Modelamiento y diseño de un vehículo movido por potencia combinada humana-electrica

En el presente trabajo, mediante el empleo de herramientas modernas de ingeniería, se aborda el diseño de un vehículo unipersonal amigable con el medio ambiente y que representa a su vez una alternativa intermedia entre la movilidad de una motocicleta y el confort y seguridad de un sedan. El proceso del diseño se inicia con una revisión del estado del arte del modelamiento matemático de sistemas dinámicos y de los procesos de optimización en ingeniería de vehículos similares, a continuación se establecen las especificaciones de ingeniería que el nuevo vehículo debe cumplir. En un segundo paso se modelan los principales subsistemas que conforman el vehículo permitiendo predecir su respuesta bajo diferentes condiciones de operación. Estos modelos también sirven para evaluar las funciones objetivo en un proceso de optimización de la suspensión, lo que permite encontrar la combinación de parámetros que garanticen la mejor relación entre maniobrabilidad y confort. Finalmente, se realiza el diseño detallado de los diferentes componentes del vehículo apoyado en el análisis por elementos finitos y en el diseño para su manufactura. Este proceso de diseño para manufactura tiene como propósito disminuir la cantidad de componentes y reducir los costos de manufactura y ensamble.Abstract. This document deals with the design of a single-seater, environmental-friendly vehicle through the utilization of modern engineering tools, which offers an intermediate transport alternative between the agility of a motorcycle and the comfort and security of a sedan. The design process starts with the revision of state of the art mathematical modeling of dynamic systems, the engineering optimization processes, and of similar vehicles, in order to set the specifications that the new vehicle must comply with. The second step is to model the vehicle’s main subsystems in order to predict its behavior under diverse operating conditions. Such mathematical models will also be used to simulate the objective functionalities in a suspension optimization process, which will find the combination of parameters that will yield the best compromise between maneuverability and comfort. Lastly, the vehicle’s different components are designed in detail with basis on finite element analysis and in the manufacturing design itself, this manufacturing design aiming to reduce both the amount of components and overall manufacturing and assembling costs.Maestrí

Análisis aerodinámico de un vehículo de tracción humana por medio de simulaciones fluido-dinámicas para la competencia local vehículos de tracción humana Antioquia 2018

Al momento de realizar un análisis aerodinámico a un vehiculo de tracción humana (VTH), es de vital importancia seguir una serie de pasos que llevarán a unos resultados, que podrán ser analizados en pro de mejorar las condiciones y la eficiencia aerodinámica del mismo. Inicialmente, se realizó una consulta en la literatura para conocer todo lo relacionado con VTH’s a nivel global; herramientas a usar en el software ANSYS y las variables indican los resultados al final del trabajo (fuerza de arrastre y descendente y coeficiente aerodinámico). Luego de tener los conocimientos teóricos pertinentes, se dio paso a realizar el modelo CAD en el software Solid Edge, donde fue necesario realizar ciertas simplificaciones en la geometría, con el fin de evitar problemas al momento del mallado y retrasos en la simulación fluido-dinámica. El modelo CAD terminado fue exportado al software Design Modeler de ANSYS en donde se le realizó una operación booleana con el fin de unir todas las piezas en una sola, para luego realizarle un cercamiento a la geometría, con el fin de simular las medidas de un túnel de viento. Teniendo el modelo CAD terminado, es momento de pasar al mallado, realizado con la herramienta Mesh de ANSYS. En este paso fue necesario buscar el método más adecuado para mallar el VTH. Según lo estudiado en la literatura, se decide escoger el método tetraédrico con parche independiente, ya que este método permite mejores resultados en geometrías que no son muy limpias, además, fue el método que mejor calidad de mallado tuvo, arrojando métricas aceptables para la simulación. Con el VTH mallado, se inicia la simulación fluido-dinámica, la cual está dividida en 3 momentos importantes. El primero, es el pre-procesamiento, donde se configuran todos los parámetros a tener en cuenta durante la simulación, tales como; las condiciones de frontera; el método turbulencia escogido, que en este caso fue el k-omega (SST); las velocidades del fluido; entre otras variables. El segundo, es la solución de la simulación donde se resuelven muchísimas ecuaciones diferenciales y métodos numéricos para arrojar los resultados necesarios. Finalmente, el tercer momento es el post-procesamiento, donde es posible analizar todos los resultados de la simulación fluido-dinámica. En este caso se analizaron contornos de velocidad y presión, líneas de corriente y vectores de velocidad. Así mismo, fueron analizadas las fuerzas de arrastre y descendente generadas sobre el VTH, y finalmente con todos los anteriores resultados, generar el coeficiente aerodinámico del VTH, para poder ser comparado con otros vehículos comercialesTecnólogo en Sistemas Electromecánicospregrad

