Proyecto Eje Cardan
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UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ
TEMA DEL PROYECTO: Analizar estructuralmente un eje bajo cargasde torsin.
PROYECTO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES
NOMBRES:
Joseph Lara Gavidia Kevin Padilla David Orellana Omar Baquero Gabriela Cadena Fernando Ypez Sebastin Moreno Andrs Gutirrez
TUTOR RESPONSABLE: Ing. Pedro Montoya, M.Sc
Quito, enero 2015
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PROYECTO FINAL DE INVESTIGACION
Tema: Analizar estructuralmente un eje bajo cargas de torsin en el eje cardn.
ObjetivoAnalizar estructuralmente un eje bajo cargas de torsin en el eje cardn.
Indicaciones Generales:
a) Cada grupo desarrollar el tema en cuestin que fue asignado en clase.b) Toda informacin necesaria para realizar este proyecto debe ser investigada y/oasumida indicando su fuente con su respectiva explicacin.
Actividades a realizar (memoria de clculo):
Para este tema seleccione un vehculo con traccin posterior como el que seindica en la figura. Presente toda la informacin respectiva del vehculo encuestin y tome todas las medidas necesarias.
En este proyecto se utiliz el Daihatsu Terios. Este es un automvil todoterreno delsegmento B producido por el fabricante japons Daihatsu desde el ao 1997. Es un
cinco puertas con traccin a las cuatro ruedas permanente y motor delantero
longitudinal, disponible con cajas de cambios manual de cinco marchas y
automtica de cuatro marchas.
Primera generacin (1997-2005)La primera generacin fue puesta a la venta en 1997, homologado para cuatro
ocupantes. Se denomin a su vez como Toyota Cami y Perodua Kembara, segn
el mercado, y en China hay una versin llamada Zotye Nmada, la cual usa un motor
de marca Mitsubishi. Estaba disponible con un motor gasolina de cuatro cilindros en
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lnea, cuatro vlvulas por cilindro y 1.3 litros de cilindrada, en versiones atmosfrica
de de entre 86 y 92 CV de potencia mxima, y con turbocompresor y 140 CV.
El Daihatsu Terios es un todoterreno
compacto, que a diferencia de la amplia
mayora de todocaminos, permite una
utilizacin 4x4 ms campestre. Es un
poco ms largo que un utilitario, con
4.055-4.075 milmetros. Tiene un diseo
orientado al 4x4, con carrocera
autoportante en acero reforzado y
voladizos muy cortos.
El Terios es capaz de atacar rampas de
38, soportar un ngulo ventral de 24 y
salir con 37, mejor que bastantes
todoterrenos ms grandes como un
Pathfinder. La altura libre al suelo es de
200 milmetros, ptima para las mamis
todoterrenos que se suben a los bordillos
del colegio.
Adems es muy maniobrable, puede girar 180 con 9,8 metros de separacin entre
aceras con xito. Aunque el comunicado habla de una 5 larga, me sale que a 120
Km/h va a ms de 4.000 RPM con el 1.3 y el 1.5 no anda lejos. Tambin dicen que
tiene algo de deportivo y creo que lo vamos a dejar ah.
Su sistema de traccin total es permanente, no multiembragues Haldex. El
diferencial central es bloqueable a voluntad, de otro modo el par se reparte entre el
eje delantero y trasero a razn de un 50/50. Carece de caja de reductoras, pero
tiene una primera velocidad muy larga: 6 Km/h a 1.000 RPM (comprese con el
Sirion 1.0, al mismo rgimen 7,5 Km/h).
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Para las RPM de potencia mxima, determine:a) Material y resistencia del eje cardn.b) Esfuerzo de diseo bajo la condicin ms crtica.c) A las RPM de potencia mxima estime el torque aplicadod) Bajo las condiciones y datos del literal c) determine el espesor mnimo del ejecardn ya que se trata de un tubo hueco.
e) Si el eje cardn fuera slido, Cul sera el dimetro?.f) Compare los resultados del literal d) y e) y emita un comentario ingenieril.g) La deformacin torsional que se genera en el cardn del vehculo a las RPM depotencia mxima.
h) Compare los resultados del literal g) con la tabla 5-2 del libro de Mott y emita uncomentario ingenieril.
