Tema: Transmisión Materia: Preparación de vehículos a competencia II Integrantes: Aulestia Juan Cabezas Erick Guerrero Angel Narvaez Jeison Ortiz Jhon Ulloa Jofre Santacruz Andrés Docente: Ing. Jorge Fajardo 1. Introducción: • La transmisión y el diferencial son partes fundamentales en el desarrollo de los vehículos de competencia puesto que ayudan a aprovechar las prestaciones del motor al máximo, así como también transmitir de forma total la fuerza y el giro del cigüeñal hacia los neumáticos. • El conjunto de la transmisión debe brindar las condiciones necesarias para aprovechar al máximo el par y la potencia del motor permitiendo al piloto hacer el cambio de marchas de forma segura y con el menor esfuerzo. 2. Objetivos: OBJETIVO GENERAL. • Diseñar una transmisión para un vehículo de competencia a escala usando softwares de diseño para que las prestaciones sean las óptimas en pista. OBJETIVOS ESPECIFICOS. • Comprender la teoría donde se soporta el estudio de las transmisiones en vehículos a competencia. • Analizar las características que debe tener la transmisión de forma técnica. • Elegir la mejor opción de transmisión a usar en el vehículo de competencia Red Bull Racing Team. 3. Marco Teórico: TRANSMISION DEL VEHÍCULO Este sistema, además de hacer llegar el giro del cigüeñal hasta las ruedas, también se consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Esta relación varía en función de la carga transportada y el trazado de la calzada. Según como intervengan estos factores en la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades puede girar a las mismas revoluciones, a más o a menos que el cigüeñal. Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, se dice que sea ha producido una desmultiplicación o reducción. Al desmultiplicar las revoluciones del cigüeñal, se produce un aumento proporcional del par de salida. Es decir, se pierde giro pero se gana en fuerza. Ilustración 1 Transmisión Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, se dice que sea ha producido una desmultiplicación o reducción. Al desmultiplicar las revoluciones del cigüeñal, se produce un aumento proporcional del par de salida. Es decir, se pierde giro, pero se gana en fuerza. El sistema de transmisión se compone de los siguientes elementos: Embrague: Acopla o desacopla el motor de la caja de velocidades. Ilustración 2 Embrague Caja de velocidades: Realiza una multiplicación o desmultiplicación variable del giro que recibe de motor, proporcionando fuerza o velocidad en función de las necesidades, aprovechando al máximo la potencia del motor y su rendimiento. Ilustración 3 Caja de velocidades Grupo cónico-diferencial: Convierte el movimiento giratorio longitudinal que recibe el árbol de la transmisión en movimiento giratorio transversal que envía a las ruedas. Desmultiplica constantemente las revoluciones del motor y permite que en las curvas la rueda exterior gire más deprisa que la interior. Ilustración 4 Grupo cónico y diferencial Para analizar el comportamiento del vehículo se va a realizar distintas pruebas variando distintos factores de la transmisión como: • Las prestaciones que el motor brinda en el vehículo • El tipo de competencia que va a llevarse a cabo como es carrera en pista y trepada de montaña. Diseño de la Transmisión: Ilustración 5 CAD de la transmisión Planos: Ilustración 6 Planos de la Transmisión. CALCULOS DE LA TRANSMISIÓN: Diámetro Neumático = 3 in = (3*2.54) =76.2 mm = 0.0762 m Datos del Vehículo Potencia Motor = 46 w Par Máximo = 75 mN.m RPM Máxima = 4250 rpm Peso = 2 lbs = 8.896 N Masa = 0.9077 Kg Coeficiente Fricción = 0.6 Ilustración 7 Ficha técnica del motor eléctrico, DIAGRAMA DE BLOQUES: Ilustración 8 Diagrama de bloques de la transmisión. 𝐷 = 3 𝑖𝑛 = 0.0762 𝑚 𝑅 = 0.0762 / 2 = 0.0381𝑚 𝑇 = 𝑑. 𝐹 𝐹= 𝐹= 𝑇 𝑑 0.075 𝑁𝑚 0.0381 𝑚 𝐹 = 1.968 𝑁 Recta 𝑁 = 8.896 [𝑁] 𝐹 = 0.6(8.896) 𝐹 = 5.3376 𝑁 - Fuerza de empuje necesaria para recta: 5.337 N Pendiente ∑ 𝐹𝑥 = 8.896 ∗ 𝑆𝑒𝑛 (45) + 0.6 𝑁 = 𝐹 𝐹 = 8.896 ∗ 𝑆𝑒𝑛(45) + 0.6(6.290) 𝐹 = 10.064 𝑁 ∑ 𝐹𝑦 = 𝑁 = 8.896𝑁 ∗ 𝐶𝑜𝑠 (45) 𝑁 = 6.290 𝑁 - Fuerza de empuje necesaria en pendiente (45°) = 10.064 N Medidas de neumáticos 3 𝑖𝑛 / 0.4 𝑖𝑛 1.2 3 / 0.4 ∗ 1.2 Pisada del neumático 𝑃𝑛 = (3.048 ∗ 1.016) ∗ 2 = 0.0614 7.62 + 0.0619 = 7.6819 7.6819 ∗ 3.14 = 24.133 𝑐𝑚 ≈ 0.24133 𝑚 Relación de Transmisión (RT2, RT1) 𝑅𝑐1 = 10.064 = 5.11 1.968 𝑅𝑐2 = 5.337 = 2.7118 1.968 Régimen de caída 𝑅𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 = 𝑅𝑃𝑀 ∗ 𝑅2𝑀𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑅1𝑀𝑎𝑟𝑐ℎ𝑎 𝑅𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 = 4250 ∗ 2.7118 5.11 𝑅𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 = 2255.410 Velocidad 𝑅𝑇 = 5.11 ∗ 2.7118 𝑅𝑇 = 13.8889 𝑉𝑣 = 𝑉𝑣 = 𝑅𝑃𝑀 (𝑃𝑖𝑠𝑎𝑑𝑎)(0.06) 𝑅𝑇 4250 (0.24133)(0.06) 13.8889 𝑉𝑣 = 4.43 𝐾𝑚/ℎ Conclusiones: • Con el diseño realizado por el Team se pretende que el vehículo brinde sus mejores prestaciones en las dos modalidades de la competencia pudiendo adaptarse de forma adecuada tanto a carrera en pista como en trepada de montaña. • El diseño de la caja presentada es de forma conceptual ya que puede estar sujeto a mejoras de ser el caso que la relación de peso potencia así lo requiera.
