Informe Cadcam Chasis Cuadrón Ok

7/21/2019 Informe Cadcam Chasis Cuadrn Ok

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ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

Camino a la Excelencia

INFORME DE CIENCIA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA

CARRERA DE INGENIERA MECATRNICA VIII C

SISTEMAS CAD/CAM/CAE

DISEO DE UN CHASIS DE CUADRN

Autor!"

C#r$o! %t#&'ourt

V($$#')! H#ro$*

S#&+o$,u)- &ro * .00

1


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Tema: Elaboracin del chasis de unacuatrimoto

1. Objetivos:2.1. Objetivo General:

Realizar el estudio de un ensamble manufacturado.

2.2. Objetivos Especfcos:

Describir el funcionamiento de los principales sistemas

Conocer los distintas partes y componentes del ensamble Aplicar software Solidworks como herramienta de diseo para el

chasis !enerar una memoria t"cnica del proyecto. Comprobar en el pro#rama mencionado la resistencia del chasis

cuando sea sometido a car#as. $nsamblar el chasis junto a las otras partes %ue conforman un

cuadr&n.

'. Alcance:$n el presente documento se describe el diseo completo de un chasis decuadr&n o cuatrimoto. Se empie(a con una investi#aci&n acerca del posiblediseo tomando en cuenta modelos ya e)istentes en el mercado y una ve(anali(ados se plante& un modelo propio. Adem*s se considerar*n otroselementos o pie(as asociadas al chasis para su acople con las dem*s partes.+osteriormente se va a mostrar la elaboraci&n del modelo en el CAD,Solidworks- con los pasos y herramientas m*s importantes %ue se tomaronen cuenta. Asimismo se reali(ar*n los c*lculos y an*lisis necesarios paracomprobar %ue el diseo sea resistente. inalmente este proyecto tambi"ntoma en cuenta la disponibilidad de los materiales en nuestro medio con surespectivo an*lisis de costos %ue re%uiere la elaboraci&n del chasis.

/. $tapas:

3.1 E!"#"$"%# E& '(O)$TO3.1.1 "*E+O $O#$E'T),&

+ara la reali(aci&n de la cuatrimoto es necesario bos%uejar su estructura dealambre0 es decir un cro%uis sencillo con la forma b*sica %ue tendra el

'


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recomendados para motocicletas0 vehculos bu##y y cuadrones y setomaron valores parecidos %ue est"n en la norma. $ntonces se eli#ieron lossi#uientes:

De acuerdo a varios modelos se plantearon las dimensiones %ue tendra el

chasis.

"E#*"O#E* GE#E(,&E*,'(O/",,*

&ar0o 1455 mm,ncho 655 mm,ltura 455 mm

$l material esco#ido es el acero A/40 %ue es un acero estructural al carbono0utili(ado en construcci&n de estructuras met*licas0 puentes0 torres de

ener#a0 torres para comunicaci&n y edi2caciones remachadas0 atornilladaso soldadas0 herrajes el"ctricos y seali(aci&n. Su densidad es de 7850 kg/m, sudureza 150-180 HB y su composici&n %umica es la si#uiente:

Sus propiedades mec*nicas son las si#uientes:

3.1.3 ",G(,, E& '(O)$TO

A continuaci&n se van a describir las partes del chasis y las pie(as asociadasal mismo.

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3.1.3.1 $,*"* T))&,($ntonces se decidi& hacer un chasis tubular0 debido a %ue es m*s f*cil deelaborar por%ue 7nicamente se debe doblar tubos y soldarlos se#7n losplanos a elaborar. $s as %ue se dise& una forma b*sica del chasis y semuestra en la 2#uras a continuaci&n.

83S9A O;9A


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83S9A 3SO?@93CA

Elaboracin de miembros estructurales

=na ve( hecho el cro%uis en /D0 se us& la herramienta de Solidworks +ie(assoldadasB para la creaci&n de miembros estructurales.

