Desarrollo chasis para un vehículo eléctrico

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Desarrollo chasis para un vehículo eléctrico

  1. 1. Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS DESARROLLO DE CHASIS PARA UN VEHICULO ELECTRICO MULTIFUNCIONAL DE TRANSPORTE LIGERO Luis Alexander Ávila Calderón Jonathan David Salamanca Mora Jorge Andrés Sarmiento Becerra Bogotá D.C., junio de 2010
  2. 2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN El proyecto surge a partir de la necesidad del grupo KartUN querequiere disponer de la estructura para un vehículo multifuncionaltipo kart, según la propuesta presentada por el grupo, titulada“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN VEHÍCULO ELÉCTRICOMULTIFUNCIONAL DE TRANSPORTE LIGERO” que fue realizadadentro de la convocatoria de proyectos SINERGIA y remitida a lafacultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia, lacual aprobó y dio apoyo para su desarrollo.El costo total del proyecto es de 12 Millones de pesos. Para elchasis se destinaron 5’500.000 (Sin incluir costos de diseño).La duración del proyecto global es de un año, la componenteestructural se proyectó para un semestre.
  3. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO El problema es que el grupo no dispone de un chasis que tenga los detalles constitutivos para la adecuación de: Sistema de potencia eléctrico (Motor y Baterías) Sistema regenerativo de frenado
  4. 4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE Ofrece apoyos para los sistemas de potencia Soporta cargas dinámicas y estáticas Correcta distribución del peso De fácil mantenimiento Estética agradable Liviano Ofrece multifuncionalidad Respuesta correcta a la dirección Ofrece comodidad Brinda seguridad
  5. 5. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
  6. 6. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
  7. 7. FUNCIONES:DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL Soportar cargas dinámicas Soportar cargas Soportar cargas estáticas Aislar elementos eléctricos Proteger contra Proteger al piloto impactos Contar con Proporcionar dimensiones ergonomía proporcionadas y adecuadas Transportar Ser elemento herramental estructural principal del vehiculo tipo Kart Transportar carga adicional Cumplir funciones adicionales Transportar un pasajero adicional Permitir control independiente en la tracción trasera Distribuir adecuadamente el peso Servir de soporte al sistema de dirección Permitir maniobrabilidad en curvas y en rectas a alta y baja velocidad Poseer elementos de soporte para baterias Permitir montaje de elementos de potencia Poseer soporte para el motor
  8. 8. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS 12 Conceptos generados Evaluación a partir de los requerimientos del cliente Selección de conceptos tomando en cuenta los requerimientos del cliente
  9. 9. ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE
  10. 10. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTOER 70S-6 WA86 ASTM A-500
  11. 11. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO Velocidad Velocidad 25 80 2:1 20 Limite 2:1 60 3:1 15 Limite 3:1 40 4:1 10 Limite 4:1 20 5 0 0 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 t t Aceleración Aceleración1.05 1.5 2:1 3:1 1 1 4:10.95 0.5 0.9 00.85 -0.5 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 t t
  12. 12. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
  13. 13. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO Se proporciona una estructura de chasis tipo kart adecuada para el montaje de: Sistema de potencia eléctrico (Motor y Baterías) Sistema regenerativo de frenado El valor social consiste en establecer bases para la generación de desarrollos académicos posteriores frente alternativas de diseño de vehículos eléctricos.
  14. 14. ANÁLISIS ECONÓMICOConcepto Costo DescripciónCostos de Diseño $3,000,000.00 Según horas de diseño, modelamiento y trabajo de ingenieríaCostos de Materiales $3,900,000.00 Tubería matriz, Piezas generalmente primarias y auxiliares del kart.Costos de fabricación, $1,300,000.00 Servicios por fabricación y ensambleensamble y puesta apuntoCostos de Transporte $500,000.00 Desplazamientos para cotizaciones y transportes del kartTOTAL $8,700,000.00
  15. 15. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONESEl análisis dinámico vehicular constituye la herramienta fundamental devalidación en el proceso de diseño estructural, por las cambios que puedegenerar.La evaluación por elementos finitos respalda los resultados teóricos deldesarrollo del chasis.A pesar de la simplicidad aparente de una estructura chasis tipo kart , elproceso de diseño que esta implica es profundo debido a los conceptosingenieriles que este requiere.RECOMENDACIONESTener en cuenta el tiempo en los procesos de fabricación. Establecer limites adecuados al alcance del proyecto.Asistir a las conferencias ofrecidas por el grupo KartUN.
  16. 16. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA[1] Commission internationale de karting, “Technical regulations”, disponible: http://www.cikfia.com/web/karting/webkarting.nsf/home?readform[2] Easy kart, “Reglamento deportivo nacional”.[3] Documentación Grupo kartUN.[4] Imágenes tomadas de: www.kartelec.com[5] Imagen tomada de: http://www.e-innovationen.de.vu/[6] Wilson A. Jorge E, González G. Liliana, Salas. Jorge. “Diseño y construcción de Kart dual categoría universitaria”. Universidad Nacional deColombia, Bogotá, 2009.[7] Giraldo R. Ludwing Darío. “Análisis y modelado dinámico de un vehículo sin suspensión (kart)”. Universidad de los Andes, Bogotá, 2003.[8] Ávila Niño, Santiago. “efecto de la variación del centro de gravedad en el comportamiento dinámico de un vehículo sin suspensión (kart)”.Universidad de los Andes, Bogotá, 2008.[9] Biancolini, marco Evangelos. “Integrated Multi-Body/FEM analysis of vehicle dynamic behaviour”. Universidad “Tor Vergata”, Roma, Italia.[10] Alireza arghavan, mohammadjavad kheirkhahan, mehran hemmati. “Kart steering system optimizing and simulation”. [11] Biancolini, marco Evangelos. “Integrated Multi-Body/FEM analysis of vehicle dynamic behaviour”. Universidad “Tor Vergata”, Roma, Italia.[12] Alireza arghavan, mohammadjavad kheirkhahan, mehran hemmati. “Kart steering system optimizing and simulation”.[13] Estatura promedio masculina por país. disponible: http://www.skyscraperlife.com/latin-bar/19798-estatura-promedio-masculina-por-pais.html[14] OPTIMA Batteries, OPTIMA yellowTop R 3,7.[15] INTERMEC, Transmisión por correas dentadas de tiempo y sincrónicas, Manual de selección.[16] Norton, Robert L. Diseño de maquinas[17] Shigley, Joseph E. Diseño en ingeniería Mecánica, Sexta edición, Méjico 2005.[18] CORTÉS SALAMANCA, G. E. (2002). Estudio de la rigidez torsional de un chasis kart. Universidad de los Andes, Ingeniería Mecánica,Bogotá.HERRAMIENTAS DE INGENIERIAMatlab. v.2008. ® Ansys .v.12. ® Solid Edge V.20. ®Statgraphics. Excel. Solver Workbench. V12. ®
  17. 17. MUCHAS GRACIAS Luis Alexander Ávila Calderón laavilac@unal.edu.coJonathan David salamanca Mora jdsalamancam@unal.edu.coJorge Andrés Sarmiento Becerra jasarmientob@unal.edu.co

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