Diseño y construcción del chasis, suspensión y tren de potencia de una moto eléctrica

El problema del transporte en las ciudades es una incomodidad que interviene en nuestro día a día. Los vehículos eléctricos han intentado ser una solución para este problema y también para el problema de la contaminación. Esta huella de carbono que nos están dejando los vehículos de combustión inter...

Full description

Autores:: Pabón Villamizar, Dany

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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J. (2013). Diseño, adaptación y conversión de una motocicleta de 100 c.c. a gasolina en eléctrica. Sangolquí. Rubio, M. B. (2011). Analysis and design of a motorbike chassis. Pamplona: Escuela Técnica Superior De Ingenieros Industriales Y De Telecomunicación. Ruiz, À. S. (2015). Diseño de una motocicleta deportiva eléctrica. Cataluna: Universitat politecnica de catalunya. Rybecky, J. P. (2014). Análisis de Viabilidad Técnica, Económica y Financiera de Proyecto de Fabricación de Bicicletas Eléctricas. Cordoba: Universidad nacional de cordoba. Sarmiento, J. A. (2009). Diseño y construccion de una motocicleta deportiva. Bucaramanga. Serna, O. E. (2014). Diseño del tren de potencia de una motocicleta eléctrica. Pereira: Universidad Tecnológica De Pereira. Sevcon. (2012). thunderstruck-ev. Obtenido de https://www.thunderstruck-ev.com/images/Gen4%20Product%20Manual%20V3%204.pdf Sharp R. S. (2001). A Motorcycle Model for Stability and Control Analysis. 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Se trabajó con una metodología en V que hacía una retroalimentación en cada punto del diseño y construcción del sistema. Según un análisis de QFD para la exploración de soluciones se decidió construir una moto scooter. Para el diseño como tal se inició con una definición de parámetros generales según la literatura, a la vez se fue haciendo el diseño CAD de la motocicleta y su correspondiente análisis estructural por el método de los elementos finitos. Se plantearon las ecuaciones para el modelo matemático de la suspensión, su simulación y su optimización de parámetros y finalmente llegamos a la parte del rendimiento de la motocicleta donde a partir de una base de datos de los ciclos de conducción pudimos establecer la potencia del motor junto con su controlador y las baterías. En la última sección se procedió a la construcción de la motocicleta y su respectivo análisis de resultados donde se presentan curvas de comportamiento del motor y de la motocicleta, curvas de autonomía para las baterías y una comparación de los resultados teórico y experimental. Finalmente, en los anexos se adjuntaron planos de construcción, planos eléctricos y ecuaciones de los cálculos expresados detalladamente.1. CONTENIDO .................................................................................................... 2 2. TABLA DE ILUSTRACIONES ........................................................................... 4 3. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 7 4. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 10 5. OBJETIVOS .................................................................................................... 11 5.1. GENERAL ................................................................................................ 11 5.2. ESPECÍFICOS ......................................................................................... 11 6. ESTADO DE ARTE......................................................................................... 12 7. Marco conceptual ........................................................................................... 17 7.1. Dinámica .................................................................................................. 17 7.1.1. Equilibrio ............................................................................................ 17 7.1.2. Frenado y aceleración ....................................................................... 18 7.1.3. Activación de la suspensión .............................................................. 18 7.2. Teoría del diseño de máquinas ................................................................ 18 7.2.1. Falla por carga estática ..................................................................... 18 7.2.2. Falla por fatiga ................................................................................... 19 7.2.3. Análisis computacional ...................................................................... 19 7.3. Circuitos de potencia ................................................................................ 21 7.4. Motor eléctrico .......................................................................................... 22 8. Marco teórico .................................................................................................. 24 8.1. Chasis ...................................................................................................... 24 8.1.1. Distancia entre ejes ........................................................................... 25 8.1.2. Excentricidad de la horquilla .............................................................. 25 8.1.3. Ángulo de dirección ........................................................................... 25 8.1.4. Avance ............................................................................................... 26 8.1.5. Centro de gravedad ........................................................................... 26 8.2. Suspensión .............................................................................................. 30 8.2.1. Suspensión delantera ........................................................................ 30 8.2.2. Suspensión trasera ............................................................................ 30 8.3. Tren de potencia ...................................................................................... 32 8.3.1. Motor en Llanta .................................................................................. 32 8.3.2. Motor con transmisión ....................................................................... 33 8.4. Baterías .................................................................................................... 35 9. Aspecto legal .................................................................................................. 38 10. Metodología ................................................................................................. 39 11. Exploración de soluciones ........................................................................... 41 12. DISEÑO, ANALISIS Y SELECCIÓN DE COMPONENTES ......................... 42 12.1. Diseño de chasis ................................................................................... 42 12.2. Análisis estructural ................................................................................ 43 12.2.1. Geometría en COMSOL ................................................................. 43 12.2.2. Aplicar análisis y post procesamiento FEM .................................... 45 12.3. Modelo de la suspensión ...................................................................... 