Caracterización dinámica de la suspensión de un automóvil mediante software de dinámica multicuerpo

Vera Gallego, Francisco José (2016). Caracterización dinámica de la suspensión de un automóvil mediante software de dinámica multicuerpo. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Caracterización dinámica de la suspensión de un automóvil mediante software de dinámica multicuerpo
Autor/es:
  • Vera Gallego, Francisco José
Director/es:
  • Sanchez Alejo, Francisco Javier
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: 2016
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería de Organización, Administración de Empresas y Estadística
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Como ocurre con cualquier otro producto que se quiere sacar a la venta, lo primero que se decide antes de comenzar el desarrollo de un modelo de automóvil son los objetivos que se deben perseguir para obtener la máxima rentabilidad de éste, como la potencia, el número de ocupantes y el tipo de cliente. Este primer análisis pasa por tener en cuenta las características técnicas y estéticas que deben mejorarse respecto al modelo predecesor, considerando un gran número de variables y criterios. Uno de los criterios más importantes a tener en cuenta es el de la dinámica vehicular: comportamiento en recta o curva, en frenada o aceleración, con el maletero lleno o vacío, vibraciones transmitidas a los ocupantes en asfalto o en camino pedregoso, etc. Será muy importante también, por tanto, saber cómo va a evolucionar el comportamiento vehicular a lo largo de su vida útil, es decir, cómo influye en éste el desgaste que sufren las piezas que lo componen. Una de las maneras de obtener información del comportamiento vehicular es a través de la realización de ensayos al vehículo de interés. Estos ensayos podrían aportar suficiente información para dar un diagnóstico del estado del vehículo, permitiendo estudiar las variaciones del sistema respecto a un vehículo nuevo y realizar las mejoras pertinentes en futuros modelos. Para ello, puede que sea necesario llevar a cabo un estudio exhaustivo de un subsistema concreto del vehículo. En este proyecto se describen los primeros pasos seguidos para el diseño de un sistema intuitivo y de fácil implementación que permita caracterizar una suspensión cuyos parámetros y geometría exacta se desconozcan inicialmente. Básicamente, la idea que se persigue es la de conseguir modelos , en los que no se conoce ni la geometría de la suspensión ni las partes que la componen pero sí su comportamiento, que puede ser representado mediante sistemas muelle-amortiguador, lo que facilita posteriores simulaciones de dinámica vehicular al manejar un número mucho menor de variables que en un modelo en el que se hubiera representado todo el sistema de barras de la suspensión. La simulación, de esta forma, es mucho más rápida en todos los sentidos. El esquema que se sigue en la organización del proyecto es el de partir de modelos muy sencillos, que involucren pocas variables y que partan de ciertas hipótesis que simplifiquen el problema para, posteriormente, ir aumentando el grado de complejidad de los modelos a medida que éstos se van validando, poniendo más variables en juego y eliminando algunas de las simplificaciones iniciales. Para caracterizar dinámicamente un sistema muelle-amortiguador es necesario conocer la rigidez equivalente del resorte (pendiente de la curva fuerza-alargamiento, en N/mm) y el amortiguamiento equivalente (pendiente de la curva fuerza-velocidad, en N·s/mm). La primera y más importante simplificación de todas, punto de partida de este proyecto, es que dichos parámetros son constantes. En la realidad no tiene por qué ser así, hacer esta hipótesis equivale a decir que los ensayos realizados a los vehículos no son de mucha exigencia y que se sitúan en tramos de la curva fuerza-alargamiento en los que podemos asumir una pendiente constante. El objetivo de los experimentos llevados a cabo en este proyecto es, por tanto, determinar los valores de la rigidez y del amortiguamiento de la suspensión virtual equivalente, partiendo de las curvas cinemáticas características de la suspensión real una vez éstas han sido importadas al sistema virtual. Dichas curvas son desplazamientos o aceleraciones verticales de diferentes puntos del sistema de amortiguación del vehículo y se obtienen mediante la realización de ensayos sobre el vehículo real. Todo este proceso se lleva a cabo mediante un software específico de dinámica multicuerpo, MSC.Adams, en el que se realiza un proceso de optimización automática de los diferentes modelos. Una de las metas más importantes de este proyecto será decidir si el optimizador del software empleado es suficientemente estable. Tras comprobar la validez de los primeros modelos para curvas de desplazamientos, aún sin haber profundizado mucho en ellos, se diseñan un modelo de mitad de vehículo (“modelo bicicleta”) y un modelo de vehículo completo, ambos para curvas de desplazamientos también. El fin es comprobar cómo se comporta el software cuando se duplica el número de variables (en el modelo bicicleta) o se le cuadruplica (en el modelo de vehículo completo) para así decidir si se continúa investigando en esta línea. Por consiguiente, al conseguir validar estos dos últimos modelos, al igual que el de un cuarto, se verifica que los medios empleados para alcanzar el fin del proyecto son adecuados y se decide continuar la investigación profundizando en el modelo de un cuarto de vehículo. Éste se optimiza y se halla su rango de validez haciendo pruebas con diferentes órdenes de magnitud de las variables incógnita y con diferentes frecuencias de excitación. Finalmente, tras todas las pruebas realizadas, se concluye que el modelo de un cuarto de vehículo diseñado en este proyecto es válido bajo ciertas hipótesis y que sirve como base para un modelo definitivo, que solo se conseguirá una vez abordadas ciertas líneas de investigación que se detallan en el apartado correspondiente y en el que también se explican algunos posibles procedimientos para ello.

Más información

ID de Registro: 43008
Identificador DC: http://oa.upm.es/43008/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:43008
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 20 Sep 2016 07:03
Ultima Modificación: 11 Oct 2016 16:41
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