterar las características de conducción.
El chasis debe ser lo suficientemente rígido para soportar tanto cargas a flexión
como a torsión. La rigidez a flexión es una forma de cuantificar cuanto se
deforma un chasis debido al peso de los diferentes componentes del vehículo
en tanto que la rigidez torsional hace referencia a cuanto se deforma un chasis
debido a una carga asimétrica como lo es el caso de curva.
La rigidez torsional es de gran importancia ya que son estas cargas, como lo es
la condición de curva, las que someten el chasis a la condición de esfuerzos
mas alta.
Para comprobar que el chasis es poco deformable frente a la torsión, se debe
realizar una prueba de rigidez torsiónal, la cual indicara cantos grados se
deforma el chasis por un torque determinado. Para determinar esta se sigue el
siguiente procedimiento:
1. Se empotra el chasis en las orejas traseras, es decir donde gira el
bastidor.
2. Se introduce una barra de rigidez muy superior a la del chasis en la
parte delantera de donde se sujetara el tenedor.
3. Se aplica un par torsor,
4. Se mide la deformación angular en ese punto
IM-2004-I-07 28
5. Se divide el par torsor por la deformación angular y tenemos que la
Rigidez torsional )(
)()/( οο
giroAngulomNaplicadoParmN ⋅
=⋅
Como no se quería dañar el chasis, la prueba de rigidez torsional no se llevo a
cabo físicamente, si no con la ayuda de un software CAE, Ansys, el cual con
la ayuda de la teoría de elementos finitos nos ayuda a calcular los niveles de
tensión y deformación a la cual esta sometido el chasis a una determinada
condición de carga.
Figura 3.2 Comprobación Rigidez torsional
1809.182.1695.3
82.1695.3622.7
200
=→=
=
=+
θθSeno
mmX
XX
Aplicando una fuerza de 2000 N sobre la barra de rigidez superior a una
distancia de medio metro encontramos que la rigidez torsional del marco es:
°⋅
=mNK 81.846
IM-2004-I-07 29
3.2 HIPÓTESIS DE CARGA
Para este proyecto se consideran 3 hipótesis de carga
• Caso Estático
• Frenada 100 kmh a 0
• Curva a 60 kmh
3.2.1 Caso Estático
La primera condición de carga a la cual estará sometido el vehículo es una
condición de carga estática, en la cual las únicas fuerzas que actúan sobre el
cuerpo son el peso del conjunto y las reacciones sobre el mismo.
Masa (Kg.)
Chasis 25.67
Bastidor 8.54
Personas (2) 160
Motor 150
Otros 20
TOTAL 364.21
Tabla 3.1 Peso de las Parte
La tabla 3.1 muestra el peso aproximado de los diferentes componentes del
vehículo y la figura 3.3 el diagrama de cuerpo libre para esta condición.
IM-2004-I-07 30
Figura 3.3 Diagrama de cuerpo libre (Caso estático)3
El centro de gravedad varia un poco dependiendo del numero de tripulantes del
vehículo. Las medidas se presentan a continuación.
A (mm) d-a (mm) h (mm) d (mm)
Sin persona 677.7 822.3 370.2 1500
1 persona 629.4 870.6 432.5 1500
2 personas 548.3 951.7 479.7 1500
Tabla 3.2 Distribución del CoG
Planteando las ecuaciones de Equilibrio, tenemos que las respectivas
reacciones son:
dadmgN
damgN
st
sd
)( −=
=
3 Dibujo tomado de T. Foale 2002. Motorcycle handling and chasis design.
IM-2004-I-07 31
Cambio en la posición del centro de gravedad dependiendo del número de
tripulantes.
Figura 3.4 Cambio del CoG
Distribución del peso %
Carga E. en
la llanta
delantera (N)
Carga E. en
la llanta
trasera (N)
Llanta
delantera
Llanta
trasera
Sin tripulantes 905.09 1098.21 45.18 54.82
1 tripulante 1169.89 1618.21 41.96 58.04
2 tripulantes 1306.01 2266.89 36.55 63.45
Tabla 3.3 Distribución da la carga
Se diseña con los datos en el que el vehículo es conducido por una sola
persona, luego el peso total es de 284.21 Kg. Nd = 1169.89 N y Nt = 1618.21N.
