Tecnologia de Vehicles Terrestres: Automòbils

ENGINYERIA INDUSTRIAL
Tecnologia
De
Vehicles
Terrestres: Automòbils
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 4,5 (2,7+1,8)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus
Coordinador: ANGEL COMAS AMENGUAL ([email protected])
Altres Professors: ALBERT PUIG KOWERDOWICZ ([email protected])
Departament: Màquines i Motors Tèrmics (724)
Presentació
Coneixements previs
Es requereixen coneixements de Motors Tèrmics Alternatius, Mecànica i Dinàmica, Mecànica de
Fluids. Coneixements fonamentals d’electrònica
Camps professionals
Assignatura tecnològica de caràcter energètic i mecànic relacionat amb la tecnologia del medi
ambient, on la temàtica està àmpliament implantada en la societat industrial actual.
Relació amb altres assignatures
Motors Tèrmics Alternatius, Cinemàtica i Dinàmica, Mecànica de fluids, Transmissió de calor,
Resistència de materials entre d’altres.
Objectius generals
L’assignatura “automòbils” és una assignatura de síntesis dels coneixements adquirits al llarg de la
carrera i de caràcter multidisciplinar que permet entrellaçar diferents temes ja estudiats per l’alumne
al llarg de la carrera. Per tant, pot i es pretén que sigui una excusa per exercitar a l’alumne amb els
problemes que es trobarà en el món professional d’una forma agradable vista l’acceptació que troba
el motor en la joventut, fonamentalment per la seva proporció eminentment pràctica.
Com objectius inherents es pretén conèixer els diferents sistemes i components de l’automòbil.
Optimitzar l’adaptació de la planta motriu a les condicions d’operació del vehicle. Estudiar l’actuació
de l’automòbil en circulació respecte a consums i emissions. Analitzar la dinàmica de l’automòbil i la
resistència a l’avanç. Conèixer la importància de l’aerodinàmica del vehicle i com avaluar la qualitat
del disseny. Conèixer els principis i la gestió del frenat. Estudiar la direcció i la suspensió del vehicle.
Endinsar-se en el control i la gestió electrònica de l’automòbil. Conèixer la carrosseria i les reformes
dels vehicles automòbils. Normativa i marc legal de l’automòbil.
Temari
Mòdul 1. L’AUTOMÒBIL
Tema 1
Tema 2
L’automòbil. Classificació. Estructura.
La transmissió. Embragues. Caixa de canvis. Diferencials.
(1 hores)
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Tema 3
Tema 4
Tema 5
Descripció. Objectiu i Tipus
Planta motora i grup de transmissió. Característiques del grup
propulsor.
Les rodes. Llantes i pneumàtics. Models de comportament dinàmic.
Aerodinàmica de l’automòbil.
Mòdul 2. CARACTERISTIQUES D’ACTUACIO I PARÀMETRES DE DISENY
Tema 6
La caixa de canvis. Optimització de l’esglaonat per una determinada
aplicació.
Tema 7
Paràmetres inercials i de disseny. Mètodes d’obtenció
Tema 8
Característiques d’actuació del vehicle
Tema 9
Estudi energètic en cicles urbans i de carreteres. Emissions de
contaminants HC,CO, NOx.
2
(1 hores)
(1 hores)
(2 hores)
(2 hores)
(2 hores)
(1 hores)
(2 hores)
(2 hores)
Mòdul 3. MECANISMES FONAMENTALS DELS AUTOMÒBILS
Tema 10
Teoria del frenat . Frens i tipus
(1 hores)
Tema 11
Circuits de frens.
(1hores)
Tema 12
Materials i càlcul tèrmics de frens
(1 hores)
Tema 13
La direcció. Mecanismes de direcció. Descripció dels elements de govern.
Direcció assistida. Descripció de la geometria de la roda.
(2 hores)
Angles d’avanç, caiguda, convergència.
Mòdul 4. DINAMICA DE L’AUTOMÒBIL
Tema 14
La suspensió. Tipus de suspensions anteriors i posteriors.
Tema 15
Càlcul de ressorts i esmorteïdors.
Tema 16
Dinàmica longitudinal del vehicle.
