Ingeniería Mecánica · 2020
Diseño de un vehículo eléctrico para transporte de personas en condiciones de movilidad restringida temporal o permanente
La movilidad dentro del campus UPB Bucaramanga presenta grandes desafíos para los miembros de la comunidad universitaria que se encuentran en condiciones de movilidad restringida temporal o permanente. La topología del terreno del campus universitario y su extensión representan dificultad y exigen grandes esfuerzos físicos para este grupo de personas. Se realizará el diseño de un medio de transporte tipo vehículo eléctrico que contará con las adaptaciones necesarias de accesibilidad para el mejoramiento del desplazamiento dentro del campus universitario.
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Contenido
- GLOSARIOp. 15
- INTRODUCCIÓNp. 18
- OBJETIVOSp. 19
- OBJETIVO GENERALp. 19
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 19
- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 21
- JUSTIFICACIÓNp. 22
- MARCO REFERENCIALp. 23
- MARCO HISTORICOp. 24
- Historia del vehículo eléctricop. 24
- MARCO TEÓRICOp. 26
- Por qué un vehículo eléctricop. 26
- Componentes de un vehículo eléctricop. 31
- Tipo de vehículos eléctricosp. 55
- Arquitectura del vehículo eléctricop. 58
- Calculo dinámico de la cadena cinemática del vehículop. 61
- Persona de movilidad reducida (PMR)p. 65
- MARCO LEGALp. 70
- Normativa legal colombianap. 70
- METODOLOGÍAp. 73
- CONCEPTUALIZACIÓNp. 74
- Parámetros, variables y restricciones de diseñop. 75
- Parámetros de configuración generalp. 75
- Potencia y Torquep. 76
- Cargas vivasp. 77
- Cargas muertasp. 78
- Carga por aceleración o frenadop. 78
- ergonomíap. 78
- Parámetros específicos del vehículop. 81
- Diseño conceptualp. 82
- Dimensionamiento básicop. 83
- DESARROLLOp. 74
- Diseño estructuralp. 86
- Elementos estructuralesp. 86
- Selección de Materialp. 87
- Bastidor Automotrizp. 91
- Suspensión automotrizp. 93
- Diseño Mecánicop. 112
- EVALUACIONp. 74
- Análisis estructuralp. 127
- Consideraciones de simulaciónp. 128
- Análisis del chasisp. 138
- MATERIALESp. 145
- CRONOGRAMAp. 146
- CONCLUSIONESp. 147
- RECOMENDACIONESp. 148
- BIBLIOGRAFÍAp. 149
- Tabla 1. Cargas Vivas estimadas para el vehículop. 77
- Tabla 2. Cargas Muertas Estimadas para el vehículop. 78
- Tabla 3. Parámetros Generales del vehículop. 81
- Tabla 4 . Distancia entre ejes para vehículos adaptablesp. 84
- Tabla 5. Tipos de Aceros Estructurales disponibles en el mercado localp. 89
- Tabla 6 Matriz de selección de material estructuralp. 89
- Tabla 7. Propiedades Requeridas por el Estándar ASTM A-500 GRADO Cp. 90
- Tabla 8 Matriz de selección para tipo de Suspensiónep. 96
- Tabla 9 Matriz de Selección para tipo de suspension Independientep. 100
- Tabla 10 Especificaciones de diseño para Mangueta frontalp. 103
- Tabla 11 Seleccion de Punto de apoyo Amortiguadorp. 104
- Tabla 12 Matriz de selección conexion conjunto muelle-amortiguadorp. 104
- Tabla 13 Seleccion de Punto de apoyo mordaza de frenop. 105
- Tabla 14 Matriz de selección conexion mordaza del frenop. 105
- Tabla 15 Seleccion de Punto de apoyo conjunto de direccionp. 106
- Tabla 16 Matriz de selección para soporte de conjunto de direcciónp. 106
- Tabla 17 Seleccion de punto de apoyo de brazo oscilantep. 107
- Tabla 18 Matriz de selección para punto de apoyo de brazo oscilantep. 107
- Tabla 19 Selección de material para la manguetap. 108
- Tabla 20 Matriz de seleccion de material para la manguetap. 109
- Tabla 21 Especificaciones técnicas del conjunto motorp. 117
- Tabla 22 matriz de selección para mecanismo de direcciónp. 124
- Tabla 23 Cargas que se aplican para la simulación de las manguetasp. 133