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$ntonces poco a poco se fueron construyendo estos miembros estructuralesformando diferentes #rupos0 hasta lle#ar a con2#urar toda la estructura dealambre con miembros estructurales.

ay %ue tomar en cuenta %ue en este diseo0 se tiene dos di*metros detubo para el chasis. +ara poder ele#ir el di*metro del tubo fue necesariodescar#ar las normas completas de Solidworks en lo referente a miembrosestructurales. Como ya se mencion& antes0 los di*metros ele#idos fueron:

9ubo de 1 )' mm ,+ara la estructura e)terna E color rojo-

9ubo de 1)' mm ,+ara los refuer(os E color plomo-

F


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+ara poder diferenciar f*cilmente el di*metro de los tubos se con2#ur& elcolor rojo para el tubo de mayor di*metro0 y el color plomo para el de menordi*metro.

3.1.3.2 ,$O'&E $O# OT(,* ',(TE*

$l chasis tiene %ue acoplarse a ejes y dem*s estructuras %ue conforman elcuadr&n. +ara esto son necesarias al#unas pie(as %ue nos van a permitir elacoplamiento0 y se van a ir detallando una por una.

3.1.3.2.1 ()E,* E&,#TE(,*

$l chasis en su parte frontal debe acoplarse con las ruedas delanteras. +oreste motivo se debe dejar en el tubo cierta distancia para soldar la pie(asde acople como se ve en la 2#ura a continuaci&n.

G


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$n la 2#ura a continuaci&n se tiene un ejemplo de c&mo pueden ser estaspie(as y el ensamble con las ruedas.

$ntonces se decidi& reali(ar una pie(a en chapa met*lica de la si#uienteforma.


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=na ve( ensamblada la pie(a %ueda de la si#uiente forma.

3.1.3.2.3 ()E,* T(,*E(,*

=n ejemplo de acoplamiento es el de la si#uiente 2#ura.

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$ntonces en se plante& una pie(a de acuerdo a la forma del chasis.

I una ve( ensamblado %ued& de la si#uiente forma.

3.1.3.2. '"E4,* ,*"E#TO

1'


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+ara adaptar el asiento al chasis se dise& la pie(a de la 2#ura acontinuaci&n0 %ue va soldada al chasis.

$n el ensamble %ueda as.

3.1.3.2.5 '"E4, ',(, *)*'E#*"%# 'O*TE("O(

$sta pie(a va acoplada a la suspensi&n posterior del cuadr&n0 entonces sere%uieren dos de estas pie(as.

1/


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3.1.3.2.6 *O'O(TE E& OTO(

3#ual %ue las anteriores pie(as0 est* tambi"n est* elaborada en chapamet*lica0 se re%uieren dos pie(as de este tipo para ase#urar al motor. +arala elaboraci&n de esta pie(a se re%uiere la #eometra del motor %ue seesco#i&.

3.1.3.2.7 ,*E E& OTO(

Se necesita una base para el motor0 la cual va soldada en el chasis.

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+ara esta base se necesit& replantear el chasis0 y con esto el chasis %uedade la si#uiente forma.

3.1.3.2.8 *O'O(TE ,*"E#TO

+ara el asiento se dise& de la si#uiente manera:

1>


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3.1.3.2.9 ,*"E#TO '&*T"$O

Sobre el soporte va montado un asiento pl*stico %ue va sujetado con pernosy tuercas.

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=na ve( ensamblado %ueda de la si#uiente forma.