IM-2004-I-07 32
3.2.2 Frenada
Durante la fase de desaceleración (frenado), la carga sobre la llanta delantera
aumenta mientras que la carga sobre la llanta trasera disminuye debido a una
transferencia de carga.
Realizando un diagrama de cuerpo libre del vehículo se puede calcular las
fuerzas dinámicas que actúan sobre las llantas y que serán transmitidas al
chasis por medio del tenedor.
Figura 3.5 Diagrama de cuerpo libre (Frenada)4
4 Dibujo tomado de T. Foale 2002. Motorcycle handling and chasis design.
IM-2004-I-07 33
• Equilibrio de fuerzas horizontales
La fuerza inercial debido a la desaceleración o frenado (producto de masa por
desaceleración) es igual a la suma de las fuerzas de frenado que actúan tanto
en la llanta delantera como trasera.
dt FFma += (1)
• Equilibrio de fuerzas verticales
La fuerza debido al peso mg debe ser igual a la suma de las fuerzas verticales
sobres las llantas o se las Normales Nd y Nt.
dt NNmg += (2)
• Equilibrio de momentos alrededor del centro de masa
0)(
0)(
=−+−−+=
=−+−−−
adNaNFhFFF
adNaNhFhF
dt
dt
dtdt
(3)
Donde F es la fuerza total de frenado
La fuerza dinámica en la llanta delantera es igual a la suma de la carga estática
más la transferencia de carga: (despejando Nt de (2) y remplazando en (3))
dhF
damgNd +=
mientras que la carga dinámica sobre la llanta trasera es igual a la diferencia
entre la carga estática y la transferencia de carga:
IM-2004-I-07 34
dhF
dadmgNt −
−=
)(
La transferencia de carga dhF es proporcional a la fuerza total de frenado, a la
altura del centro de gravedad e inversamente proporcional a la distancia entre
ejes.
Variación de las Fuerza Dinamicas durante el frenado
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Fuerza (g´s)
Fuer
za N
orm
al (N
)
NdNt
Figura 3.6 Variación de la Fuerza dinámica durante el Frenado
Como lo muestra la figura 3.6 durante el frenado la carga dinámica sobre la
llanta delantera aumenta mientras que la carga dinámica sobre la llanta trasera
disminuye debido a la transferencia de carga que ocurre durante esta fase.
Si asumimos que la fuerza total de frenado F es igual a cero podemos
encontrar las fuerzas estáticas verticales o normales como se habían
IM-2004-I-07 35
encontrado anteriormente., estas son función de la posición horizontal del
centro de gravedad.
Carga estática en la llanta delantera damgNsd =
1169.89 N
Carga estática en la llanta trasera d
admgNsd)( −
= 1618.21 N
Tabla 3.4 Normal delantera y trasera
Para evitar el deslizamiento durante el frenado, la fuerza de frenado F no
debe exceder el producto de la carga dinámica de la llanta y el coeficiente
relativo de deslizamiento. Este producto es la fuerza máxima aplicable a la
llanta para la condición límite de adherencia.
Estos es: NF µ≤
Si en la fase de frenado el limite de adherencia no es alcanzado, la fuerza de
frenado depende únicamente del coeficiente de fricción u.
ddttdt NNFFF µµ +=+=
Se realizaron las siguientes consideraciones para encontrar las fuerzas en el
caso de frenado:
• El diseño del chasis se asemeja al de una Harley Davidson Rod King, es
mas su peso es muy semejante a las suposiciones que se han hecho. La
Rod King tiene una masa de 355 Kg. Que se aproxima a los cálculos de
IM-2004-I-07 36
nuestro vehículo 364.21 Kg. La siguiente tabla que muestra la
desaceleración en g´s de diferentes motos, de 96 kmh a 0, para la cual
la Road King tiene un valor de 0.98g, valor que utilizaremos para
encontrar la fuerza de frenado.