Diseño, construcción y pruebas de un vehículo prototipo Supermileage

El interés a nivel mundial por generar sistemas más eficientes ha llevado a compañías y universidades a investigar y crear avances alrededor del área de los automóviles, y una manera de hacerlo es patrocinando y fomentando las competencias automovilísticas, para que incentiven a las personas en formar parte de un desafío que busca desarrollar tecnología de alta eficiencia para vehículos que utilizan motor de combustión interna involucrando asimismo, un compromiso con el medio ambiente. De ahí surge la necesidad de diseñar y construir un auto de competencia en el que se vea aplicado el concepto de mayor rendimiento, para lo cual es importante motivar la conformación de un grupo de alumnos que se dediquen al mejoramiento e investigación de este tipo de vehículo. Para llegar al objetivo general del proyecto que es el diseño y construcción del vehículo Supermileage primero se plantea el problema, se formula y se sistematiza, para así determinar la base sobre la cual está fundamentado el presente trabajo. Lo siguiente a tener en cuenta es la búsqueda de la información sobre los aspectos importantes que conforman el proyecto, como el estudio de los antecedentes proporcionados por los equipos que compiten en Estados Unidos y el reglamento de la Fórmula SAE Supermileage presentados en los diferentes capítulos. Teniendo una idea clara, se presenta una parte teórica que sustente lo estudiado y otra parte aplicativa la cual sería la creación del vehículo, quedando como una propuesta para que tanto alumnos como profesores se motiven a seguir innovando y mejorando éste primer prototipo

Diseño y construcción de un remolque de mantenimiento para el club de automovilismo UTN Racing Team

Diseñar y construir un remolque de mantenimiento para el Club de Automovilismo UTN Racing Team.Algunos daños y averías durante las actividades del Club de Automovilismo UTN Racing Team pusieron en evidencia la falta de herramientas y equipos con una fuente de energía autónoma que permita solucionar estos problemas. Por este motivo se realizó una investigación y selección de equipos y herramientas requeridas en el mantenimiento preventivo y correctivo disponibles en el taller de la carrera de Ingeniería Automotriz con su respectivo dimensionamiento y peso. Se realizó una investigación y caracterización de materiales para la construcción del remolque, de acuerdo con parámetros de disponibilidad, facilidad de trabajo, resistencia y costos; los cuales nos permitieron realizar la selección apropiada para proceder con el prototipo en el software de diseño SolidWorks. Se definió el diseño de la geometría estructural del prototipo manteniéndose en los límites de dimensionamiento mencionados en la Tabla Nacional de Pesos y Dimensiones y de acuerdo con medidas tomadas de herramientas del taller que se llevarán en él. Así se procedió a realizar los cálculos y simulaciones respectivas, que permitieron validar el diseño. Con el diseño y simulaciones concluidas se procedió a la construcción del remolque con los planos correspondientes y materiales previamente seleccionados, dando como resultado el cumplimiento de los objetivos planteados.Maestrí

Diseño y construcción de un bastidor para un prototipo eléctrico ligero de bajo consumo energético mediante análisis cae y procesos de fabricación