3.1. $(O#OG(,, E E;E$)$"%#


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3.2.2 OE&,O $,8er Ane)o '

3.2.3 &"*T, E ',(TE* > ,TE(",&E*

&"*T,O E ',(TE* > ,TE(",&E*',(TE ,TE(",&

Arma(&n principal 9ubo de 1 in )' mm Acero A/4efuer(os del arma(&n 9ubo de 1in)' mmAcero A/4

+ie(as para soporte de suspensi&n yejes delanteros

Chapa met*lica > mm espesor

+ie(as para soporte de suspensi&n yejes posteriores

Chapa met*lica > mm espesor

+ie(as de sujeci&n de asiento Chapa met*lica > mm espesorSoportes del motor Chapa met*lica > mm espesor

Jase del motor Chapa met*lica > mm espesorAsiento +l*stico

9ubos soporte de asiento 9ubo de 1in)' mmAcero A/49ubos soporte de motor 9ubo de 1 in )' mm Acero A/4

3.2. '&,#O* E $O#;)#TO > ET,&&E8er Ane)o '

. !,("$,$"%#


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+A9$ '

1H

CORTE CHAPA METLICA

9A


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.2 "*E+O E E((,E#T,&

Se necesita una herramienta para el taladrado de los a#ujeros en la chapamet*lica0 la cual tiene > mm de espesor. +or lo tanto se a continuaci&n se vaa esco#er la herramienta para este proceso.

+ara los a#ujeros ?15 y ?1' en las pie(as de chapa met*lica0 vamos alcat*lo#o de Coromant0 en la subsecci&n de 9aladradoB del #rupo de losCorodrill DeltaKCB. $ntonces se esco#i& el #rupo de los G65 ya %ue sonpara trabajo en acero y adem*s tienen cali2caci&n ?uy JuenaB parataladrado #eneral.

'5


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DcLH.> mm para el a#ujero ?15 ,profundidad de corte recomendadahasta /5 mm-

DcL11.> mm para el a#ujero ?1' ,profundidad de corterecomendada hasta /6 mm-

9ambi"n se necesita a#ujeros de '> mm y se esco#i& el #rupo de losCorodrill GG5B.

$ntonces se selecciona la herramienta con DcL'6 mm.

$&$)&O* ',(, ,G);E(O* E 1? mm @ 12 mm

mm

''


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N= Vc1000D broca

N=1201000

9.5=4023 rpm(Velocidad del spindle)

Avance revolucin=Avancedientes

+ero el avance %ue proporciona el cat*lo#o ya es el avance por revoluci&n.

Av=AvancerevolucinN

1000

Av=0.340231000

=1.21mm /min

Vf=AvancerevolucinN

Vf=0.34022=1210mm/min(Velocidad deavancefeed rate)

+ara DbrocaL11.> mm

N= Vc1000Dbroca

N=1201000

11.5=3321rpm(Velocidad del spindle)

Avance revolucin=Avancedientes

+ero el avance %ue proporciona el cat*lo#o ya es el avance por revoluci&n.

Av=AvancerevolucinN

1000

Av=0.333211000

=0.996mm /min

Vf=AvancerevolucinN

'/


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Vf=0.33321=996mm/min(Velocidad deavancefeed rate)

$&$)&O* ',(, ,G);E(O E 25 mm


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+ara DbrocaL'6.> mm

N= Vc1000Dbroca

N=2501000

24.5=3248 rpm(Velocidaddel spindle)

Av=AvancerevolucinN

1000

Av=0.073248

1000 =0.227mm /min

Vf=AvancerevolucinN

Vf=0.073248=227mm /min(Velocidad deavance feedrate)

.3 "*E+O E O&E* E E*T,',O O $O(TE E# $,',ET&"$, O O&E E "#>E$$"%#


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;7cleo:

Cavidad:

$nsamble:

'4


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,TO*:

Se esco#e el material para los moldes0 en nuestro caso se esco#i& elS9A8AMK A3S3 6'5 del cat*lo#o de 3van Johman %ue es un acero ino)idablealeado al cromo.

+orcentaje de carbono: 5./GNDure(a brinell: '1> J

'&,#E,O E*,*TESe esco#i& la herramienta de '5 mm de di*metro del #rupo de losCoromill 6H5.

'F


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$ntonces como est* en el ran#o entre 5.'>N y 5.4N de carbono es un aceroaleado suave.

'G


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$,C", > #A$&EO E*,*TE:

'H


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1. *e esco0i la herramienta de 2? mm de diDmetro.

