Metrologia

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DISEÑO Y ANÁLISIS DE UN CHASIS PARA UN PROTOTIPO DE FÓRMULA SAE
Autor: Calvo Rodríguez, Arturo. Director: Carnicero López, Alberto. Entidad Colaboradora: ICAI – Universidad pontificia de comillas.

RESUMEN DEL PROYECTO
El proyecto que se presenta a continuación forma parte de una serie de documentos que cubren la fabricación y estudio de los distintos sectores que componen un monoplaza.En este proyecto se describen cuáles han sido los pasos dados para alcanzar el diseño final de un chasis adaptado a la fórmula SAE y se presentan los resultados obtenidos al analizarlo. En primer lugar se realizó un estudio del estado del arte, se determinaron los aspectos fundamentales a tener en cuenta en el diseño y se estudiaron las distintas tendencias en los chasis actuales. Al mismo tiempose realizó un estudio profundo de las normas de la fórmula SAE. La seguridad es uno de los principales requisitos ya que se trata de una competición estudiantil, y por lo tanto son muchas las restricciones a las que el chasis está sometido por parte de la organización para garantizar la seguridad de los participantes. Para realizar el diseño del chasis se partió de un modelo base formado por laspartes de la estructura que se encontraban normalizadas. Una vez cumplida la normativa se introdujeron los cambios en el diseño, probando nuevas ideas y analizando los resultados obtenidos. Para que el proceso de diseño se desarrolle de forma satisfactoria es importante que introducir un cambio y analizarlo no suponga demasiado tiempo ya que el número de modificaciones a analizar será importante.Bajo esa idea se realizó un modelado en ANSYS que permitiese estudiar el prototipo y obtener resultados de una forma rápida y utilizando la mayor cantidad de parámetros posibles. El análisis en ANSYS se estructuró de la siguiente forma:

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Un fichero independiente contiene la información sobre la geometría del chasis de forma parametrizada, con lo que cualquier cambio en el diseño delprototipo se realizará en este fichero sin tener que modificar el resto.

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Se utilizan parámetros para que se puedan evaluar los cambios en el diseño simplemente modificando los datos de entrada. Son parámetros de diseño los siguientes: diámetro y espesor de los distintos tubos, características mecánicas del material, masa del piloto, las distintas masas del vehículo tales como el motor o elcarenado, las constantes del muelle K y del amortiguador C en el modelo de las suspensiones, así como la masa de las ruedas. De este modo cualquier modificación se lleva a cabo de forma casi inmediata.

El siguiente paso fue el de realizar el resto de ficheros que simulan las distintas pruebas a las que se somete el chasis para obtener resultados y analizar el comportamiento del prototipo. Semodelaron distintas pruebas centrándose en dos aspectos fundamentales: Un conjunto de pruebas analizan el comportamiento del chasis cuando está sometido a condiciones normales de funcionamiento y/o exigidas por la organización tales como una entrada en curva, frenada, aceleración brusca o remolcado por grúa. En estas pruebas se introducen como parámetros de diseño las aceleraciones máximasalcanzadas en cada caso. La otra prueba es la de rigidez a torsión. En esta prueba se somete al chasis a un par para comprobar la resistencia a torsión del chasis, este parámetro ayuda a mejorar el comportamiento del vehículo en pista. Si bien dos chasis distintos pueden soportar con facilidad los esfuerzos a los que son sometidos en pista, el que cuente con una rigidez mayor será el que ofrezca alvehículo un comportamiento mejor, por ejemplo estabilidad a la entrada de una curva. El otro parámetro fundamental en el comportamiento del chasis es su peso, la optimización realizada en este proyecto mediante los distintos cambios de diseño estaba orientada a encontrar el punto de equilibrio entre peso, rigidez y coste, los parámetros fundamentales por los que un chasis es evaluado. Esta optimización...