En el presente trabajo se dan a conocer los procesos del diseño y fabricación de bastidor mediante el análisis CAE, así como para la construcción del chasis del prototipo, el cual debe ser ligero, pero también resistente, lo que permite una mayor velocidad y potencia en su rendimiento en la competición. Los componentes del tren de transmisión mecánica se toman en consideración como cargas, y la geometría del bastidor se modela como punto de partida, en cuanto al diseño del bastidor es muy específico a lo requerido, las dimensiones mínimas y máximas del vehículo. Se utilizaron tubos cuadrados y redondos para las vigas y travesaños, se debe extremar la precaución al cortar los tubos, haciendo el corte en un perfil circular, que es particularmente crucial cuando se trata de tubos, lo que exige certeza y precisión va a ser el estilo que usted aplique la elección de los tubos de chasis de aleación de acero redondos y cuadrados se realizó utilizando una matriz de decisión y los planos y el modelo prototipo se realizaron utilizando un software de modelado asistido por computadora. El software se utilizará para la simulación y el análisis de resultados y se ha utilizado ciertas referencias para disponer los componentes estructurales del marco integro así la parte final del chasis se construye uniendo al bastidor los componentes mecánicos, incluidos el motor eléctrico, la cadena y los sistemas de frenado y dirección, utilizando métodos tradicionales en la producción de construcciones metálicas los resultados de la construcción, simulación, análisis de los esfuerzos que soporta la estructura. El tubo redondo con el que está construido la mayor parte de nuestro prototipo tiende hacer el más adecuado. Para finalizar este objetivo propuesto se sugiere continuar con el proyecto y diseñar la carrocería.In the present work, the processes of the design and manufacture of the frame are presented through the CAE analysis, as well as for the construction of the chassis of the prototype, which must be light, but also resistant, which allows greater speed and power in its performance in competition. The components of the mechanical drivetrain are taken into consideration as loads, and the geometry of the frame is modeled as a starting point, as far as the design of the frame is very specific to what is required, the minimum and maximum dimensions of the vehicle. Square and round tubes were used for the beams and crossmembers, extreme caution should be exercised when cutting the tubes, making the cut in a circular profile, which is particularly crucial when it comes to tubes, what demands certainty and precision will be the style you apply The choice of round and square steel alloy chassis tubes was made using a decision matrix and the planes and The prototype model was made using computer-aided modeling software The software will be used for simulation and analysis of results and certain references have been used to arrange the structural components of the integrated frame so the final part of the chassis is built by joining to the frame the mechanical components, including the electric motor, the chain and the braking and steering systems, using traditional methods in the production of metal constructions the results of the construction, Simulation, analysis of the stresses supported by the structure. The round tube with which most of our prototype is built tends to make the most suitable. To finalize this proposed objective, it is suggested to continue with the project and design the bodywor