Tema 17
Dinàmica lateral. Estabilitat direccional. Bolcat
Tema 18
Dinàmica vertical. Confort
(1 hores)
(1 hores)
(2 hores)
(2 hores)
(2 hores)
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
En aquest primer mòdul s’aprofita per introduir les definicions bàsiques, classificar els vehicles
segons la seva categoria, descriure l’estructura del turisme i del vehicle industrial. Seguidament
es passa a estudiar les possibles plantes motores i els mecanismes de transmissió de força a la
rodes. Finalment s’introdueixen dos temes de gran importància comuna al vehicles: El pneumàtic
on s’estudia i s’introdueixen alguns models que permetran analitzar el comportament dinàmic del
pneumàtic i la seva interacció amb la calçada, de gran utilitat en estudiar la dinàmica del vehicle i
l’aerodinàmica del automòbil on s’expliquen els efectes que tenen determinats dissenys de la
carrosseria sobre la força resistent a l’avanç.
n
Mòdul 2
Introduir els paràmetres fonamentals del vehicles i els mètodes semi-empírics i experimentals per
la seva determinació (cotes del c.d.g., moments d’inèrcia, etc.) necessaris pel repartiment de
càrregues i per l’estudi dinàmic del vehicle. Determinacions experimentals de característiques del
vehicle. Banc de rodets per la determinació de rendiment de la transmissió, pèrdues de rodada.
Mètodes experimentals per a la determinació del coeficient de penetració i de rodat. Mètode de la
pendent entre altres. Analitzar els consums energètics i l’emissió de gasos contaminats i la seva
distribució en conceptes a fi d’extreure el potencial de millora.
n
Mòdul 3
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
3
Aquest mòdul versa sobre la temàtica del sistemes fonamentals emprats en els vehicles actuals:
El guiat i el frenat. En primer lloc s’expliquen i analitzen els diferents mecanismes de direcció, la
unió de la carrosseria amb les rodes i la interacció amb la suspensió, direcció a les quatre rodes.
Mentre que en segon lloc s’explica tant el càlcul de frens de tambor com el de discs, el disseny
del pedal de fre, el circuits transmissors de la força, dispositius d’ajut al frenat, sistemes
electrònics, d’acord a la normativa.
n
Mòdul 4
Prèvia introducció de les diferents suspensions, i un cop descrits i analitzats el comportament
dels seus elements constitutius, s’aborda la dinàmica del vehicle fent una divisió entre la
dinàmica longitudinal, lateral i vertical del vehicle. En la primera divisió s’analitza el
comportament a la tracció i al frenat. En la segona divisió es centra en els aspectes de
derrapatge “maniobrabilitat”, bolcat i comportament virador del vehicle. Finalment en la tercera
divisió s’estudia la resposta en front de les excitacions internes/externes al vehicle. Així mateix
s’aborden les qüestions que afecten al confort dels passatgers i a la integritat de mercaderies
n
Objectius de l’alumne
Entre altres:
• Saber analitzar l’impacte energètic de les diferents forces que actuen en el vehicle i plantejar
la seva reducció. Escollir la planta motora òptima per a una determinada aplicació.
• Conèixer els diferents mètodes utilitzats tan per a la determinació del paràmetres fonamentals
del vehicles com per la obtenció de les característiques d’actuació d’aquests i dels seus
elements constitutius.
• Conèixer i estudiar els distints tipus de dispositius components i accessoris que constitueixen
el vehicle.
• Saber plantejar les equacions governants i elaborar els corresponents models de
comportament dinàmic del vehicle davant les diverses excitacions que es poden trobar.
Metodologia de treball
S’utilitza com a eina de comunicació, el mètode expositiu en pissarra i per transparències, on
s’exposen els continguts teòrics de l’assignatura i es resolen problemes relacionats en la temàtica
explicada. Per una altra banda en les sessions de pràctiques s’aprofita la ocasió per plantejar
qüestions i problemes entorn a les pràctiques proposades i relacionades amb els continguts teòrics de
l’assignatura que són resolts una part per l’alumne en la mateixa sessió de practiques i una altra fora
d’ella, amb l’ajut del professor.
Sessions teoria, problemes
n
Sessió presencial 1: Text
n Sessió presencial 2: Text
NOTA:
Pràctiques, laboratoris
n Pràctica 1: Coneixement dels elements de l’automòbil. Maquetes: Automòbil, Caixa de canvis,
Diferencial. Problema : Elecció de la cilindrada del motor per unes determinades prestacions del
vehicle.
n Pràctica 2: Muntatge i desmuntatge d’una caixa de velocitats.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
n Pràctica 3: El fre de l’automòbil. Maqueta Frens, Circuit de frens. Sistemes ABS. Banc d’assaig de
frens.
n Pràctica 4: Determinació experimental de paràmetres inercials dels vehicles.
n Pràctica 5: Banc de proves de suspensions i esmorteïdors.
n Pràctica 6: El mecanismes de la suspensió. Banc de medició de cotes de rodes.
n Pràctica 7: Banc d’assaig de un servo - fre.
n Pràctica 8: Banc de 2 G.L. per l’anàlisi del comportament dinàmic del vehicle longitudinal i lateral.
n Pràctica 9: La direcció. Mecanismes.
