CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS AUTOS SAE MINI BAJA 1 UNIDADES MINI-BAJA

Las unidades "SAE Mini-Baja" es un proyecto que pone aprueba los conocimientos de ingeniería, dinámica vehicular, manufactura y administración, adquiridos en la universidad, con los componentes reales de un proyecto industrial, teniendo como meta una interacción estrecha con la industria automotriz y sus afines, también tendrán oportunidad de poder competir con otros equipos tanto nacionales como internacionales. El diseño del prototipo corre a cargo de los alumnos y su realización será la base de su proyecto de grado.

1.5.2 DESCRIPCIÓN DEL VEHÍCULO SAE 1.5.2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES

Aquí se presenta una descripción muy general en cuanto a medidas, peso y tipo de vehículo.

• Tipo de vehículo: Todo terreno

• Largo: 243.84 cm. (96 pulg.) incluyendo llantas. • Ancho: 152.4 cm. (60 pulg.) incluyendo llantas. • Alto: 172.72 cm. (68 pulg.) desde el piso. • Peso total = de 200 a 400 Kg.

1.5.2.2 CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS

Estas características son con las que la mayoría de los vehículos Mini Baja cuenta. • Plazas: 1 (una)

• Motor: De 4 tiempos (a gasolina) Briggs & Stratton de 10 Hp OHV Intake modelo 205432 tipo 0036-e1

• Materiales: Estructura de tubo de acero al carbón AISI 1018. (soldados), con diámetro exterior: 25.4 cm. (1 pulg.) y espesor de pared: 2.1082 mm (0.083 pulg.)

• Suspensión: Independiente o no, en las cuatro ruedas.

• Transmisión: Transmisión continua variable (CVT) y transmisión por cadena, engranes o catarina.

• Freno: de 1 a 2 frenos de disco en las ruedas traseras. • Número de llantas: 4 (cuatro)

• Tamaño de llantas: desde, 20 x 10 x 8 pulg. hasta 25 x 11 x 10. • Batería: 1 batería de Gel sellada de 12 V. 7 A.

• Costo del vehículo: $ 3, 000.00 dlls.

La disposición espacial es importante para ahorrar espacio y peso en el vehículo. La fuente de potencia es un motor Briggs & Stratton de 10 HP @ 4000 RPM. Esta potencia será transformada por medio de una reducción fija de y una transmisión

operación. Al eje que lleva la relación fija van conectados dos semiejes flexibles que permiten la transmisión de potencia y el movimiento de la suspensión independiente en la parte trasera y delantera del vehículo. Finalmente, el torque del motor multiplicado por las relaciones, se convierte en fuerza de tracción por medio de las llantas, tienen un sistema de dirección que permite maniobrar con facilidad y frenos capaces de bloquear por lo menos dos ruedas.

1.5.3 FRENOS

El sistema de frenos es uno de los más importantes del vehículo y tiene una función principal de seguridad. Con los frenos se disminuye la velocidad del vehículo o incluso se detiene en función de las necesidades marcadas por el conductor. En otras palabras debe conseguir que el vehículo se detenga en la mínima distancia posible, sin necesitar para ello grandes esfuerzos del conductor. Normalmente, el sistema de frenos absorbe energía por medio de rozamiento y la transforma en calor. En el caso de las unidades mini baja, el tipo de freno más común es el de disco, ya sea en el eje o en las ruedas, dándole ligereza y eficiencia.

1.5.4 SUSPENSIÓN

La suspensión comprende el conjunto de órganos mecánicos que unen los elementos de rodadura con la carrocería del vehículo.

Debido a las irregularidades del camino las ruedas de un vehículo poseen siempre un movimiento vertical que, a una velocidad media, se sucede en espacios muy cortos de tiempo, produciéndose aceleraciones verticales en las ruedas que pueden ser múltiplo de la aceleración de la gravedad. Para evitar las consecuencias de esta situación, que compromete notablemente la confortabilidad y la estabilidad del vehículo, se acoplan entre el bastidor y las ruedas, elementos de elasticidad que permiten transformar los golpes que produce el pavimento sobre las ruedas en oscilaciones.

Por lo tanto, las funciones fundamentales de un sistema de suspensión son:

¾ Dar estabilidad al vehículo controlando las principales acciones que se ejercen sobre de él, como fuerzas centrífugas, esfuerzos de aceleración y frenada, acción del viento, fluctuaciones del terreno y efectos de la dirección,

otorgándoles a las ruedas una adherencia continua.

¾ Mantener un alto nivel de confort para los ocupantes, reduciendo en lo posible los movimientos del vehículo.

La definición más certera para un sistema de suspensión es la de un sistema de comunicación entre la superficie del suelo y el chasis del carro, siendo este último el encargado de acomodar tanto la mayor parte del peso como el fin último del vehículo, los pasajeros.