Triciclo eléctrico estilo chopper

La movilidad en la ciudad de Bogotá es una problemática que afecta a todos los capitalinos. El trasladarse de un lugar a otro sea convertido en un desafío, un recorrido que suponiendo por su distancia no debería demorar más de treinta minutos termina convirtiéndose en un trayecto de una a dos horas, a esta problemática se puede agregar diferentes causas entre ellas se tiene el crecimiento de vehículos, atraso en la infraestructura vial, mal estado de la malla vial, semáforos mal programados y la venta publicitaria de que un automóvil privado es sinónimo de estatus, en esta sociedad de desarrollo tecnológico, la mayoría de los Bogotanos desecarían tener un vehículo para poder movilizarse pensando que facilitarían la movilidad hacia un lugar, sin pensar en los gastos adicionales que este acarrea. No se puede dejar a un lado la problemática ambiental de la contaminación a la atmosfera por las emisiones de fuentes móviles. El enfoque de este proyecto se rigió hacia el diseño y construcción de un vehículo de propulsión humana con un motor que ayude al desplazamiento del mismo, con el fin de incentivar el uso de otras vías como las ciclorutas. Se pensó en un diseño de un triciclo con la capacidad de transportar un adulto y un niño (máximo 110kg entre los dos pasajeros), con una autonomía de batería de dos horas en condiciones ideales. La metodología usada es la propuesta realizada por Richard G. Budynas y J. Keith Nisbett, expuesta en el libro de Diseño en Ingeniería mecánica de Shingel, donde simplifica el diseño en cinco pasos: reconocimiento de la necesidad, la definición del problema, la síntesis (estudios de espacios del triciclo, dimensiones del piloto etc.), análisis y optimización del triciclo, evaluación del prototipo y su presentación. Para este proyecto se buscó un diseño novedoso económico ideal para salir en compañía, porque no pensar en llevar el niño al colegio, aportando a la movilidad de Bogotá y disminuyendo el impacto ambiental por emisiones atmosféricas móviles. Se plantearon 3 bocetos de los cuales se escogió el boceto que le proporcionó un plus a las ciclas convencionales.CONTENIDO INTRODUCCIÓN PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACIÓN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS 1 REGLAMENTACION GENERAL PARA BICICLETAS Y TRICICLOS 1.1 ASPECTOS LEGALES 1.1.1 Dimensiones 1.1.2 Velocidad 2 ASPECTOS TÉCNICOS DE DISEÑO 2.1 CONFIGURACIÓN GENERAL 2.2 PESO 2.3 SENSIBILIDAD A LAS PENDIENTES 2.4 MOTOR Y TREN DE POTENCIA 2.4.1 Acelerador 2.4.2 Barra antivuelco 3 DISEÑO Y SELECCIÓN DE MECÁNISMOS Y SISTEMAS DEL TRICICLO ESTILO CHOPPER 3.1 DISEÑO DOCUMENTAL 3.1.1 Depuración de los objetivos del diseño 3.1.2.1 Estructura 3.1.2.2 Ruedas 3.1.2.3 Frenos 3.1.2.4 Sistema de transmisión y potencia 3.1.2.5 Baterías 3.1.2.6 Marchas en la bicicleta 3.1.3 Evaluación de las alternativas 3.2 DISEÑO PRELIMINAR 3.2.1 Reconocimiento de la necesidad 3.2.2 Definición del problema: 3.2.3 Síntesis 3.2.4 Análisis y Optimización 3.2.5 Evaluación 4 CÁLCULOS ESTRUCTURALES Y DINÁMICOS DEL TRICICLO 4.1 CÁLCULOS ESTÁTICOS 4.1.2 Cálculos en el eje trasero 4.1.3 Selección Rodamientos 4.2 CÁLCULOS DINÁMICOS 4.2.1 Fuerzas que interactúan en el triciclo 4.2.1.1 Resistencia a la rodadura 4.2.1.2 Resistencia a la pendiente 4.2.1.3 Resistencia aerodinámica 4.2.1.4 Fuerza de tracción 4.2.1.5 Calculo para superar las fuerzas de resistencia 4.2.2 Cálculos de transmisión por pedaleo 4.3 POTENCIA MOTOR 4.4 FUERZA DE FRENADO 4.4.1 Peso transferido 4.4.2 Calculo dinámico sobre cada rueda 4.4.3 Fuerza de frenado en cada rueda 4.4.4 Distancia de parada 4.4.5 Velocidad del triciclo eléctrico 4.4.6 Aceleración del triciclo 5 MODELAMIENTO TRICICLO ELÉCTRICO 5.1 DIBUJO DEL TRICICLO ELECTRICO 5.2 ANALISIS 5.2.1 Cálculo del eje llantas traseras 5.2.2 Cálculo de chasis 6 CONTRUCCIÓN DE TRICICLO ESTILO CHOPPER Y PRUEBAS 6.1 FABRICACIÓN 6.1.1 Corte de los tubos y preparación de los Extremos 612 Soldadura 62 PRUEBAS 621 Pruebas del sistema de transmisión de potencia 622 Pruebas del sistema de dirección 623 Pruebas del sistema de frenos 7 DESCRIPCIÓN Y PRECIO DE LOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN EL PROYECTO 71 DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS USADOS EN EL PROYECTO 72 PRECIOS DE LAS PARTES DEL TRICICLO 73 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS TRICICLO ELÉCTRICO ESTILO CHOPPER 8 CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍAPregradoIngeniero en MecánicaIngeniería Mecánic

CVYB, conceptualización de un sistema de transporte público alternativo complementario para trayectos cortos en Bogotá

