Diseño De La Dirección De Un Vehículo Monoplaza BAJA SAE

Introducción

El construir un vehículo Mini Baja todo terreno como proyecto de la Universidad Politécnica de Pachuca surgió a raíz de que los alumnos de la carrera de Ingeniería Automotriz querían participar en la competencia de BAJA SAE.

La competencia BAJA SAE está organizada y diseñada para estudiantes en el diseño y construcción de un vehículo todo terreno tipo buggy monoplaza y es organizada por la Society of Automotive Engineers (Sociedad de Ingenieros Automotrices, SAE). Realiza una invitación a todas las Universidades Mexicanas con jóvenes emprendedores y con ganas de poner en práctica sus conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera y así tomar nuevos desafíos.

El proyecto de realizar un vehículo todo terreno para la competencia de Mini BAJA pretende que los alumnos de la ingeniería que están involucrados en el proyecto puedan diseñarlo y construirlo en base a conocimientos de su carrera y pueda ser probado y sobrevivir en las diversas pruebas que se presenten en la competencia y será conducido sobre diversos climas y caminos extremos como rocas, lodo, tierra, pendientes pronunciadas, etc.

El vehículo tiene que estar diseñado y construido bajo ciertas normas que dispone la competencia de BAJA SAE.

La construcción del vehículo para la competencia pretende abarcar tres características especiales las cuales son que sea ligero, económico y capaz de aprobar las pruebas de diseño, capacidad, resistencia y seguridad que pone SAE.

Planteamiento del problema

Se pretende realizar la construcción de un vehículo para la competencia de BAJA SAE el cual tenga el diseño de una dirección adecuada para el vehículo.

La dirección tiene que ser diseñada para lo que el vehículo va a ser utilizado, tiene que ser capaz de soportar la variedad de pruebas y terrenos, así como maniobrable para el conductor, haciendo de está dirección especial para este vehículo.

Objetivo

Diseñar una dirección única para el vehículo que competirá en BAJA SAE.

Objetivos específicos

Realizar los cálculos de la dirección.

Obtener longitudes de bielas y barra de acoplamiento.

Obtener alfa y beta (ángulos de giro).

Antecedentes

En los primeros vehículos el accionamiento de la dirección se hacía mediante una palanca o manubrio.

Posteriormente por razones prácticas se adoptó el volante redondo que hasta hoy conocemos, además se hizo necesario darle firmeza al sistema logrando cierta irreversibilidad, sobre todo cuando las ruedas chocaban contra un objeto sólido o ante las irregularidades del camino, que repercutían con violencia sobre el timón, haciéndole perder el rumbo al vehículo con gran facilidad, con los peligros consiguientes.

Adicionalmente el mover el volante debía ser una maniobra sencilla, y suave de ejecutar por lo cual se montaron los primeros sistemas de desmultiplicación, que aumentaban la suavidad de operación del sistema.

La mezcla de estas dos características necesarias, produjo a lo largo de su evolución hasta nuestros días, sistemas más suaves, precisos y sensibles para el conductor, que debe percibir a través de él, el camino por el que transita.

Evolución del sistema

Hasta finales de los años 30, los vehículos usaban eje delantero rígido. Con este primitivo sistema bastaba con poner pivotes en los extremos del eje, para que las ruedas pudieran girar. Una simple barra sólida se encargaba de transmitir el movimiento del timón a la caja de dirección y de allí a los brazos de dirección (terminales), para finalizar el recorrido en las ruedas.

Con el paso de los años se adoptaron sistemas asistencia para la dirección.

En los últimos años se ha popularizado el sistema de dirección de cremallera, usado en los años 30 por BMW. Este tipo de dirección también puede utilizar asistencia.

En los años 40 y 50 se comenzaron a utilizar en los Estados Unidos, sistemas de asistencia de dirección, que sumados a la desmultiplicación lograda, hacían muy peligroso el conducir un vehículo, ya que la dirección quedaba demasiado suave y sensible.