/5


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/1


32/48

2. *e esco0i la herramienta de 1? mm de diDmetro.

/'


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3. *e esco0i la herramienta de 5 mm de diDmetro.

//


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$,C", > #A$&EO ,$,,O:

/6


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5. "#GE#"E(,5.1 $&$)&O E (E*"*TE#$", E &,* ',(TE*

[]

[ ]=0.66 Sy (flexin)

Sy=36000psi

/>


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[ ]=0.6636000=23760psi

Como se puede observar0 el m*)imo valor de esfuer(o es deapro)imadamente /555 psi0 y este valor es mucho menor al m*)imoesfuer(o admisible %ue es de '/F45 psi. +ero hay %ue tomar en cuenta %ueel chasis est* sometido a impacto0 y las car#as se van a multiplicar0entonces el chasis no est* sobredimensionado.

5.2 *")&,$"%# E# E&EE#TO* !"#"TO*

=na ve( diseado el chasis0 es necesario probar si este resistir* las car#as alas %ue estar* sometido. +ara esto usamos la herramienta SolidworksSimulationB.


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6. Se ejecuta el an*lisis.

Se consider& un peso sobre el chasis de 655 k#0 el peso del motor de 65 k#

y las reacciones de las ruedas de >5k# en cada parte.$S=


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6. E*T)"O E $O*TO*

$ostos de materiales @ elementos normaliFados

Dentro de este rubro se deben tomar en cuenta todos los #astos iniciales de

ad%uisici&n de la materia prima0 para los cuales se hi(o referencia almercado nacional.

escripcin $ant. Calor)nit.

CalorTotal

Tubo estructural de 1 H2 mm. ,cero,36


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rea decada pieza=130mm40mm=5200mm2

rea total=5200mm210=52000mm2

$&$)&O E& (E, TOT,& #E$E*"T,, ',(, &, !,("$,$"%# E&,* '"E4,* E ,$O'&E ,& E;E 'O*TE("O(


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rea total=29000mm22=58000mm2

$&$)&O E& (E, TOT,& #E$E*"T,, ',(, &, !,("$,$"%# E

&, ,*E E& OTO( > '>obladora de tubosredondos

6 F 'G

obladora de planchas 4 4 /4,moladora >0> > 'F0>

*)TOT,& /510>

$ostos de materiales indirectos

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$stos costos son los %ue se #eneran del uso de materiales suplementariosen la construcci&n de los componentes del prototipo.

escripcin $ant. Calor

)nit.

Calor

Totaliscos de corte 6 /0> 16iscos de desbaste ' 60> HElectrodos E6?11L,G,L1K8MM > >0> 'F0>$epillo de alambre 1 10> 10>*ierra de mano 1 F F&ijas


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Como se puede observar el costo total de la fabricaci&n del chasis paracuadr&n sera de F/4.51 d&lares.

7. '(O')E*T, E #)ECO* '(O$E*O* O E;O(,*

=na de las mejoras %ue se pueden reali(ar est* en el diseo del asiento.$l diseo %ue se ha elaborado es muy sencillo con el 2n de no tenerproblemas para ensamblar las partes. Ahora una mejora para esta partesera montar una estructura pl*stica sobre el chasis0 %ue es lo %uenormalmente tienen los cuadrones.

Como se observa en estas 2#uras0 el asiento va ubicado sobre laestructura de pl*stico y no va soldado al chasis como est* en nuestrodiseo. +ero la elaboraci&n de la estructura pl*stica tiene formasirre#ulares y resulta bastante complicada su construcci&n.

Otra posible mejora sera un diseo diferente del chasis como el de la2#ura a continuaci&n.

6'


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Se puede observar %ue el arma(&n principal de este chasis tiene undiseo %ue involucra menos puntos de soldadura ya %ue en su mayor

parte usa s&lo el doblado del tubo estructural0 pero "ste tiene undi*metro mayor. Asimismo siendo un arma(&n de mayor di*metro0necesita menos refuer(os.