Este proyecto, busca ser una opción para brindar soluciones a la sociedad y a la comunidad de Bogotá, ofreciendo bienestar a los ciudadanos, por medio de la apropiación, reconocimiento e interacción con el espacio y sus componentes, contribuyendo así, el habitar la ciudad. Estas soluciones deben significar un cambio positivo, siendo una opción la movilidad, específicamente la problemática del transporte público en Bogotá.Diseñador (a) IndustrialPregrad

Diseño y construcción del marco y basculante para una bicicleta eléctrica por medio de la técnica de optimización estructural topológica

Diseñar y construir el marco y basculante para una bicicleta eléctrica por medio de la técnica de optimización estructural topológica.El objetivo principal del presente trabajo de investigación fue diseñar y construir un marco y basculante para una bicicleta eléctrica por medio de la técnica de optimización estructural topológica. Para el diseño de estos componentes se seleccionó medidas para una talla de bicicleta M que es para una persona de 160 a 180 cm de estatura, se utilizó el software SolidWorks para los diseños y; para la simulación y optimización topológica se utilizó Ansys Student. Una vez comprobado en Ansys el comportamiento estructural del diseño optimizado se procedió a construir el marco y basculante, en este caso el material seleccionado fue el acero estructural A36 y el proceso de soldadura empleado fue el MIG; la optimización se realizó mediante el corte por plasma para posteriormente pasar por un proceso de pulido de los cortes y de esta forma dar un mejor acabado. Los resultados obtenidos mostraron que con la optimización topológica en los diseños construidos se reduce una cantidad del 16.13% del peso total de los elementos, este resultado varía con respecto al valor obtenido en el software que fue del 17.82%, sin embargo, esta diferencia no es muy significativa. En el caso de los diseños construidos, el peso inicial total fue de 6.2 Kg, al realizar el pesaje de cada elemento una vez optimizados se comprobó que a cada elemento se redujo 0.5 Kg, de esta forma se pudo afirmar que se redujo un peso total de 1 kg del diseño. Además, los análisis estructurales mostraron que los diseños optimizados si soportarán la carga aplicada, en este caso la carga fue de 1112.07 N correspondiente a una persona de 113,4 Kg, el factor de seguridad mínimo obtenido fue de 1.03 que corresponde a la prueba a fatiga cuando el ciclista está sentado, por otro lado, el valor más alto fue de 3.38 correspondiente a la prueba estática con el ciclista también sentado. Para el ensamble final de la bicicleta se utilizó una suspensión delantera de aire y para la trasera una suspensión combinada de aire y resorte, de esta forma se garantizó la aplicación para una bicicleta eléctrica. Con la optimización topológica realizada se logró reducir el material innecesario lo que es una reducción de peso el cual permite un mayor aprovechamiento de la energía utilizada para mover a la bicicleta.Ingenierí

Evaluación y aplicación de materiales compuestos para la reducción de peso en el carenado de una motocicleta eléctrica.

Diseñar y construir el carenado para la Motocicleta Eléctrica Super Soco TC Max.La contaminación por residuos plásticos es un problema que afecta a la gran mayoría de países a nivel mundial. Actualmente en el Ecuador no existe un manejo adecuado del reciclaje de este tipo de materiales, por lo que, elementos como carenados de motocicletas, terminan en sumideros o quebradas generando una gran cantidad de contaminación. Es por ello que se han realizado estudios de materiales biodegradables que puedan sustituir a estos compuestos, uno de ellos es la presente investigación denominada “Análisis y aplicación de bio-compuestos orgánicos para la fabricación del carenado de una motocicleta eléctrica”, cuyo objetivo fue valorar las características mecánicas de distintos materiales compuestos y determinar la configuración más idónea para su aplicación en el diseño y manufactura del carenado de una motocicleta eléctrica. Siguiendo un proceso sistemático se realizó una indagación bibliográfica de materiales compuestos, en donde se analizó las propiedades físicas de tres tipos de bio-compuestos, y, utilizando el método de matrices de decisión, se determinó como idóneo el material compuesto por una matriz epóxica (70%) y refuerzo de fibra de yute (30%), con una orientación de 90°-0°, ya que presenta buena resistencia mecánica a tracción (45,72 MPa), elasticidad (1493 MPa) e impacto (1,96J). Posteriormente se propuso tres modelos de carenados, de los cuales se evaluó el comportamiento aerodinámico en un simulador de caída libre generado por el programa ANSYS Workbench (CFD) a dos velocidades diferentes, donde el prototipo que mejores resultados presentó fue el modelo “S”, el cual demostró una mejoría del 12,85% en el Cd, un 25,69 % en la Fd y un promedio del 20,65% en la presión ejercida por el fluido con respecto al modelo original. Posterior a ello se procedió a la construcción del prototipo utilizando la técnica de estratificación manual. Finalmente se calculó las propiedades físicas del material ABS y el material compuesto de fibra de yute, se estableció una comparativa en función de la densidad, masa y volumen, donde se determinó que la masa del Modelo “S” en comparación con el Modelo Original es 1 kg más pesado, cuyo valor es poco relevante y no afecta al desempeño de la motocicleta en carretera.Ingenierí