Este problema motivó el desarrollo de dispositivos que endurecieran la dirección, a medida que aumentaba la velocidad de desplazamiento del vehículo.

SAE México

La ingeniería Automotriz no tiene fronteras

La industria automotriz mexicana existía únicamente como ensambladora en el momento en el que Harry Chesebrough expreso que la industria automotriz no debía tener fronteras nacionales. Por esto el verdadero desarrollo en nuestro país se inició con el decreto presidencial del 23 de agosto de 1962, en el cual se prevé la importancia de motores para automóviles y camiones.

La industria automotriz mexicana se enfrentó a retos muy grandes: de ser un grupo de ensambladores rudimentarios, a convertirse en un sector tecnificado de altura internacional; de ser una usuaria de 1480 millones de pesos en divisas, en 1960 a convertirse en la segunda generadora de divisas del país, después de la industria petrolera.

Dos años para el cumplimiento del Decreto de 1962 a 1964 debía lograrse la integración nacional de partes. La recién creada industria no cantaba con la maquinaria y un equipo sofisticada para producir. Tampoco existía el personal capacitado para lograr el monumental proyecto. Se procedió a adaptar las maquinas convencionales y se utilizaron sistemas de manejo de materias poco automatizadas el rendimiento era bajo.

Las empresas terminales del país se dan a la tarea de contratar egresados de las diferentes universidades para capacitarlos en el campo de la tecnología y de la administración. A los jóvenes profesionistas se les abre la posibilidad de proyectarse, no únicamente dentro de la industria automotriz mexicana, sino también en el mercado internacional.

Las plantas fabricantes de automóviles, en plena expansión, abren instalaciones en la periferia de la ciudad:

Ford Motor Company, por su parte, pone en marcha su planta de Cuautitlán, el 4 de noviembre de 1964.

Fábricas Automex, S. A. (Ahora Chrysler) establece todo un complejo industrial en Toluca sobre un terreno de 870000 metros cuadrados. La planta ensambladora fue inaugurada el 9 de diciembre de 1964.

En mayo de 1965, General Motors inaugura su fábrica de motores en Toluca. La joven industria mexicana inicia este año producciones anuales de 90 mil unidades. También se crea la estandarización de componentes, pues el tamaño del mercado interno hace incosteable la fabricación de partes específicas para cada planta.

La Fundación de SAE México

Pero para llegar a este punto se tiene una historia, los fabricantes de automóviles deberían fijar su atención en el desarrollo tecnológico en el mundo, por lo tanto, la opción inmediata era el país vecino y directamente la Sociedad de Ingenieros Automotrices.

En 1962 el ingeniero Raúl Alcaraz gerente de Sun Electric invita a Jesús Torres Moncayo, subjefe de mantenimiento de FAM, a un desayuno en el Hotel Reforma ahí debía celebrarse la junta anual de SAE. Torres Moncayo aprovecha la oportunidad para abordar el tema de crear la Sección SAE México. Tiempo después Joseph Gilbert, secretario de SAE, envía una nota manifestando profundo interés por conocer el número de miembros en nuestro país.

Pero el ingeniero Torres Mocayo tuvo el fuerte apoyo de Robert Gazke, Paul Walasky y Joseph Gilbert representantes de SAE Estados Unidos en México.

Después de 18 meses de actividades, en la reunión anual de Detroit, SAE concede a México su autonomía. La sociedad queda integrada con 50 socios. En la mesa directiva: William Webber, presidente; Paul Walasky, tesorero; Torres Moncayo, secretario. Para principios de 1965 el número de actividades de SAE México se incrementa y con ello el número de asociados llega a 180. A los 6 meses SAE posee la categoría de sección, este año Jesús Torres Moncayo es electo presidente de la mesa directiva en la presidencia. Guillermo Reynoso es el primer presidente de la sección de auto partes.

Capítulo 1

1.1 Un Sistema de Dirección

El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.

Para que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas, el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador.

1.2 Propiedades de una Dirección

Siendo la dirección uno de los órganos más importantes en el

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