Promedio de desaceleracion de 100 - 0 kph
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Triumph
Speed
Triple
Suzuki
SV650
Ducati S
T4
Honda C
BR600F4i
Suzuki
Hibuos
Honda V
TR1000
SP-1
Honda C
BR900RR-Y
Suzuki
GSX-R75
0
Triumph
TT600
Ducati 9
96
BMW F650GS
Ducati M
onster
City
Kawasa
ki Z-R
7
Honda S
T 1100
Triumph
sprin
t
H-D FLH
R Roa
d King
Honda
GL 180
0
BMW R11
00GS
Kawasa
ki Vulc
an N
omad
G`s
Figura 3.7 Promedio de desaceleración en G´s5
De nuevo teniendo en cuanta que el vehículo solo llevara un tripulante,
el conductor, la masa total es de 284.21 Kg. Luego la fuerza es
NmdF 33.2732==
• El coeficiente de fricción es igual a 1, el cual es de llanta seca sobre
asfalto seco. 5 T. Foale 2002. Motorcycle handling and chasis design.
IM-2004-I-07 37
• El radio de frenado es de 70/30. Esto quiere decir que mientras la llanta
delantera aportara un 70 por ciento de la fuerza total de frenado la llanta
trasera aportara solo un 30 por ciento.
Con estas consideraciones y las anteriores ecuaciones las cargas que debe
soportar el vehículo durante el frenado son:
tt
dd
t
d
NNNFNNNF
mdNFNNNN
µµ
≤==≤==
====
69.81933.2732*3.063.191233.2732*7.0
33.273238.830
71.1957
3.2.3 Curva
Cuando se aproxima a una curva, el freno trasero puede llegar a contribuir a la
estabilidad direccional del vehículo.
Una situación extrema y peligrosa ocurrirá si el piloto aplica repentinamente el
freno sobre la llanta delantera, esta acción desencadenara una transferencia de
masa, desde la rueda posterior hacia la delantera, del peso tanto del piloto
como del vehículo, lo cual contribuirá a que la llanta trasera se bloquee y
patine.
El aplique de los frenos sobre la rueda delantera y las fuerzas inerciales
generan un esfuerzo de torsión (torque) que hace desviar (en el eje yaw) el
vehículo hacia el centro de la curva.
IM-2004-I-07 38
http://pdmec4.mecc.unipd.it/~cos/DINAMOTO/frenata/Braking%20paper/braking_new.htm
Figura 3.8. Acción del freno frontal
La fuerza de frenado sobre la llanta trasera tiende a estabilizar el vehículo en la
dirección del movimiento
http://pdmec4.mecc.unipd.it/~cos/DINAMOTO/frenata/Braking%20paper/braking_new.htm
Figura 3.9 Acción del freno trasero
Debido a esto es claro que se deben utilizar ambos frenos cuando se aproxima
a girar el vehículo sobre una curva.
• Consideraciones:
Velocidad en curva: 60 Km/h
Radio de curva: 35 m
IM-2004-I-07 39
• Condiciones de Carga en curva:
NmaFsm
msm
rVa
83.2253
93.735
)/66.16(2
2
==
===
IM-2004-I-07 40
3.3 ANÁLISIS ESTRUCTURAL COMPUTACIONAL
Una vez se han establecido las hipótesis de cargas se puede realizar un
análisis de esfuerzos para ver si el material y diseño espacial escogidos
soportaran dichas cargas, en caso de que el chasis no resista estas cargas se
deben realizar los cambio pertinentes ya sea cambiando el material o
reforzando la estructura, se pueden seguir los diagramas de flujo presentados
en las figuras 2.2 y 3.1.
3.3.1 Fluencia de las barras
El primer criterio para validar el chasis es comprobar que ninguna de sus
barras alcance el esfuerzo de fluencia del material en este caso 317 Mpa. Por
medio del método de Von Misses el cual a partir de un determinado estado de
tensiones en un punto halla una tensión que puede ser comparada con el
esfuerzo de fluencia del material.