NOTA: Cada pràctica té una durada de dues hores i pensada per un nombre de cinc alumnes,
realitzant-se tres pràctiques per sessió.
n Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Temps de
Classe
7T+4P hores
Mòdul 1: L’AUTOMÒBIL
Mòdul
2:
CARACTERISTIQUES
D’ACTUACIO
I
7T+4P hores
PARÀMETRES DE DISENY
Mòdul
3:
MECANISMES
FONAMENTALS
DELS
5T+6P hores
AUTOMÒBILS
Mòdul 4: DINAMICA DE L’AUTOMÒBIL
8T+4P hores
Temps
total
Temps
d’estudi
14 hores
25 hores
14 hores
25 hores
10 hores
21 hores
16 hores
28 hores
Importància i dificultat dels mòduls
La importància dels automòbils és clara en el sector del transport, al ser un dels artefactes més
implantats en la societat actual. La dificultat resideix amb l‘alt nombre de disciplines que intervenen en
l’assignatura (Motors, cinemàtica, dinàmica, resistència materials, aerodinàmica, transferència de
calor, hidràulica, pneumàtica, entre moltes altres) i el poc temps disponible per l’assignatura. Per una
altra banda es necessita un continuat seguiment de la literatura tècnica per part del professor al
formar part l’automòbil d’una tecnologia molt dinàmica.
Materials
Bibliografia bàsica
Parraga, J., Automoción 1. Ediciones del Castillo, Madrid (1979)
Gillespie,T.D., Fundamentals of vehicle dynamics. SAE Society of Automotive Engineers, Inc,
Warrendale, PA. ISBN 1/56091/199/9. (1992).
Ellis J. R. Vehicle Handlind, Dynamics
Baston Donald "Car Suspension and Handling Ed. Pentech Press London. 2ªEdition. ISBN
0/7273/0316/3. (1987)
Wong J. Y " Theory of Ground Vehicles". Ed. Wiley
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
5
Wolf Heinrich Hucho "Aerodynamics of Road Vehicles” (From fluid mechanics to vehicle
engeering), Edited by Wolf Heinrich Hucho, Butterworhs. London. (1998)
Dixon J. C. “Tires, Suspension and Handling". 2º edicition. SAE ISBN 1/56091/831/4. (1996).
Dixon J. C. “The SOC Absorber Handbook". 2º edicition. SAE (1999).
Limpert Rudolf “Brake Design and Safety". Ed. SAE. ISBN 1/56091/261/8. (1992).
Milliken W.F. and Milliken D.L. “Race Car Vehicles Dynamics”. SAE. (1995).
Bibliografia complementària
Heisler, H., “Vehicle and Engine Technology”. Edwar Arnold Publishers-ELBS, London. (1985)
Heinz Heisler "Advanced Vehicle Technology". ISBN- 0-7131-3660-X ed.British Library
Cataloguing in Publication Data. (1989).
Beermann, H. J. “The Analysis of Commercial Vehicle Structures”. Mechanical Engineering
Publications Ltd. & Verlag TÜV Rheinland GmbH, London. (1989).
Fitch, J. M., “Motor Truck Engineering Handbook”. James W. Fitch, Publ., Washington.( 1984).
Hucho, W. H. E., “Aerodynamics of Road Vehicles”. Butterworths, London. (1986).
Stone, R., “Motor Vehicle Economy”. Macmillan, London. (1989).
Sanz Gonzales A. Tecnología de la automoción "mecánica y electricidad del automóvil". Edebe.
(1981)
José Font Mezquita y Juan F. Dols Ruiz "Tratado sobre automóviles". Tomo I Universidad
Politécnica de Valencia. SPUPV/97. 471. (1997)
José Font Mezquita y Juan F. Dols Ruiz"Tratado sobre automóviles". Tomo II. Universidad
Politécnica de Valencia. SPUPV/97. 471(1997).
SEAT Monografías de la automoción 3 Ruedas. SAT publicaciones.
Neumáticos para el Transporte Pirelli Neumáticos S. A.
Cascajosa Manuel “Ingeniería de vehículos Sistemas y cálculos” Ed. Tébar. (2000).
Aparicio Izquierdo F. Vera Alvarez C. y Diaz Lopez V. “Teoría de los Vehículos Automóviles”. S.
P. E. T. S. I. I. Madrid. (1995)
Avaluació
Text
A f = 0,35A1p + 0,50Aef + 0,15Aep
Af : Nota final
A1p : Nota 1r parcial
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25085 Tecnologia de vehicles terrestres: automòbils. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Aef : Nota examen final
Aep : Nota exercicis pràctics
6