DINÁMICA DE VEHÍCULOS

1. DINÁMICA DE VEHÍCULOS 04122 Graciela Fernández Méjica 04127 Mª Dolores Fernández-Villa Alférez 04165 Jose Manuel González Daganzo 05022 María Arias Zas GRUPO 9

2. CASO 1.- Circulación libre sin fuerza aerodinámica Ningún tipo de fuerza motriz aplicada (de aceleración o frenado) Sin fuerza aerodinámica Por la modelización del neumático aparecen fuerzas de resistencia a la rodadura Disminución de velocidad observable El deslizamiento del neumático ronda el 0.065% en las cuatro ruedas un valor coherente con los esfuerzos aplicados. (Caso totalmente teórico)

3. Energía

4. CASO 2.- Circulación en línea recta con fuerza aerodinámica y aceleración (tracción delantera) Esfuerzo tractor en las ruedas delanteras Transferencia de carga del eje delantero al trasero Disminuye la fuerza normal aplicada sobre el eje tractor (delantero) Aumenta el deslizamiento en el eje tractor La velocidad disminuye por la fuerza aerodinámica mientras no hay esfuerzo tractor, pero en cuanto éste aparece, vence a la fuerza aerodinámica y la velocidad empieza a crecer

5. Aceleración Transferencia de carga Fuerza normal mayor en el eje trasero Fuerza transversal (debida a la desalineación de los ejes ) El total de fuerzas transversales se compensa Fuerzas longitudinales prácticamente nulas en el eje trasero e iguales al esfuerzo tractor aplicado en el eje delantero El balance de energía muestra como sube la energía cinética según se acelera mientras que la total se mantiene constante

6. Fn Desplazamiento Fx Fy

7. La Energía total se mantiene constante Energía

8. CASO 3.- Circulación en línea recta con fuerza aerodinámica y aceleración (tracción trasera) Par tractor aplicado en el eje trasero Deslizamiento eje trasero (1,4%) > Deslizamiento eje delantero (0,1%) Transferencia de carga del eje delantero a trasero Deslizamiento menor que si las ruedas tractoras fueran las del eje delantero Capacidad de tracción y efectividad al acelerar superior (Por esto que los vehículos de gran potencia y par emplean la tracción trasera como modo de propulsión)

9. Aceleración: aumenta E.cinet., E.tot. Constante (negro) Circulación libre: disminuye E.cinet (rojo). (frenado por fza aerodinámica)

10. Desplazamiento Fn Fx Fy

11. Caso 4.- Circulación en línea recta con fuerza aerodinámica. Circulación libre + aceleración (tracción delantera) + frenado Circulación libre: disminución de la velocidad por efecto de la fuerza aerodinámica Aceleración: el deslizamiento crece en el eje delantero en el trasero se mantiene constante Frenado: las fuerzas transversales se invierten se invierte la transferencia de carga (más cargado el eje delantero ) se invierte también el deslizamiento el deslizamiento en el eje trasero crece en valor absoluto (por frenado) (por motivos de seguridad relacionados con la adherencia, el esfuerzo de frenado aplicado en el eje trasero será menor que el aplicado en el eje delantero)

12. Las oscilaciones en las fuerzas normales en cada rueda son transitorios y tienden a estabilizarse Desplazamiento Fn las fuerzas transversales son tales que se anulan entre ruedas del mismo eje Fx Fy

13. Circulación libre y frenado: E.cinet. disminuye. E.tot. constante Energía Aceleración: E.cinet. aumenta

14. En los casos de circulación en curva, la distribución de fuerzas normales, transversales y longitudinales se complica, pues la transferencia de carga no es únicamente entre ejes, sino también entre ruedas de un mismo eje. La rueda más cargada de un mismo eje será la que circule por el exterior de la curva. Tras esto, se procede a explicar los casos de circulación en curva.

15. Caso 5 .- Circulación curva sin fuerza aerodinámica Sin esfuerzos tractores de frenado Sin fuerza aerodinámica poco a poco ésta disminuirá (por resistencia a la rodadura de los neumáticos) Velocidad próxima a la inicial La rueda interior delantera tiene un deslizamiento totalmente diferente al comportamiento medio del resto Las ruedas exteriores tendrán que soportar una carga mayor por lo que, las ruedas se podrían ordenar de mayor a menor carga normal soportada: Delantera exterior > Trasera exterior > Trasera interior > Delantera interior

16. Fn Desplazamientos Las fuerzas longitudinales son prácticamente nulas las fuerzas transversales están ordenadas en módulo de forma inversa a las normales. Fx Fy

17. Disminución de E.cinet. más acentuada que en circulación en línea recta por ser la circulación en curva una situación más exigente para los neumáticos Energía