Luego el material no falla si fVm δδ ≤
Donde ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ⋅
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ⋅
+=22
3J
cTI
cMAF
VMδ
Los tubos soportan cargas hasta de 97 KN cuando se cargan de forma axial y a
tensión.
IM-2004-I-07 41
3.3.2 Comprobación Pandeo
Dependiendo de la hipótesis de carga algunas barras pueden estar en tensión
mientras que otras pueden estar a compresión, por ejemplo mientras que una
barra esta en tensión al momento de acelerar la motocicleta esa misma barra
puede estar en compresión al momento de frenar por lo que es importante
verificar que las barras no fallen por pandeo.
Todas las barras se comportan como columnas de Jhonson, longitud
intermedia, debido a que la relación de esbeltez ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛kl
es menor que1
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
kl para
todos los tubos.
CEklS
SA
Pcr
mmdDdD
AIK
yy
12
55.10161
2
22
44
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅−=
=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−−
==
π
Barra # 1 2 3 4 5 l (mm) 472 445 450 550 l/k 44.73 42.17 42.64 52.12 Pcr/A (MPa) 310.94 311.63 311.50 308.71 Pcr (kN) 94.19 94.40 94.37 93.52 Barra # 6 7 8 9 10 l (mm) 262 300 250 200 492 l/k 24.83 28.43 23.69 18.95 46.62 Pcr/A (MPa) 315.24 314.64 315.41 316.04 310.40 Pcr (kN) 95.5 95.3 95.5 95.7 94.0
Tabla 3.5 Carga Critica de las barras (Pandeo)
IM-2004-I-07 42
Figura 3.10 Numeración de los tubos
La barra numero 5 soporta una carga de 93.52 kN antes de pandearse valor
relativamente alto para las cargas a la cual esta sometido el chasis.
En conclusión las barras no fallan ni por fluencia ni por pandeo.
3.3.3 Comprobación de las uniones
Aunque no es una practica muy sana, debido al poco tiempo disponible las
uniones se diseñaron de la siguiente manera.
IM-2004-I-07 43
Observando el esfuerzo de Von Misses en el análisis computacional para la
hipótesis de curva, condición extrema de diseño, y con un factor de seguridad
de 3 se escogió la soldadura que se debería aplicar en las uniones. La unión
que deberá soportar más esfuerzos se presenta a continuación:
Figura 3.11 Esfuerzos de Von Misses Unión Superior
En esta unión el esfuerzo promedio es de 120 Mpa, ahora si colocamos un
factor de seguridad de 3, debido a que conocemos el promedio de la carga y de
los esfuerzos6, tendremos que el esfuerzo promedio es de 360 Mpa y el limite
de fluencia de la soldadura es de 510 Mpa. Por lo cual las uniones resistirán las
condiciones de uso
6 Factores de seguridad y circunstancias en los cuales son usados. (Design stress factor. Proc. ASME, vol 55, May 1948)
IM-2004-I-07 44
Las características de la soldadura son las siguientes:
Identificación: West Arco WA 86
Clasificación: AWS ER705-6
Especificación: AWS A.518, Icontec 2632, ASME SFA 518
Aplicaciones: ejes, tanques, carrocerías, rines y estructuras.
Resistencia a la tracción: 593 Mpa.
Limite Fluencia: 510 Mpa
Elongación 22 – 30%
IM-2004-I-07 45
3.3.4 Simulaciones
Para el caso estático tenemos que los esfuerzos que soporta la estructura no
son un problema, son muy bajos como era de esperarse.
Figura 3.12 Esfuerzos de Von Misses (caso estático)
El factor de seguridad mas bajo para esta condición es de 8.95.
IM-2004-I-07 46
La siguiente figura muestras los esfuerzos de Von Misses para la condición de
frenada.
Figura 3.13 Esfuerzos de Von Misses (frenada)
En la condición de frenada el factor de seguridad es de 4.03.