Desarrollo
a) Material y resistencia del eje cardn.
El eje cardan del Daihatsu Terios est hecho de un Acero A-501 Tuberaestructurada forjada en caliente, redonda y perfilada con un Sy=248
Observar ANEXO 1Tabla A-15
b) Esfuerzo de diseo bajo la condicin ms crtica.= 12= 24812= 20.66c) A las RPM de potencia mxima estime el torque aplicado
N=4600P=86hp = 63000
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86 = 460063000 = 1177.82 . 12.2 9.81 25.41 = 133264.97d) Bajo las condiciones y datos del literal c) determine el espesor mnimo
del eje cardn ya que se trata de un tubo hueco. = C20.667 = 133264.979 56.45232 56.45 20.667 = 3761404.04996909.37 3220603126.02 2.0289 = 3761404.0416841721.98 = 2.028= 8304596.637
di= 53.68
de-di=e56.45 53 68 == 2.77e) Si el eje cardn fuera slido, Cul sera el dimetro?
d=? = 20.667 = 133264.97 232
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22.667 = 133264.9723264.927 = 2132239.52
= 32840.41= .
f) Compare los resultados del literal d) y e) y emita un comentario ingenieril.
Los resultados que obtuvimos del literal (d) fueron 2,77mm que se refiere al espesordel eje cardan que es hueco y en cuanto a los resultados del literal (e) fueron32.023mm que corresponde al dimetro del eje cardan si fuera slido. Lo quedemuestra que dependiendo del torque que se aplica sobre el eje cardan se puedeobtener el dimetro que corresponder a cada tubo con exactitud, dependiendo sieste es hueco o slido.
g) La deformacin torsional que se genera en el cardn del vehculo a lasRPM de potencia mxima.
T=133264.97NmmL=105cm=1050mmJ=184769.034G=80000
= = 133264.97 105080000 32 46.45 53.63 10001= .
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h) Compare los resultados del literal g) con la tabla 5-2 del libro de Mott yemita un comentario ingenieril.
La deflexin torsional es igual al giro angular dividido por la longitud del indicador,
medido en rad. En el clculo obtenido en el literal g se obtiene como resultado
2.1130*10 -7 rad, lo cual demuestra que la aplicacin de la deflexin torsional es de
alta precisin, pues el rango de esta, va de 6.9*10 -7 a 1.4*10 -5 .
Conclusiones
Concluimos que el material utilizado en la fabricacin del eje cardan es
resistente al momento de aplicar las distintas fuerzas.
Los materiales son muy importantes al momento de disear ejes.
Las fuerzas que se aplican en los ejes cardan de un vehculo son distintas ya
sea por la forma del eje, por su longitud o sus dimetros de diseo.
La carga aplicada en el eje influye en los clculos.
El ngulo de torsin del eje cardan influye en el funcionamiento del vehculo
y en la resistencia del eje.
Recomendaciones
Se debe tener en cuenta todas las medidas del eje y las fuerzas que actan
sobre l, para el respectivo estudio y anlisis.
Se recomienda tener desarmado el eje cardan para obtener todos los datos
necesarios para los clculos.
Comprobar los resultados obtenidos en los clculos con la ayuda del
programa MD Solids 3.5.
Tomar las fotos necesarias para la realizacin de los planos.
Tomar en cuentas las deformaciones que tiene el eje cardan para la correcta
realizacin de los clculos.
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Bibliografia
http://es.wikipedia.org/wiki/Card%C3%A1n
http://www.buenastareas.com/ensayos/Eje-Cardan/275699.html
http://mundoymotor.com/Conozca_su_auto/106841153535.htm#.VMGd5EeG9UU
http://es.wikipedia.org/wiki/Daihatsu_Terios
http://www.daihatsu.com/catalogue/terios/short/
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ANEXOS
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Anexo 1
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ANEXOS 2:
Fotografas de los Autores realizando OBSERVACION Y METROLOGIA.