Construcción de Vehículos I Diseño en una caja de velocidades mecánica

Aspectos a considerar en el diseño de un tren motriz Tipo de vehículo Dimensiones del motor (potencia, torque, rpm) Tipo de tren motriz (FFWD, FRWD, RRWD, 4WD, AWD) Arquitectura del motor (motor transversal, longitudinal). Dimensiones de la rueda Fuerza máxima de tracción en las ruedas Velocidad tangencial máxima en las ruedas o velocidad del vehículo Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Transmisión de potencia en un tren motriz

Eficiencia en un sistema de transmisión Ing. Hugo L. Agüero Alva

Determinación de las relaciones de velocidad Diagrama de Resistencias VS velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Potencia absorbida por la resistencia a la rodadura, según la fórmula de Andreu

Aspectos a considerar en el diseño de una caja de velocidades Dependiendo del tipo de tren motriz, elegir: 1) El número de ejes de la caja de velocidades Dos ejes (uno de entrada, uno de salida) Tres ejes (uno de entrada, un intermedio y uno de salida) Tres ejes (uno de entrada, dos de salida) 2) Seleccionar el número de relaciones de transmisión de la caja de velocidades (4, 5, 6, 7, 8, etc.) 3) Definir la colocación de los trenes de engranajes. 4) Definir el esquema cinemático de la caja de velocidades Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Generalmente la máxima velocidad a desarrollar, en un turismo que se consigue en 4ta, llamada directa. Las otras velocidades, 5ta, 6ta, etc., son para mayores velocidades pero en régimen económico. Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad El rango de velocidades es función de: * La potencia del motor * La elasticidad del motor * La aplicación del vehículo - En cualquier caso, la caja sólo va permitir mover al vehículo en la hipérbola teórica, como máximo. Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Elección de la 1ra. velocidad Condiciones establecidas por normas: 1) Que el vehículo sea capaz de arrancar en una pendiente del 15%, con una aceleración del 0,5 m/s2, partiendo de parado, ó 2) Superar una pendiente del 25% en 1ra velocidad. Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Caso 1: Que el vehículo sea capaz de arrancar en una pendiente del 15%, con una aceleración del 0,5 m/s2, partiendo de parado Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Caso 2: Que el vehículo supere una pendiente del 25%, en 1ra velocidad Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Caso 3: Que el vehículo alcance una velocidad máxima determinada Determinación de las relaciones de velocidad

Selección de las relaciones intermedias A mayor número de relaciones intermedias, mejor aproximación a la hipérbola teórica, pero aumenta la frecuencia del cambio y el peso y tamaño de la caja. Un turismo se desplaza, a menudo, en marchas altas. La proporción de la utilización de cada una de las relaciones depende del tipo de vehículo, la aplicación y el entorno. A menor salto entre relaciones, mayor suavidad y progresividad de cambio. de un MCI Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad La velocidad de cambio entre relaciones consecutivas debe permitir que la inferior no alcance la velocidad máxima del motor cuando la superior ha alcanzado la velocidad mínima de cambio (normalmente la de máximo par). Determinación de las relaciones de velocidad

Cálculo Existen dos procedimientos efectivos para calcular el escalonamiento entre relaciones de velocidad: Escalonamiento geométrico: mismo salto entre todas las relaciones. Escalonamiento progresivo: relaciones de velocidades más altas tienen un escalonamiento más estrecho.

Método del escalonamiento geométrica Implica que todas las relaciones tienen la misma importancia, es decir, las diferencias con la hipérbola teórica son las mismas para todas las marchas Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Ejemplo Determinación de las relaciones de velocidad

Método del escalonamiento progresivo Existe un nuevo salto que define la progresividad del escalonamiento. Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Diagrama de velocidades Determinación de las relaciones de velocidad

Determinación de las relaciones de velocidad Curvas de utilización Determinación de las relaciones de velocidad Curva de utilización de un vehículo en toma directa (E= excedente de potencia en terreno horizontal)

Determinación de las relaciones de velocidad Método de las potencias Determinación de las relaciones de velocidad Curva de utilización de un vehículo equipado con caja de 4 velocidades

Esquemas cinemáticas Esquema de caja de velocidades de tres ejes

Esquema cinemática de la caja de cambios de cinco velocidades Esquema cinemática en caja de tres ejes

Esquema de caja de velocidades de dos ejes

Esquema cinemática de la caja de cambios de 5 velocidades Esquema cinemática en caja de dos ejes

Caja de 5 velocidades en transejes Esquema de funcionamiento de caja de dos ejes

Caja de 6 velocidades en transejes En algunos vehículos, la 6ta velocidad se logra añadiendo dos nuevos piñones que suelen situarse en la prolongación del primario y secundario. Caja de 6 velocidades en transejes

Esquema cinemática en una caja de 6 velocidades de doble de salida Esquema cinemática en caja de tres ejes

Curvas características del motor Zona de auto regulación o velocidad de régimen Curvas características del motor