La fuerzas que actúan sobre la llanta delantera se transmiten al chasis a través
del tenedor, parte de esta fuerza se transmite en forma de momento flector
tratando de despegar el tenedor mientras que otra parte de la fuerza se
transmite comprimiendo los amortiguadores o también llamados telescopicos,
IM-2004-I-07 47
estos serán los encargados de disipar la fuerza para que la frenada sea mas
suave.
Una variación en el ángulo de Rake cambia la magnitud tanto del momento
flector como de la fuerza de compresión. Como se muestra en la figura 3.11.
Efectos sobre la Variacion del Angulo de Rake
0.00
500.00
1000.00
1500.00
2000.00
2500.00
3000.00
0 20 40 60 80 100
Angulo Rake
Fuer
za (N
)
Flector Compresion
Figura 3.14 Efectos sobre la variación del ángulo de Rake
IM-2004-I-07 48
Por ultimo, el caso de curva, en el cual se ven implícitas otras fuerza generadas
por la acción de la aceleración centrípeta. Esta fuerza es un poco elevada
comparada con las fuerzas generadas en los caso estático y de frenada, como
era de esperarse y según la literatura esta es la peor condición de carga.
En el peor de los casos el esfuerzo de Von Misses alcanza un valor de 272
Mpa.
Figura 3.15 Esfuerzos de Von Misses (curva)
El factor de seguridad de esta condición crítica es de 1.2 para la barra superior
que es donde se presentan los esfuerzos más críticos.
IM-2004-I-07 49
3.3.5 Impacto
A Cambio de unas pruebas mecánicas que llevarían a deformar el chasis se
realizaron las siguientes simulaciones de Impacto. Se consideran dos casos;
Impacto Frontal y lateral y se supone que:
- El choque no es totalmente elástico.
- 10% de la energía cinética inicial en el momento antes del choque se
disipa en la deformación de la moto.
- La velocidad inicial del camión se mantiene constante, mientras que la
de la moto se cambia para analizar la deformación y los esfuerzos sobre
el chasis.
- El tiempo de impacto es 0.2 seg.
Impacto Frontal:
Una moto de 355 Kg. choca frontalmente con un camión de 14 toneladas,
donde esta se mueve en la dirección de X negativa y el camión viaja en la
dirección X positiva a 30 kmh.
• Principio de conservación de Momentum:
vimViMvfmVfM **** +=+
• Principio de conservación de Energía:
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ +=+ 2222 *
21*
219.0*
21*
21 vimViMvfmVfM
IM-2004-I-07 50
• Velocidad Final de la moto:
)*(*2)**9.0*2(*)*(*4)**2(**2
2
222
mMmKiMpinMmpimpim
Vf+
−+−+=
• Aceleración Y Fuerza
amFt
VVa if
⋅=
−=
Figura 3.16 Lugar donde actúa la fuerza en el impacto7
7 Dibujo tomado de T. Foale 2002. Motorcycle handling and chasis design.
IM-2004-I-07 51
Figura 3.17 Deformación a 35 Kph (Impacto frontal)
Velocidad vs Deformacion
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25 30
Velocidad (m/s)
Def
orm
acio
n (m
m)
Figura 3.18 Velocidad vs Deformación (Impacto frontal)
IM-2004-I-07 52
Velocidad vs Esfuerzo
0.00E+00
5.00E-01
1.00E+00
1.50E+00
2.00E+00
2.50E+00
3.00E+00
3.50E+00
4.00E+00
4.50E+00
5.00E+00
0 5 10 15 20 25 30
Velocidad (m/s)
Esfu
erzo
(GPa
)
Figura 3.19 Velocidad vs Esfuerzo (Impacto frontal)
Impacto Lateral:
En este caso la moto se encuentra estacionada cuando es embestida por el
camión que viaja a 30 kmh.
