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Curso Online de Diseño de Automóviles Gratuito

5/20/2021

11 Comments

 

Curso online de diseño de automóviles gratuito

​Automotive Design & Marketing Management
road testing
Fuente: KS Engineering
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ENSAYO DE DINÁMICA VEHICULAR

Ensayo de dinámica vehicular


​Antes de entrar en los ensayos, vamos a ver de forma breve algunos conceptos básicos de dinámica vehicular. 

Nociones básicas de dinámica vehicular


En la conducción del coche es importante la estabilidad del mismo, el confort y la trayectoria  en la curva. Esto último es realmente importante, ya que el coche tiene que responder perfectamente a las instrucciones del conductor. Entre otros parámetros, son muy importantes: el diseño de la suspensión, la distribución de peso, los neumáticos del coche, el viento lateral y la rigidez del chasis. Veremos algunos conceptos más adelante; evitando en todo momento el empleo de fórmulas, como siempre. 

Un coche con un mal diseño vehicular puede hacer que este cabecee o se balancee, y, además, puede presentar un viraje incorrecto. Cuando un coche cabecea, el frontal y la trasera son las partes que se inclinan; mientras que en el balanceo son los laterales del coche los que continuamente se inclinan de un lado a otro. El viraje está ligado a la capacidad que va a tener nuestro coche para seguir la trayectoria adecuada: En el subviraje el coche va a girar mucho menos de lo deseado por lo que este se irá hacia el exterior de la curva, mientras que en el sobreviraje el coche girará mucho más de lo que el conductor desea y el coche irá hacia el interior de la curva en vez de seguir la trayectoria de la misma. Para que esto no ocurra hay que realizar una cantidad importante de cálculos, pero además, hay que probar el coche en la pista para salir momentáneamente de la teórica y asegurarnos de que el coche va por la trayectoria indicada. 
​
subvirage y sobreviraje
Fuente: Subaru
DISEÑO DEL CHASIS DEL AUTOMÓVIL

Diseño del chasis del automóvil


Vamos a ver los principales criterios de diseño de un chasis desde el punto de vista de la dinámica vehicular, ya vimos en entregas anteriores de este curso de automoción algunos criterios de ergonomía y de seguridad. Vamos a considerar los chasis autoportantes al ser los más comunes en los vehículos, aunque también existen de otros tipos. 

Pero antes, haremos una especial mención a los chasis tubulares. Estos son muy empleados en algunos deportivos, small-volume car brands, exoskeletons (tipo Ariel Atom), Formula SAE, ect. Este tipo de chasis son relativamente fáciles de calcular y de fabricar. No requieren de la contratación de proveedores de chapa metálica para el chasis ni de robots industriales para su ensamblaje. Por lo que solamente necesitaremos tener una nave industrial o un taller para el montaje de nuestros coches, en vez de gigantescas factorías con líneas de montaje altamente automatizadas. 

Solamente se necesita una mesa de soldadura y un equipo de soldadores profesionales, al ser un proceso mucho más manual es idóneo para coches de baja producción. Si tienes en mente crear tu propia marca de coches, esta es una opción muy lógica. El coste unitario es mucho mayor, pero la inversión inicial es mucho menor. Otra ventaja que nos interesa mucho, como diseñadores automotrices, es que con SolidWorks podemos realizar todo el diseño del chasis tubular sin problemas, simulando todo el chasis desde el comportamiento del mismo mediante análisis por elementos finitos (Fem) hasta las soldaduras. En cambio, para un vehículo con un chasis autoportante es más óptimo emplear un programa más potente como Catia, así como un equipo de ingenieros mucho más numeroso. Por lo tanto, vosotros mismos podéis diseñar un vehículo con chasis tubular de una forma relativamente sencilla. Otra opción es emplear chasis monocasco o incluso híbridos, que sería una mezcla entre tubular y monocasco. Aunque suelen ser mucho más costosos, por lo que suelen quedar reservados para vehículos de competición o deportivos de altas prestaciones. 
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Chassis FEM
Rigidez torsional:
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Un factor importante en el diseño del chasis de un coche es la rigidez torsional. Nos interesa la mayor rigidez torsional posible para que el chasis del coche no se deforme y mantenga siempre el contacto con la carretera en las cuatro ruedas, lo que lógicamente se traduce en una mayor estabilidad y en una mayor calidad de la conducción. En vehículos con una alta rigidez torsional como el Rolls Royce Phantom o el VW Phaeton, el chasis prácticamente no se torsiona, siendo las suspensiones las principales encargadas de absorber las irregularidades de la carretera. De este modo, las suspensiones trabajan mucho mejor que en chasis de menor rigidez torsional.