- Tabla 24 Propiedades Físicas del material del chasisp. 138
- Tabla 25. Cronograma de Actividadesp. 146
- Ecuación 1 Ley de Lorentzp. 36
- Ecuación 2. Fuerza de resistencia a la rodadurap. 62
- Ecuación 3. Fuerza de resistencia aerodinámicap. 63
- Ecuación 4. Fuerza de resistencia en pendientep. 64
- Ecuación 5.Segunda ley de Newtonp. 64
- Ecuación 6. Fuerza de tracción Totalp. 64
- Bucaramangap. 23
- Figura 2 Linea de Tiempo historia del vehiculo electricop. 25
- Figura 3 Diagrama de Frenado regenerativop. 28
- 13%p. 31
- Figura 5 Componentes de un Vehiculo eléctricop. 32
- Figura 7. Motor asincrono de rotor tipo jaula de ardillap. 38
- Figura 9. Esquema de funcionamiento motor brushlessp. 40
- Figura 10 Esquemas Flujo Radial y Axial en motores electricosp. 42
- Figura 11 Modos Operativos de Cargap. 44
- Figura 12 Bastidor Independientep. 46
- Figura 13 Bastidor Tubularp. 47
- Figura 14 Carrocería Autoportantep. 47
- Figura 15 Modelos de suspensiónp. 48
- Figura 16 Esquema de suspension rigidap. 49
- Figura 17 Esquema de suspension semirigida Eje de Dionp. 50
- Figura 18 Esquema de suspensión McPhearsonp. 52
- Figura 19 Suspensión de paralelogramo deformablep. 52
- Figura 20 Mecanismo de dirección de tornillo sinfínp. 54
- Figura 21 Mecanismo de dirección de cremallerap. 55
- Figura 22 Tipos de vehículo eléctricop. 56
- Figura 23. Componentes Vehículo eléctrico ( Esquema)p. 58
- Figura 24. Transmisión convencional para vehículo eléctricop. 59
- Figura 25. Esquema de rueda motorizadap. 60
- Figura 26. Transmisión directa para vehiculo eléctricop. 61
- Figura 27 Diagrama de Fuerzas sobre un vehículo en pendientep. 63
- Figura 28 Dimensiones para giro de PMR en uso de silla de ruedasp. 69
- Figura 29 Pendiente de una carreterap. 77
- Figura 31 Vía y batalla de un vehículop. 83
- Figura 32. Dimensiones generales del vehículo (Vista superior)p. 85
- Figura 33. Elementos estructurales generales del concepto de vehículop. 87
- Figura 34 Esquema de diseño de Bastidorp. 91
- Figura 35 Bastidor Preliminarp. 93
- Figura 36 Esquema básico suspensión McPhersonp. 101
- Figura 37 Croquiz diseño preliminar suspension delanterap. 102
- Figura 42 Concepto soporte eje ruedap. 108
- Figura 43 Modelo de Conjunto eje motorp. 110
- Figura 44 Croquiz modelo conceptual de la Mangueta Delanterap. 110
- Figura 45 Proceso de modelado del concepto de la Mangueta delanterap. 111
- Figura 46 Ensamblaje Conjunto Llanta - concepto de mangueta delanterap. 111
- Figura 47 Proceso de modelado del concepto de la Mangueta delanterap. 111
- Figura 48 Ensamblaje Conjunto Llanta - concepto de mangueta delanterap. 112
- Figura 49 Geometría de ackerman para el vehículop. 126
- Figura 50 Diagrama de cuerpo libre del Vehículo (Vista Lateral)p. 130
- Figura 51 Análisis FEM - Condiciones de contorno- Mangueta traserap. 133
- Figura 52 Análisis FEM - Deformación de la mangueta delanterap. 134
- Figura 53 Análisis FEM – Tensiones Máximas de la mangueta delanterap. 134
- Figura 54 Análisis FEM – Factor de seguridad de la mangueta delanterap. 135
- Figura 55 Análisis FEM – Deformaciones de la mangueta Posteriorp. 136
- Figura 56Análisis FEM – Tensiones máximas de la mangueta Posteriorp. 137
- Figura 58 Soportes fijos para análisis FEM de chasisp. 139
- Figura 59 Carga sobre el chasis por PMRp. 140
- Figura 60 Carga sobre el chasis por PMRp. 140
- Figura 61 Cargas que se aplican sobre el chasisp. 140
- Figura 62 Deformación total del chasisp. 142
- Figura 63 Análisis por elementos finitos del chasis- Tensiones Máximasp. 142
- Figura 64 Análisis por elementos finitos del chasis- Factor de seguridadp. 143