Para este caso el modelo matemático es el siguiente:
• Principio de conservación de Momentum:
mfcfci mVMVMV +=
• Principio de conservación de Energía:
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ += 222
21
219.0
21
mfcfci mVMVMV
IM-2004-I-07 53
• Velocidad Final de la moto y el camión:
MmVMV
V
VV
mMV
mfcicf
cfci
mf
−=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−= 2
2
9.0
• Aceleración Y Fuerza
amFt
VVa if
⋅=
−=
Figura 3.20 Deformación a 35 Kph (Impacto lateral)
IM-2004-I-07 54
Velocidad vs Deformación
0
1
2
3
4
5
6
20 25 30 35 40Velocidad (m/s)
Def
orm
ació
n (m
m)
Figura 3.21 Velocidad vs Deformación (Impacto lateral)
Velocidad vs Esfuerzo
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
20 25 30 35 40
Velocidad (m/s)
Esfu
erzo
(GPa
)
Figura 3.22 Velocidad vs Esfuerzo (Impacto lateral)
IM-2004-I-07 55
4. PROCESOS Y MANUFACTURA
4.1 PROCESOS Y MANUFACTURA
El proceso de manufactura se divide en las siguientes partes:
• Doblado de los tubos
• Corte de los tubos
• Desquijere o Aserrado
• Corte de platinas y procesos de mecanizado
• Montaje para cuadrar medidas
• Soldado
• Acabado
El doblado de los tubos ser realizo por medio del método de prensado, el cual
utiliza un dado que es empujado contra el tubo por medio de un cilindro
hidráulico.
http://www.ttb.com/process.htm
Figura 4.1 Doblado por presión (cilindros hidráulicos)
IM-2004-I-07 56
Una vez doblados y cortados los tubos se realizo el desquijere o aserrado de
los mismos. Para dar una mejor aproximación al aserrado se utilizo el siguiente
programa:
Software libre bajado de: http://www.tonyfoale.com/
Figura 4.2 Programa Tubemiter
El cual tiene como variables de entrada el diámetro exterior, el espesor del
tubo, y el ángulo al cual se encuentra con el otro tubo.
IM-2004-I-07 57
Figura 4.3 Desquijere de los tubos
Las platinas se cortaron por el proceso de oxicorte, el cual por medio de un
pantógrafo pasa la figura de una plantilla en cartulina al acero. Las platinas
traseras tienen un espesor de 5/8 de pulgada.
Figura 4.4 Platinas Traseras 5/8”
IM-2004-I-07 58
Una vez cortados los tubos y con su respectivo desquijere, se realizo un
montaje para cuadrar las medidas.
Figura 4.5 Montaje
Una vez cuadradas todas las medidas, soldamos el marco con soldadura MIG
según las especificaciones descritas en el aparte de comprobación de las
uniones. El resultado final se muestra a continuación:
IM-2004-I-07 59
Figura 4.6 Marco Final
4.2 COSTOS
PROCESO y/o MATERIAL PRECIO (Pesos)
6 metros de Tubo $ 44,000.00
Doblado $ 18,000.00
Material y corte de platinas
traseras
$ 72,000.00
Material de refuerzos y corte $ 26,000.00
Soldadura $ 50.000.00
Subtotal $ 210,000.00
Manufactura $ 300,000,00
Acabado $ 120,000.00
TOTAL $ 630,000.00
Tabla 4.1 Costos
IM-2004-I-07 60
5. CONCLUSIONES
La rigidez torsional encontrada, °⋅
=mNK 81.846 , en las simulaciones es
suficiente para soportar las condiciones de carga a la cual esta sometida el
chasis y de esta manera no sufrir deformación alguna que afecte las
características de manejo.
Según los resultados obtenidos las barras que conforman el chasis no fallaran
ni por tensión ni por pandeo.
Dentro de un fenómeno de colisión entre dos masas tan diferentes la parte más
difícil de entender es que parte de la energía cinética se convierte en
deformación y que parte permanece como tal. Los estimativos realizados
fueron correctos y conservadores y permiten simular de manera acertada el
fenómeno, las fuerzas, los esfuerzos y las deformaciones implicadas. El
choque frontal es mas dañino para la estructura del chasis que el lateral,
según simulaciones a una velocidad de 35 Kmh la deformación en el impacto
frontal es 4.5 veces mayor que la deformación en el impacto lateral.