Como diseñadores, para aumentar la rigidez torsional de un chasis podemos emplear aceros más rígidos (high-modulus steels (HMS)), incrementar el número de soldaduras y adhesivos de alta resistencia, emplear travesaños o incluso crucetas, conectar los puntos de un lateral del chasis al otro lateral para distribuir los esfuerzos y que sea lo más rígido posible. Pero todo esto hay que hacerlo de manera inteligente para no consumir más recursos de los necesarios; principalmente por el peso añadido que todo esto supone (y mayor consumo por ende), pero también se incrementan los costes económicos, ya sea por material como por los procesos añadidos en la cadena de montaje.

Esto se calcula de dos maneras, inicialmente con CAD (CAE para ser concretos), y después de manera física a través de los distintos ensayos de torsión que veremos más adelante. El cálculo en un chasis autoportante es algo más difícil por la complejidad del propio chasis y la cantidad de elementos, soluciones estructurales y conexiones que tiene, pero, cuando se trata de un chasis tubular podemos diseñarlo en nuestra propia casa al igual que un equipo de diseño de una gran marca. 

Es decir, ahora mismo somos capaces de diseñar cualquier coche con un chasis tubular desde nuestra casa, con una serie de nociones básicas y sin un desembolso económico, esto nos da un alcance que nunca antes se había tenido en la historia. Si deseamos hacer una prueba con nuestro programa de Cad, para un estudio básico de rigidez torsional, debemos dejar fija la parte trasera del coche y ejercer los esfuerzos en cada uno de los puntos de apoyo del chasis del vehículo, en horizontal y hacia arriba. Iremos alternando esos esfuerzos para ir viendo el comportamiento del vehículo. A pesar de que el análisis de elementos finitos es un área compleja, este cálculo en concreto es muy sencillo de efectuar y podéis hacerlo incluso sin conocimientos específicos de FEM, sin entrar en temas complejos como las vibraciones, y siempre, de una manera estática y con ciertas limitaciones. Recuerden que en Grabcad pueden descargar fácilmente un chasis para simularlo.  

Chassis fem
Ejercicio hecho rápidamente en drivingyourdream.
braking racing car
Fuente: Superlite Cars


También se emplea el dinamómetro de chasis. El vehículo se coloca sobre unos rodillos que simulan las distintas cargas a los que es sometido el vehículo a diario, mediante vibraciones y movimientos de los mismos. El departamento de motores también usan estos dinamómetros para realizar sus ensayos. 
​
Chassis Dynamometer
Fuente: Daimler


No olviden seguirnos en facebook e instagram y comentar, lo agradecemos mucho ya que realmente nos ayuda mucho a que el curso vaya ganando visibilidad, sobre todo, si compartís. 


Os dejamos dos libros recomendados para ampliar información, sobre todo en el campo del diseño de suspensiones ya que, debido su complejidad, no podemos entrar en ese área. 

El primero es excepcional, tanto para el diseño del chasis como de las suspensiones, está orientado a competición pero los principios de la dinámica se mantienen. Está en inglés, es la única pega. 

