Autor: Bruno cebolla bono Tutor: juan fancisco dols ruíz TRABAJO FIN DE GRADO: MODELADO Y CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS DE SUSPENSIÓN EN VEHÍCULOS AUTOMÓVILES. Autor: Bruno cebolla bono Tutor: juan fancisco dols ruíz DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y DE MATERIALES – UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA València, 18 de Septiembre de 2017

ÍNDICE INTRODUCCIÓN. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN. MÉTOS DE CÁLCULO. ENTORNO DE PROGRAMACIÓN. EL PROGRAMA. RESULTADOS. TRABAJOS FUTUROS. CONCLUSIÓN.

1. INTRODUCCIÓN Modelar la suspensión pasiva de un automóvil. Crear una aplicación informática que permita el análisis de la suspensión pasiva de un automóvil. Utilización de la aplicación informática en las clases de prácticas de la asignatura de automóviles que se imparte como optativa en el grado de mecánica.

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN Modelo de un grado de libertad (1 GDL). Modelo de dos grados de libertad (2 GDL). Modelo de tres grados de libertad (3 GDL). Modelo de cuatro grados de libertad con suspensión independiente y movimiento de cabeceo (4 GDL). Modelo de cuatro grados de libertad con suspensión independiente y movimiento de balanceo (4 GDL). Modelo de cuatro grados de libertad con suspensión de eje rígido (4 GDL). Modelo de siete grados de libertad (7 GDL)

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.1. MODELO DE 1 GDL ms Masa suspendida (1/4 de la masa de la carrocería) cs Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión ks Coeficiente de rigidez de la suspensión y Señal de entrada Modelo de 1/8 de vehículo

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.2. MODELO DE 2 GDL ms Masa suspendida (1/4 de la masa de la carrocería) mu Masa no suspendida (masa de la rueda) cs Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión ks Coeficiente de rigidez de la suspensión ku Coeficiente de rigidez del neumático

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.3. MODELO DE 3 GDL md Masa del conductor ms Masa suspendida (1/4 de la masa de la carrocería) mu Masa no suspendida (masa de la rueda) cd Coeficiente de amortiguamiento del asiento del conductor cs Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión kd Coeficiente de rigidez del asiento del conductor ks Coeficiete de rigidez de la suspensión ku Coeficiente de rigidez del neumático

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2. 4 2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.4. MODELO DE 4 GDL CON SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE Y MOVIMIENTO DE CABECEO m Masa suspendida (1/2 de la masa de la carrocería) m1 Masa no suspendida (masa de la rueda delantera) m2 Masa no suspendida (masa de la rueda trasera) c1 Coeficiente de amortiguameinto de la suspensión delantera c2 Coeficiente de amortiguameinto de la suspensión trasera k1 Coeficiente de rigidez de la suspensión delantera k2 Coeficiente de rigidez de la suspensión trasera kt1 Coeficiente de rigidez del neumático delantero kt2 Coeficiente de rigidez del neumático trasero

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2. 5 2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.5. MODELO DE 4 GDL CON SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE Y MOVIMIENTO DE BALANCEO m Masa suspendida (1/2 de la masa de la carrocería) m1 Masa no suspendida (masa de la rueda izquierda) m2 Masa no suspendida (masa de la rueda derecha) c Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión k Coeficiente de rigidez de la suspensión kR Coeficiente de rigidez torsional de la barra antivuelco Kt Coeficiente de rigidez de los neumáticos

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2. 6 2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.6. MODELO DE 4 GDL CON SUSPENSIÓN DE EJE RÍGIDO m1 Masa no suspendida (masa del eje rígido de la suspensión) m2 Masa suspendida (1/2 masa de la carrocería) c Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión k Coeficiente de rigidez de la suspensión kt Coeficiente de rigidez de los neumáticos

2. MODELADO DEL SISTEMA DE SUSPENSIÓN 2.7. MODELO DE 7 GDL Masa de la carrocería (Masa suspendida ) m1 Masa de la rueda delantera izquierda (Masa no suspendida) m2 Masa de la rueda delantera derecha (Masa no suspendida) m3 Masa de la rueda trasera derecha (Masa no suspendida) m4 Masa de la rueda trasera izquierda (Masa no suspendida) cf Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión delantera cr Coeficiente de amortiguamiento de la suspensión trasera kf Coeficiente de rigidez de la suspensión delantera kr Coeficiente de rigidez de la suspensión trasera kRf Coeficiente de rigidez torsiona de la barra antivuelco trasera ktf Coeficiente de rigidez de los neumáticos delanteros ktr Coeficiente de rigidez de los neumáticos traseros

3. MÉTODOS DE CÁLCULO 3.1. MÉTODO DE LA TRANSFORMADA DE LAPLACE ℒ 𝑓 𝑡 =𝐹 𝑠 = 0 ∞ 𝑓 𝑡 · 𝑒 −𝑠·𝑡 ⅆ𝑡 VENTAJAS: Método sencillo y de fácil aplicación. INCONVENIENTES: Se necesita calcular la función de transferencia de forma simbólica. Expresiones muy largas difíciles de manipular. El programa va muy lento.

3. MÉTODOS DE CÁLCULO 3.2. MÉTODO DE SUPERPOSICIÓN MODAL VENTAJA: Cálculo más o menos sencillo. Expresiones fáciles de manipular. Menor coste computacional. INCONVENIENTES: Muchos resultados basura.

3. MÉTODOS DE CÁLCULO 3.3. MÉTODO DEL ESPACIO DE ESTADOS Un sistema de n ecuaciones diferenciales de segundo orden, se convierte en un sistema de 2n ecuaciones diferenciales de primer orden. Forma de las ecuaciones en el análisis de espacio de estados: 𝐱 =𝐀𝐱+𝐁𝑢 𝐲=𝐂𝐱+𝐃𝑢 VENTAJAS: Resultados sencillos y elegantes. Menor coste computacional. MATLAB contiene funciones para definir el espacio de estados.

4. ENTORNO DE PROGRAMACIÓN 4.1. MATLAB Matrix Laboratory. Es una herramienta de software matemático que ofrece un lenguaje de programación de alto nivel basado en vectores y matrices (Arrays). Creación de interfaces de usuario (GUI).

4. ENTORNO DE PROGRAMACIÓN 4.2. GUIDE GUIDE (entorno de desarrollo de GUI) proporciona herramientas para diseñar interfaces de usuario. Una GUI incluye controles tales como menús, barras de herramientas, botones y controles deslizantes. GUIDE genera de manera automática el código de MATLAB para construir la interfaz, el cual se puede modificar para programar el comportamiento de la app. Permite automatizar una tarea o un cálculo. Todas las aplicaciones creadas con MATLAB Compiler usan MATLAB Runtime, que permite una implementación sin coste para usuarios que no necesiten MATLAB.

5. EL PROGRAMA

5. EL PROGRAMA

6. RESULTADOS

6. RESULTADOS

7. TRABAJOS FUTUROS Modelado de suspensiones activas y semiactivas. Optimización de la suspensión. Otros tipos de excitación. Análisis en el tiempo.

8. CONCLUSIÓN Se ha logrado crear una aplicación informática que permite el análisis de varios modelos con diferentes grados de libertad y tipo de suspensión de un vehículo, y que además proporcionará a los alumnos de la asignatura de automóviles, una herramienta que sirva como primera aproximación al estudio del efecto que producen las vibraciones en el vehículo, ya sea sobre la carrocería, sobre las masas no suspendidas o los ocupantes del vehículo.

9. PRESUPUESTO

9. PRESUPUESTO