IM-2004-I-07 61
Según los resultados obtenidos mediante el análisis estructural y las
posteriores simulaciones en programas CAE, el chasis propuesto resiste las
diferentes hipótesis de carga. Los esfuerzos mas severos se presentan en la
condición de curva, tubo numero 1 (Figura. 310) donde estos alcanzan un valor
de 272 Mpa para el esfuerzo de Von Misses.
Debido a que la tubería con la que se construyo el marco del chasis no es
costosa (Tabla 4.1) se decidió implementar materiales de primera y no utilizar
materiales reciclables como se había pensado en un principio. Si las
condiciones de carga fueran mas severas se deberia utilizar otro material con
un esfuerzo de fluencia superior, Reynolds 531 por ejemplo (Tabla 2.1), aunque
esto tendría repercusiones en los costos.
Como se ve en la tabla 4.1 el subtotal obtenido ignorando los costos de
manufactura y acabados es de $210.000 que es el resultado de la materia
prima y el doblado de los tubos, costos que no presentan gran variación en el
mercado. En este caso los costos de manufactura y acabados fueron de
$420.000 un costo que se podría reducir si se realizara este proceso en serie.
Un total de $630.000 de la suma de las cifras anteriores representa casi la
cuarta parte del costo de los marcos mas económicos en el mercado para este
tipo de vehiculo, cumpliendo con uno de los objetivos del proyecto planteados
desde el principio consistente en encontrar una solución funcional y económica
a la vez.
IM-2004-I-07 62
Del Desarrollo a seguir:
Se debe hacer especial énfasis a la hora de montar el motor, de la buena
ubicación y amarre de sus uniones depende que las vibraciones no se
transmitan de forma catastrófica al chasis y que el vehiculo no se desalinee en
el momento en que se esta conduciendo.
El proyecto global se seguirá desarrollando con miras a lograr el objetivo global
nombrado en la introducción y otros objetivos en el area de transmisión de
potencia y suspensión de un vehiculo.
5.1 RECOMENDACIONES
Se recomienda montar el tenedor delantero con un ángulo de Rake de 36
grados debido a que el análisis estructural de esfuerzos del marco se llevo a
cabo con dicho ángulo, si al momento de montar el tenedor se decide cambiar
este ángulo seria aconsejable realizar nuevas simulaciones para obtener datos
mas precisos.
Seria recomendable tratar las barras 4 y 5 (Figura 3.10) como una sola
utilizando la teoría de flexión en miembros curvos.
Si el vehículo va a estar sometido a condiciones de carga mas severas seria
oportuno triangulizar la estructura aumentando la rigidez del marco.
IM-2004-I-07 63
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
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2. J. E. Shigley. 2001. Mechanical Engineering design. 6th ed. McGraw Hill.
3. P. Fishbane, S. Gasiorowicz, T. Thorton. 1996. Physics for scientist and
engineers. 2ed. Prentice Hall.
4. J. Reimpell, H. Stoll, The automotive Chassis
5. E. Ezmailzadeh. New developments in axle, steering, suspension and
chassis technology.
6. J. Rengifo. Diseño Espacial, estudio de manufactura y diseño del chasis de
un prototipo SAE Minibaja. Universidad de Los Andes, Bogotá D.C., Colombia,
Junio 2001.
7. Vehicle dynamics and simulation 2000, Society Automotive of Engineers.
8. SAE J 447. Prevention of Corrosion of Motor Vehicle Body and Chassis
components
9. SAE J 1168. Motorcycle Bank Angle Measurement Procedure
IM-2004-I-07 64
10. ASTM (A 500) Standard specification for Cold-formed and seamless carbon
steel structural tubing in round and shapes.
11. ASTM (A 500) Hot formed welded and seamless Carbon steel structural
tubing.
12. ASM HANDBOOK COMMITTEE, Metal handbook. Vol 6. Welding and
brazing. 8th Edition
IM-2004-I-07 65
ANEXO 1 NORMAS SAE
ANEXO 2 ALAMBRES PARA SOLDAR ACEROS AL CARBONO POR
PROCESO MIG/MAG
ANEXO 3 PLANOS
