Dinámica De Suspensión De Un Vehiculo

ANÁLISIS NUMÉRICO DE LA DINÁMICA VERTICAL DE UN VEHÍCULO TERRESTRE DOTADO DE SUSPENSIÓNCarlos Suntaxi G Universidad de Sevilla, Marzo 2012 Resumen En este trabajo se analiza la respuesta de una suspensión de un vehículo representado como un sistema de cuatro grados de libertad que circula a velocidad constante por una carretera idealizada con funciones armónicas Objetivos 1. Obtener la respuestade un sistema discreto ante una excitación dada mediante la integración numérica de la ecuación del movimiento. 2. Estudiar la influencia de parámetros en la evolución de la respuesta Descripción El sistema a estudiar es un modelo correspondiente a un vehículo que circula a velocidad constante sobre un camino de perfil irregular, como se muestra en la figura 1. Para modelar la dinámica verticaldel automóvil se utiliza el modelo de cuatro grados de libertad que aparece en la parte derecha de la figura 1.Los sistemas: muelle - amortiguar de constantes kn y cn representan la rigidez y amortiguamiento de los neumáticos mientras que los sistemas muelle-amortiguar de constantes ks y cs representan la rigidez y amortiguamiento de los mecanismos de suspensión. Las coordenadas generalizadas son eldesplazamiento vertical de los ejes delantero (xd) y trasero (xt), el desplazamiento vertical (xc) y el giro de cabeceo (θc) del chasis del vehículo. Es habitual en dinámica de vehículos denominar masa no suspendida (mns) a la que se asocia al desplazamiento de los ejes y masa suspendida (ms) a la que se asocia al desplazamiento del chasis. Se supone que el momento de inercia del vehículo conrespecto a su centro de gravedad es IG. El centro de gravedad del vehículo se supone a distancias a y b de los ejes delantero y trasero, respectivamente

Figura 1 Perfil del camino y modelo de 4 grados de libertad

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La función que representa el perfil de un camino de 200 m de longitud está formada por la superposición de 10 funciones armónicas. Los valores de amplitud, desfase y longitud deonda para estas funciones se eligen de forma aleatoria. El perfil de la carretera esta dado por la ecuación
10  2π  y ( z ) = ∑ Ai cos z + ϕi  λ  i =1  i 

Los valores límites para estas las constantes son los siguientes: - Amplitud (Ai): entre 1 y 20 mm. - Desfase (φi): entre 0 y 2π - Longitud de onda (λi): entre 5 m y 30 m. Se selecciona diez valores aleatorios para la amplitud, eldesfase y la longitud de onda. Los valores numéricos seleccionados tienen dos cifras decimales no nulos para la amplitud expresada en milímetros, el desfase en radianes y la longitud de onda en metros En este trabajo se resuelve numéricamente la ecuación del movimiento absoluto del chasis del vehículo para tres valores diferentes de la velocidad de avance: 5, 20 y 40 m/s. Además se calcula lasfrecuencias naturales y modos de vibración del vehículo utilizando dos técnicas: las de los modos reales y la de los modos complejos
1. Parámetros seleccionados para modelar el vehículo

Para el desarrollo del presente trabajo se elige un modelo de vehículo. El automóvil seleccionado es un Ford Mustang año 2000. Las especificaciones se indican en la tabla siguiente:
Tabla 1 Especificacionestécnicas del Ford Mustang 2009

Fabricante: Ford Modelo: Mustang S 281 Año de fabricación: 2000 Categoría: Cabrio / Sport Cars Ubicación del motor: Delantera Motor: 4600 cm3 Tipo de motor: V8 Válvulas por cilindro: 2 Potencia máxima: 129,35 HP a 6000 rpm Torque máximo: 447.48 Nm Transmisión: Manual, 5-velocidades

Relación potencia/peso: 0.1017 PS/kg Tracción: Trasera Número de asientos: 4 Espaciopara pasajeros: 4450 litros Perímetro de giro: 12 m Peso del vehículo: 1298 kg Longitud del vehículo: 4620 mm Ancho del vehículo: 1830 mm Distancia entre ejes: 2580 mm Tipo de frenos delanteros: Discos Tipo de frenos traseros: Discos

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Los valores tomados de esta tabla son:
Característica
Peso del vehículo Distancia entre ejes

Valor ms=1298kg/2=649kg d=2.58m

Para determinar el...