Diseño y construcción de los sistemas de chasis, carrocería, dirección, frenos y suspensión para un vehículo monoplaza eléctrico

El objetivo del presente proyecto fue caracterizar los sistemas de chasis, tren de potencia, dirección, frenos y suspensión para un vehículo monoplaza eléctrico, para lo cual se analizó y estudió de manera computarizada los sistemas automotrices para optimizarlos y adaptarlos conforme la presente realidad. Dicho proceso se llevó a cabo partiendo del estudio y análisis del tema planteado como trabajo de titulación; posteriormente, se procedió a elegir el material para el diseño y simulación del primer sistema, que será el chasis; seguidamente se realizó el cálculo del tren de potencia para conocer las especificaciones y requerimientos al momento de incorporar dicho sistema automotriz, finalizado el diseño y simulación se efectuó a la adquisición de materiales, construcción del prototipo, pruebas y resultados como se describe en el diagrama de etapas del proyecto. Para el diseño y caracterización de materiales se utilizó el programa de diseño Solidworks, donde se obtuvo el valor crítico máximo en el brazo superior de la suspensión con una fuerza resultante de 2880N, mientras que para las condiciones de movimiento se empleó la herramienta denominada Ansys; en donde a rasgos generales se obtuvieron los materiales a utilizarse como son tubos huecos de 25,4 cm y 22 cm de diámetro, además de tubo cuadrado de 10 cm con longitudes totales de 9,35; 3,91 y 2,97 m respectivamente , así también sus limitaciones a soportar en donde el caso máximo fue para el agarre de muelle con un valor de esfuerzo máximo de 101,99 Mpa. Se concluye que los materiales a utilizar dependerán de las cargas a las cuales vayan a ser sometidas, debido a que no todos los sistemas soportan los mismos esfuerzos. Se recomienda que el prototipo cuente con un manual de uso y mantenimiento para facilitar su manejo en general.This project aimed to characterize the chassis, power train, steering, brake, and suspension systems for a single-seat electric vehicle, for which the automotive systems were analyzed and studied in a computerized manner to optimize and adapt them according to the present reality. This process was carried out based on the study and analysis of the topic raised as the degree work. Subsequently, the material for the design and simulation of the first system, which will be the chassis, was chosen. Next, the calculation of the power train was carried out to know the specifications and requirements at the time of incorporating said automotive system. Once the design and simulation were completed, the acquisition of materials, construction of the prototype, tests, and results were carried out as described in the project stage diagram. For the design and characterization of materials, the Solidworks design program was used, where the maximum critical value was obtained in the upper arm of the suspension with a resulting force of 2880N. While for the movement conditions the tool called Ansys was used; where, in general terms, the materials to be used were obtained, such as hollow tubes of 25.4 cm and 22 cm in diameter, in addition to a 10 cm square tube with total lengths of 9.35; 3.91 and 2.97 m respectively. Thus also its limitations to withstand where the maximum case was for the spring grip with a maximum stress value of 101.99 Mpa. It is concluded that the materials to be used will depend on the loads to which they will be subjected because not all systems support the same efforts. It is recommended that the prototype has a use and maintenance manual to facilitate its handling in general