El segundo está en español, también es bueno, tiene una orientación más general. 
Advanced Race Car Chassis Technology: Winning Chassis Design and Setup for Circle Track and
Ingeniería del automóvil. Sistemas y comportamiento dinámico
11 Comments
Carlos Mariano Pérez Salvador
5/21/2021 04:04:26 am

Otra entrega fantástica. Me ha encantado el momento en que se habla del concepto de "momento polar de inercia". Hay un youtuber que antes hablaba muchísimo de ese concepto. La verdad es que es algo determinante en el comportamiento del coche. A priori los vehículos que llevan el motor colgado por delante del eje delantero, suelen subvirar. Como se indica en esta entrega no sólo vale que tengamos reparto de pesos 50/50 entre los ejes.
Y, por otro lado, me ha gustado la parte de probar los coches, ya en la recta final, en zonas públicas. Este de fin de semana estuve por Mojácar (Almería), y ví varios coches de prueba -final-, creo que Range Rover. Lo que habría dado porque me invitaran a dar una vuelta en esos prototipos, aunque hubieran ido llenos de cables y ordenadores. También en este apartado, en el que se habla de las pruebas en circuitos, recuerdo ese óvalo de pruebas que había en una azotea de Italia. Creo que era en la fábrica de FIAT en Turín. Tenían el circuito sobre sus cabezas, jajá. Los ingenieros no necesitaban desplazarse.
Muchas gracias por esta nueva entrega, y por todas, equipo Driving Your Dream. Un saludo para todos.-

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Miguel Angel
5/26/2021 07:28:59 am

Muchas gracias por el comentario.

Los prototipos, bueno, las mulas son increíbles, aunque después te das cuenta de que es prácticamente un coche de calle lleno de instrumentación. Recuerdo cuando al fin entré en un almacén "secreto" dónde tenían las mulas, corriendo ilusionado con las llaves en la mano ... y después vi que eran coches iguales a los de producción (eran restylings). De todos modos, si los ves parados, puedes preguntarles, nunca se sabe.

La foto que dices de Fiat la tenía preparada para subirla, iba a ir ubicada dónde las fotos de las dos pistas de prueba, pero al final nos decantamos por poner ambas pistas modernas,



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Carlos Mariano Pérez Salvador
5/21/2021 04:05:29 am

Tengo el segundo libro, de "Ingeniería del Automóvil", y es realmente fabuloso. Muy recomendable.-

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Edward Orlando Hernandez Guerrero link
5/23/2021 11:31:30 am

Hola, ¿tienes el libro en digital o físico?

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Carlos Mariano Pérez Salvador
5/23/2021 11:08:31 pm

Lo tengo en formato físico. Los libros digitales no me gustan mucho para consulta.

Nicolas Alexander De Leon Vazquez link
5/23/2021 02:37:05 pm

Muchas gracia por esta entrega, me encantó demasiado y más la parte de probar los coches en distintos escenarios en los cuales se comercializará el coche, como lo indican es importante el balance de pesos entre los ejes para mantenerlo en el camino. Muchas gracias por la entrega y esperamos la siguiente con ansias. Saludos.

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Miguel Angel
5/26/2021 07:29:54 am

Muchas gracias por el comentario! ser probador de coches tiene que ser algo fantástico la verdad.

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Iván Rodríguez Méndez
5/26/2021 05:00:05 pm

Muchas gracias por esta entrega, ya que pude recordar muchos de los conceptos que vi hace tiempo en un curso de control y dinámica vehicular. Me parecieron fantásticos todos los ensayos que llevan a cabo.

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Sebastian Alvarez
6/9/2021 07:15:18 am

Fantástica entrega!

Es impresionante todo lo que puede cambiar o ser modificado en un vehículo incluso en su etapa de pruebas cuando ya se ha completado la mayoría del desarrollo, esto nos deja ver la importancia de tener una buena plataforma que pueda ser testeada y aprobada antes de su lanzamiento al mercado, ya que esto puede significar un acierto o un fracaso para el fabricante.

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Josmar Lara
7/16/2021 09:50:04 pm

Increíble entrega, me ha encantado. Seguramente los test drivers deben disfrutar su trabajo, a mi me encantaría. Muchas gracias por la información suministrada

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Aldana Bularte
11/28/2022 04:18:01 pm

Hola buenas noches. Me interesa recibir información sobre el curso diseño de chasis

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