18. Caso 6.- Circulación curva con fuerza aerodinámica (Circulación libre + aceleración TD) Circulación libre: el vehículo se comporta de forma idéntica al caso anterior Aplicación del par tractor en el eje delantero: el deslizamiento se acentúa en la rueda interior delantera (está traccionada la que menos carga normal soporta del conjunto) Aceleración: aumenta la transferencia de carga del eje delantero al trasero disminuye un poco más la carga normal de la rueda delantera interior La transferencia de carga se hace más notable y con ella el deslizamiento

19. Las fuerzas transversales se mantienen en el mismo orden de magnitud porque dependen de la velocidad del vehículo y del radio de curva En el tiempo de simulación la velocidad sube sólo ligeramente Lo que sí es destacable es la disminución del esfuerzo longitudinal en la rueda delantera interior, que es justificable si se observa el aumento del deslizamiento (el vehículo pierde capacidad de tracción en esa rueda)

20. El deslizamiento aumenta Desplazamiento Fn Disminución del esfuerzo longitudinal en la rueda delantera interior Las fuerzas transversales se mantienen en el mismo orden de magnitud Fy Fx

21. E.cinet. Aumenta (aumenta la velocidad) Energía E.tot. constante

22. CASO 7.- Circulación curva con fuerza aerodinámica (Circulación libre + aceleración TT) Un vehículo con tracción trasera es más efectivo (aprovecha el par disponible en el eje tractor) Fuerza normal mayor en el eje tractor Deslizamiento menor Desplazamiento Fn

23. Diferencia de fuerzas longitudinales entre las ruedas interior y exterior del eje trasero pequeña Fx Fy E.cinet. disminuye hasta que comienza la aceleración E.tot constante Energía E.cinet. aumenta

24. CASO 8.- Circulación en curva con fuerza Aerodinámica (Circulación libre + frenado) Fuerza de frenado delantera mayor que fuerza de frenado trasera (Es el caso que se aplica en automóviles para que prime la seguridad) Esfuerzo de frenado proporcional al esfuerzo normal soportado en cada rueda para evitar el deslizamiento en las ruedas traseras Transferencia de carga durante el proceso de frenado Esfuerzo normal mayor en el eje delantero Velocidad elevada El coche desliza y abandona su trayectoria Pequeño radio de curva (Este hecho es visible cuando los deslizamientos crecen bruscamente y de forma caótica, cambiando de sentido cuando el coche se gira. El coche ha hecho un trompo)

25. Desplazamiento Fn Fx Fy

26. Energía (Aparecen pequeños errores al final de la integración por ser el derrape un proceso caótico y el sistema de cálculo de la energía aproximado, mejorable con pasos de integración más cortos)

27. CASO 9.- Circulación en curva con fuerza aerodinámica (Circulación libre + frenado) Fuerza de frenado trasera mayor que fuerza de frenado delantera Derrape y trompo en circulación y frenado en curva Al derrapar las ruedas traseras en plena curva, el coche sufrirá un momento de guiñada que provocará un movimiento inestable Desplazamiento

28. Fx Fy Fn Energía

29. CASO 10.- Circulación en curva con fuerza aerodinámica (Circulación libre + aceleración tracción delantera + frenado) Fuerza de frenado delantera mayor que fuerza de frenado de frenado trasera Aumento de deslizamiento en la rueda interior delantera al empezar a acelerar Desplazamiento (Se observa que la energía se conserva durante todo el proceso salvo en el último segundo de la integración. Como ya se explicó, puede ser debido a errores acumulados en la integración o a un paso de integración demasiado grande, lo cual es subsanable)

30. Variación de fuerza longitudinal en la rueda interior delantera durante el proceso Fx Fy Energía Fn

31. Desarrollo del trabajo 1.- Construcción del modelo de una suspensión delantera MacPherson completa y de una suspensión trasera de cinco barras completa. Estableciendo las ecuaciones de restricción del sistema 2.- Introducción en los análisis dinámicos con coordenadas naturales mediante el método de la matriz R. Sustituyendo en derivWheelSuspension2 la integración del vector de estado y’ por la del vector de estado y, que hace innecesaria la resolución del problema de posición y que por tanto simplifica y acelera los cálculos.

32. 3.- Montaje el vehículo completo y comprobación que tiene 15 grados de libertad Ensamblando por completo la suspensión delantera MacPherson con las dos suspensiones traseras de cinco barras definiendo las dimensiones generales del vehículo, trasladando cada suspensión a su posición correcta y estableciendo correctamente las ecuaciones de restricción. 4.- Integración del chasis Generando una nueva función llamada ChassisGeometry2, aportando numerosas ecuaciones de restricción.

33. 5.- Definición de la estructura general del programa de dinámica de vehículos 6.- Programación de la función derivRindex2.m 7.- Cambio de los vectores unitarios de las ruedas de la derecha. De esta forma todos los ángulos se medirán en el mismo sentido 8.- Programación de dinámica longitudinal Con balance energético mediante la regla de Simpson compuesta 9.- Introducción de las fuerzas aerodinámicas 10.- Realización de maniobras de aceleración y de frenado y comprobación la conservación de la energía