Se esco#i& un chasis tubular por la facilidad de construcci&n y adem*spor%ue es econ&mico. +ero tambi"n e)iste la posibilidad de fabricarpie(as para cada parte del chasis como se ve en la 2#ura a continuaci&n.

$l inconveniente sera %ue cada pie(a tiene %ue ser ma%uinada0 lo %uetomara mayor tiempo0 esfuer(o y dinero.

$n cuanto al material del chasis se podra ele#ir como alternativa unacero A3S3 15'5 KA3S3 15/5 %ue poseen caractersticas similares dedensidad0 esfuer(o de Puencia y esfuer(o m*)ima. Adem*s tambi"n sepodra usar una aleaci&n de aluminio 4541 K94 ss0 %ue posee unadensidad mucho menor ,'.F #Qcm/- y es m*s resistente a la corrosi&n0aun%ue su resistencia 7ltima es menor ,1HG ?+a-.

6/


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8. $O#$&)*"O#E* > (E$OE#,$"O#E*

$O#$&)*"O#E*

Se esco#i& una estructura tubular para la elaboraci&n del chasis0 ya%ue es m*s factible para la construcci&n debido a %ue se tienen %uedoblar y soldar tubos0 y no se necesita la fabricaci&n de diferentespie(as para construirlo.

mm de espesor por facilidad de construcci&n.

$l material usado para el chasis es el acero A/4. Se#7n lo investi#adoen varias p*#inas referentes a la construcci&n de chasis paracuadrones y #o karts se encontr& %ue se utili(an aceros al carbonocon un valor mnimo de 5.1GN de C0 y el material esco#ido cumplecon ese ran#o de porcentaje de carbono.

Se debe considerar la #eometra del motor para disear y adecuar elespacio %ue va a ocupar en el chasis.

+ara la selecci&n de herramientas se debe considerar el material de la

pie(a0 y los avances y velocidades %ue recomienda el cat*lo#o al 2nalde cada operaci&n.

Dentro de los costos deben considerarse varios aspectos como: elcosto de materiales y elementos normali(ados0 el costo dema%uinado0 el costo de materiales indirectos y el costo deimprovistos para tener un presupuesto apro)imado.

(E$OE#,$"O#E*

+ara reali(ar el modelo en CAD del chasis se recomienda usar laherramienta de Solidworks de +ie(as Soldadas llamada ?iembroestructuralB0 %ue permite tener la estructura tubular a partir de unaestructura al*mbrica0 y nos evita el tener %ue crear tubo por tubopara lue#o ensamblar el conjunto.


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$n el caso de la pie(a de acople para la suspensi&n delantera serecomienda tener un cierto *n#ulo de inclinaci&n para disminuir elesfuer(o cortante %ue ejercen los cilindros sobre la soldadura.

9. "&"OG(,!,

Cat*lo#o 38A; JO?A; '515 Cat*lo#o Sandvik Coromant '55H ?anufactura0 3n#eniera y 9ecnolo#aB0 Ralpakjian. Cuarta $dici&n. http:QQwww.weldreality.comQAS9?A/4KA/GH.htm http:QQ1/G.155.G5.1/FQwikifabQinde).phpQ=suario:16G>F''> http:QQ1/G.155.G5.1/FQwikifabQinde).phpQ16G>>144trabajo http:QQwww.bottpower.comQTmL'55G5'

,#E/O 1

6>
http://www.weldreality.com/ASTM_A36-A389.htmhttp://138.100.80.137/wikifab/index.php/Usuario:14857225http://138.100.80.137/wikifab/index.php/14855166trabajohttp://www.bottpower.com/?m=200802http://138.100.80.137/wikifab/index.php/Usuario:14857225http://138.100.80.137/wikifab/index.php/14855166trabajohttp://www.bottpower.com/?m=200802http://www.weldreality.com/ASTM_A36-A389.htm


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,#E/O 2

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$,T&OGO "*E#*,

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