Projeto, comparação e análise de um eixo de transmissão composto para um automóvel

Diseño, comparación y análisis de un eje de transmisión compuesto para un automóvil

Diseño, comparación y análisis de un eje de transmisión compuesto para un automóvil

Abstracto

Casi todos los automóviles (al menos los que corresponden a la versión con tracción trasera y motor delantero) tienen ejes de transmisión.

La reducción del peso del eje de transmisión puede desempeñar un papel en la reducción general del peso del vehículo y es un objetivo muy deseable si se puede lograr sin aumentar el costo y disminuir la calidad y la confiabilidad. Es posible diseñar un eje de transmisión compuesto con menos peso para aumentar la primera frecuencia natural del eje y disminuir las tensiones de flexión utilizando varias secuencias de apilamiento. Al hacer lo mismo, se maximiza la transmisión de par y también se maximizan las capacidades de pandeo torsional. Este trabajo trata sobre la sustitución de un eje de transmisión de acero convencional por ejes de transmisión de carbono de alta resistencia para una aplicación automotriz.

EJE DE HÉLICE MODELO 3D CREADO USANDO SOLIDWORKS EJE DE HÉLICE MODELO 3D CREADO USANDO SOLIDWORKS

Un eje de transmisión, también conocido como eje de hélice o eje cardán, es una pieza mecánica que transmite el par generado por el motor de un vehículo en fuerza motriz utilizable para impulsar el vehículo. Ahora el eje de acero de dos piezas de un día se utiliza principalmente como eje de transmisión. El eje de transmisión de acero de dos piezas consta de tres juntas universales, un cojinete de soporte central y un soporte, lo que aumenta el peso total de un vehículo automotriz y disminuye la eficiencia del combustible. Este trabajo trata sobre la sustitución de ejes de transmisión de acero convencionales de dos piezas por un eje de transmisión compuesto de vidrio E/epóxido de una sola pieza para aplicaciones automotrices. Los requisitos básicos considerados aquí son la deformación total, la tensión y la distribución de la deformación en el modelo de eje de hélice modificado. También se repite el análisis aplicando acero estructural normal que es el material habitual para fabricar el eje de transmisión y se comparan los resultados obtenidos. Los resultados obtenidos en este estudio muestran que el modelo modificado es compacto y debido al uso del componente Epoxi los datos obtenidos son satisfactorios. Se diseña un eje de transmisión compuesto híbrido completo de una sola pieza utilizando un software de modelado 3D llamado SOLIDWORKS 2016 y su comportamiento estructural se analiza de manera óptima utilizando un software de análisis de elementos finitos llamado ANSYS WORKBENCH R 2016.

El objetivo principal del presente estudio es:

1. Modelado de un eje de transmisión compuesto de carbono/epóxido de alta resistencia utilizando ANSYS.

2. Los análisis estáticos y de pandeo se realizarán en el modelo de elementos finitos del eje de transmisión compuesto de carbono/epóxido de alta resistencia utilizando ANSYS.

3. Para investigar

a) Distribuciones de tensiones y deformaciones en ejes de transmisión compuestos de carbono de alta resistencia.

b) Calcule la reducción de masa cuando se utiliza carbono de alta resistencia.

Modelado de implantes y huesos adyacentes

El modelo 3D del eje de la hélice se realiza utilizando Solidworks, lo que permite la automatización de los procesos de diseño y desarrollo del producto y así proporciona un diseño óptimo. Las principales dimensiones del eje de la hélice consideradas para el presente análisis son las siguientes: –

A. Eje hueco

I. Diámetro exterior del eje hueco = Diámetro exterior del eje macizo

doh = 100 mm, dih = 50 mm K = dih/doh = 0,5 L = 900 mm

Modelo de elementos finitos

Para el presente estudio se utiliza ANSYS Workbench 12.0. El modelo del eje de la hélice se importa al Workbench. El modelo importado se fusiona utilizando elementos tetraédricos y hexaédricos.

Condiciones de carga y contorno.

La condición de carga máxima para un eje es la condición en la que se detiene el movimiento del diferencial (rueda) y la caja de cambios entra en acción. Por lo tanto, estamos aplicando tres condiciones de contorno, un momento de 350 000 Nm (en el sentido contrario a las agujas del reloj), una velocidad de rotación de 650 rad/s (en el sentido contrario a las agujas del reloj) y un extremo fijo.

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