48 12.4. Desempeño ........................................................................................... 54 12.5. Tren de potencia ................................................................................... 58 12.6. SELECCIÓN DE COMPONENTES ...................................................... 59 12.6.1. Motor .............................................................................................. 59 12.7. Diseño CAD .......................................................................................... 64 13. CONSTRUCCION ....................................................................................... 68 14. PRUEBAS Y VALIDACIONES ..................................................................... 73 15. Presupuesto ................................................................................................ 80 16. Conclusiones y observaciones .................................................................... 81 17. Trabajos a futuro ......................................................................................... 82 18. Bibliografía................................................................................................... 83 19. Anexo 1: ...................................................................................................... 86 Ecuaciones para establecer la carga en los elementos estructurales durante un ciclo de conducción ....................................................................................................... 86 20. Anexo 2: Planos de construcción ................................................................ 91 21. Anexo 3 ..................................................................................................... 110 Evidencia de la ausencia de equipos en un CDA para la realización de pruebas de rendimiento.......................................................................................................... 110PregradoThe problem of Mobility in cities is an inconvenience that intervenes in our day to day. Electric vehicles have tried to be a solution to this problem and to the problem of pollution. This carbon footprint that internal combustion vehicles are leaving us affects millions of people, it is a public health problem that affects us in different ways. Then we decided to develop an electric motorcycle. It was done with a V methodology that gave feedback at each point of the system design and construction. According to a QFD analysis for the exploration of solutions, a motorcycle type scooter was selected. For the design, it was established with a definition of general parameters according to the literature, at the same time the CAD design of the motorcycle was developed and its corresponding structural analysis by the finite element method. The equations for the mathematical model of the suspension, its simulation and its parameter optimization were proposed and finally the part of the motorcycle performance where from a database of driving cycles we could establish the engine power together with its controller and batteries. In the last section we will proceed to the construction of the motorcycle and its respective analysis of results where the behavior curves of the motor and the motorcycle, autonomy curves for the batteries and a comparison of the theoretical and experimental results are presented. Finally, the annexes included construction plans, electrical plans and specifically expressed calculation equations.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDiseño y construcción del chasis, suspensión y tren de potencia de una moto eléctricaDesign and construction of the chassis, suspension and power train of an electric motorcycleIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicTransportContaminationFinite element methodAutonomy curvesElectric motorbikePower electronicsElectric motorsMecatrónicaElectrónica de potenciaAparatos e instrumentos electrónicosMotores eléctricosTransporteContaminaciónMétodo de los elementos finitosCurvas de autonomíaMoto eléctricaElectronic gadgets and instrumentsAsociacion Nacional de Empresarios de Colombia. (20216). www.andi.com.co. Obtenido de http://www.andi.com.co/Uploads/LasMotocicletasEnColombia.pdfBloomerg new energy finance. (2017). Ihodl. Obtenido de https://es.ihodl.com/technologies/2017-04-28/las-petroleras-estan-resignadas-los-coches-electricos-son-el-futuro/Cao, L. W. (2008). Hierarchical Modeling Control of A Motorcycle Semi-Active Suspension with Six Degree-Freedoms. Xián: International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics.CARACOL RADIO. (2017). En Colombia hay más motos que carros. Bogota. Obtenido de http://caracol.com.co/radio/2017/07/04/nacional/1499199041_053652.htmlCasajús, L. (Marzo de 2012). Centro Zaragoza Instituto de investigacion sobre vehículos. Recuperado el 28 de Julio de 2018, de http://www.centro-zaragoza.com:8080/web/sala_prensa/revista_tecnica/hemeroteca/articulos/R51_A2.pdfCOMSOL Multiphysics®. (2020). COMSOL Multiphysics. Obtenido de https://www.comsol.com/Corbalán, J. A. (2013). Diseño y fabricación de un chasis de una motocicleta de 125cc 2T para la I competición internacional Motostudent. Cartagena: Universidad Politecnica de Cartagena.Damgaard, B. F. ( 2009). Modelling and Dimensioning the Rear Suspension of a Mountain Bike. Aalborg : Aalborg University.Díaz, I. L. (2014). Diseño de una moto eléctrica de. Pamplona.Dimitrios, M. (2017). Motorcycle Design Defining a new typology and form for the electric motorcycle of the 21st century. Thessaloniki: International Hellenic University.Electrika. (2018). Obtenido de Electrika motos: http://www.electrika.co/Estudiantes de automoción. (s.f.). Motocicletas, Chasis y suspensión.Foale, T. (2002). Motorcycle Handling and Chassis Design the art and science. Spain.Gamoneda, Y. N. (2016). Diseño de un chasis ligero monoviga para una motocicleta Offroad. Madrid: Universidad Carlos III.González, A. A. (2014). Diseño y construcción de una bicicleta de transmisión eléctrica. Oviedo: Universidad De Oviedo.Gowda, D. V. (2016). Optimization of Motorcycle Pitch with Non Linear control. India: IEEE International Conference On Recent Trends In Electronics Information Communication Technology.IÑIGUEZ, D. A. (s.f.). “Implementación de un motor eléctrico sobre el chasis de una motocicleta Yamaha TTR125”. Cuenca: Universidad Politecnica Salesiana.Juhari, M. N. (2017). Structural Dynamic Investigation Of Motorcycle Chassis. Pahang : Universiti Malaysia Pahang.Kymco. (2006). autecomobility. Obtenido de https://mas.autecomobility.com/wp-content/uploads/2018/11/manual-de-partes-Top-Boy.pdfLiu, C. (2017). A Multibody Dynamics Model of a Motorcycle. Windsor: University of Windsor.Lopez, L. M. (2013). Diseño y análisis de un chasis de motocicleta eléctrica. Mexico DF.Maioglou, D. (2017). Motorcycle Design Defining a new typology and form for the electric. International Hellenic University, Thessaloniki.Manchego, M. M. (3 de abril de 2018). ¿Por qué la gente se baja del bus y se sube a las motos? El Tiempo. 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Diseño y construcción del chasis, suspensión y tren de potencia de una moto eléctrica

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