Todos los sistemas de suspensión de automóviles provienen del intento de la ingeniería para satisfacer los siguientes requisitos, no siendo alguno más importante que otro, sino aportando todos alguna característica del compromiso final deseado. En un sistema de suspensión se distinguen siempre dos elementos, el mecanismo geométrico y el conjunto amortiguador - resorte. Por ello, es posible identificar su aporte particular al vehículo. Su función es la de garantizar que el recorrido de la suspensión (compresión /extensión) afecte de la manera necesaria la posición de cada llanta en un espacio tridimensional, esto es, en 6 grados de libertad. Esto quiere decir que sea cual sea el mecanismo escogido, ha de ser diseñado considerando su efecto en el “camber, caster, convergencia, ángulo de Kingpin y radio de slip”. A su vez, siendo la suspensión un elemento dinámico, es la encargada de transmitir las fuerzas ejercidas por el pavimento sobre el vehículo, permitiendo al diseñador tomar decisiones sobre la orientación de dichas fuerzas, sea a través de los amortiguadores (recorrido de suspensión) o a través de los mecanismos. Es con este criterio, que se puede evitar que un auto tenga la tendencia a clavarse en una frenada o a levantarse en un fuerte arrancón. De una forma general, es el mecanismo el encargado de determinar el comportamiento de las llantas sobre el suelo, entendiendo por comportamiento, las fuerzas desarrolladas por las mismas (desempeño) y su duración.

1.5.5 TRANSMISIÓN

En los vehículos de combustión interna, el motor y la transmisión son el conjunto de elementos mecánicos capaces de convertir en energía mecánica la energía química obtenida de los combustibles. El motor y la transmisión serán dispositivos básicos para el comportamiento final del vehículo, siendo los elementos generadores del par requerido para su desplazamiento.

En lo particular se utilizan mecanismos como las CVT, que consiste en dos poleas seccionadas, que pueden desplazarse alternativamente permitiendo así la modificación de la relación. Las dos mitades de una polea se mantienen unidas en función del número de revoluciones, por la fuerza centrífuga y las de la otra por acción de un muelle helicoidal. Inicialmente descansa la correa en el perímetro interno de la polea motora. El mecanismo presenta entonces su máxima relación de transmisión y origina el máximo momento de torsión. Ahora bien, al creciente número de revoluciones la fuerza centrífuga desplaza la correa hacia el exterior, modificando así la relación de transmisión. El auto alcanza entonces su velocidad máxima, un ejemplo es el que muestra en la figura 1.16.

1.5.6 DIRECCIÓN

En los automóviles, el conductor debe seleccionar el ángulo del volante para mantener baja la desviación del curso deseado, al igual que debe ajustar continuamente la relación entre girar el volante y la dirección en la que viaja el auto. Para poder hacer esto, el conductor recibe una cantidad considerable de información a través de sus ojos, sus manos y su cuerpo, que le dirán cuál es el siguiente movimiento que debe hacer o simplemente le dan confianza y seguridad en lo que está haciendo. Entonces, el trabajo del sistema de dirección es el de convertir el ángulo del volante, en lo posible, en una clara relación con el ángulo de dirección de las ruedas; además debe dar una retroalimentación acerca del estado de movimiento del vehículo a través de la columna de dirección y el volante.

1.5.7 CHASIS

El chasis es el más importante en este trabajo ya que será diseñado, analizado y construido, es por eso que tomaremos muy en cuenta todas las características que nos ayuden a su elaboración. Para el diseño y construcción del chasis (figura 1.17), la prioridad número uno será obtener un diseño en el que prive la seguridad pasiva y activa de los ocupantes. Para lograrlo, se trabajará en dos frentes: Primero, obtención de una estructura que resista los impactos más severos y garantice la protección total al conductor y segundo, obtención de una estructura en la cual se logre una distribución de pesos ideal, tanto de ella misma como de los componentes que ella soporta, para así lograr un comportamiento dinámico excelente. El peso juega un papel importante en el diseño de un Mini-Baja: cumpliendo todos los requisitos de seguridad, será el menor al que se pueda llegar.

Figura. 1.17. Diseño preliminar del chasis trabajado en Autocad 2000

Un buen diseño de chasis en un Mini Baja, debe ir encaminado a lograr una estructura tipo tubular. La cabina deberá trabajar junto con todo el chasis como si fuera una misma estructura y cada uno de los componentes del chasis deberá interactuar de tal forma que toda la carga sobre el chasis se resuelva en esfuerzos de tensión y compresión (figura 1.18), todo ello encaminado a lograr una estructura con la mayor rigidez torsional posible.

Figura. 1.18. Preliminar del chasis analizado en Algor