Diseño del chasis y la transmisión secundaria para un kart partiendo de elementos de una Honda CBR 600F

Abstract

En este proyecto se pretende diseñar, calcular, analizar y estudiar la simulación de un chasis para la fabricación de un vehículo tipo Kart a partir de un motor de moto de 600cc. También se realizaran soluciones constructivas para el desarrollo de componentes mecánicos, como por ejemplo algunos elementos la transmisión secundaria. Este diseño no tiene el objetivo de ser homologado para la competición si no solo para el entretenimiento del constructor ya que las competiciones oficiales de la FIA-CIK no contemplan motores mayores que 250cc. Hay que destacar que no se dispone de ninguna experiencia inicial sobre el diseño y modelización de este tipo de vehículos. Primeramente se exponen las características técnicas del tipo de vehículo que se pretende diseñar, se introduce al oyente o lector en el ámbito del Karting y se explican las hipótesis de cálculo que se han tomado para conseguir el chasis. Se pretende diseñar una geometría de vehículo basada en un chasis tubular capaz de soportar los esfuerzos de los componentes del propio vehículo, así como las solicitaciones externas provenientes de la interacción con el medio en su funcionamiento, como podrían ser la toma de curvas e incluso un choque. Los objetivos como proyecto final de carrera consistirán en aplicar distintas materias estudiadas en la carrera al diseño de un nuevo componente. Concretamente, se profundizará en temas de diseño y cálculo de máquinas, de elasticidad y resistencia de materiales, y de tecnología mecánica. El diseño de los diferentes chasis se hará mediante herramientas de dibujo en 3 dimensiones y los cálculos se realizarán mediante herramientas de cálculo computacional. Mediante estas herramientas se irán modificando los diferentes diseños hasta obtener una solución optimizada del mismo. Los parámetros más importantes que se tomarán en cuenta a la hora de optimizar los diseños estarán dirigidos al ámbito de la resistencia y el peso de cada estructura. Para ello se diseñan un conjunto de chasises de geometría simple a partir de los datos obtenidos acerca de los requerimientos técnicos de los Karts de competición de la FIACIK, con el programa Catia V5. Después se realizaran una serie de ensayos sobre los mismos a través del programa de cálculo de elementos finitos Marc-Mentat para tras contrastar los diferentes datos obtenidos poder realizar unos diseños de chasis más avanzados, de entre los cuales finalmente se elegirá el que mejores propiedades muestre ante dichos ensayos. Una vez obtenido el diseño final se procederá al diseño de una estructura antivuelco para la seguridad del piloto en caso de accidente. Se realizarán ensayos de seguridad de la formula SAE a dicha estructura a fin de garantizar su correcto funcionamiento. Para analizar los distintos diseños del Kart, mediante la técnica de elementos finitos utilizando el programa MARC-MENTAT, se procede a la simulación de alguno de los test requeridos por la formula SAE y por la RFEDA, además de la simulación de posibles cargas que se han considerado necesarias para asegurar la resistencia de la estructura tubular. Este posiblemente, es el apartado más significativo del proyecto, en donde se realizan estudios de resistencia estructural como pueden ser los análisis estáticos y dinámicos. Hay que recalcar que en todos los casos se ha utilizado un mallado tridimensional para poder ajustar al máximo el modelo virtual diseñado a uno real. El segundo objetivo de este proyecto es completar la transmisión secundaria del vehículo, para lo cual se determinarán los elementos necesarios como los piñones o ruedas dentadas, la cadena, rodamientos… y posteriormente se diseñara el eje trasero encargado de transmitir el movimiento al vehículo.