MODELIZACIÓN Y SIMULACIÓN DINÁMICA DEL VEHÍCULO TIPO KARTCROSS DEL LABORATORIO DE AUTOMOCIÓN DE LA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SAN SEBASTIÁN

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1 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS INJINERUEN GOIMAILAKO ESKOLA UNIVERSIDAD DE NAVARRA - NAFARROAKO UNIBERTSITATEA Proyecto Fin de Carrera MODELIZACIÓN Y SIMULACIÓN DINÁMICA DEL VEHÍCULO TIPO KARTCROSS DEL LABORATORIO DE AUTOMOCIÓN DE LA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SAN SEBASTIÁN El alumno: Javier González Luna San Sebastián, febrero de 2001

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3 Resumen Resumen Este proyecto consiste en la modelización mecánica del kartcross que se encuentra en el Laboratorio de Automoción de la Escuela Superior de Ingenieros de San Sebastián. Se han modelizado los elementos móviles, esto es, suspensiones, dirección y tracción, así como los neumáticos y los frenos. De esta manera, se puede simular el comportamiento del vehículo en diferentes maniobras. Para llevar a cabo esta modelización, un primer paso ha sido la toma de medidas sobre el propio vehículo, lo que ha servido para definir la geometría y posición de todos los elementos móviles. Con estos datos se ha pasado a la modelización de cada uno de estos elementos como cuerpos en el programa COMPAMM, desarrollado en el CEIT. Una vez obtenida la modelización cinemática se han añadido modelos de neumáticos y frenos, para lo que ha sido necesaria la programación en C. Posteriormente, se han simulado diferentes maniobras para comprobar el funcionamiento del modelo en diferentes condiciones. Estos resultados se han comparado con los obtenidos mediante los sensores colocados en el kartcross, de manera que se pueden comparar los datos y validar el modelo. De esta manera se puede prever el comportamiento del coche en diferentes maniobras, así como con diferentes reglajes. iii

4 Índice Índice RESUMEN iii 0. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN OPORTUNIDAD DEL PROYECTO Y ANTECEDENTES OBJETIVOS 3 1. HERRAMIENTAS EMPLEADAS 5 2. DATOS DE PARTIDA MEDICIONES DIRECTAS EN EL KARTCROSS FICHEROS GRÁFICOS DE PROENGINEER RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE MUELLES Y AMORTIGUADORES 8 3. MODELIZACIÓN MECÁNICA DEL KARTCROSS INTRODUCCIÓN TEORÍA BÁSICA Tipos de coordenadas Coordenadas naturales Proceso de modelización ASPECTOS PREVIOS DE ORGANIZACIÓN DEL PROYECTO Notación Estructura de ficheros Origen de los datos DEFINICIÓN DEL ELEMENTO FIJO: CARRETERA CHASIS Descripción general Modelización SUSPENSIÓN DELANTERA Descripción general Modelización DIRECCIÓN Descripción general Modelización SUSPENSIÓN TRASERA Descripción general Modelización TRACCIÓN Descripción general Modelización GRADOS DE LIBERTAD DEL SISTEMA COMPLETO MODELO DE NEUMÁTICO 40 iv

5 Índice MODELO DE FRENO SISTEMAS DE EJES ESFUERZOS EN LA DINÁMICA Propiedades inerciales de los elementos Esfuerzos en el modelo dinámico RESULTADOS DEL MODELO DEFINICIÓN DE LAS MANIOBRAS SIMULACIONES DINÁMICAS COMENTARIOS SOBRE EL COMPORTAMIENTO DEL MODELO SIMULACIONES CINEMÁTICAS CONCLUSIONES Error! Bookmark not defined. 6. FUTURAS LÍNEAS DE TRABAJO BIBLIOGRAFÍA Y DOCUMENTACIÓN PRESUPUESTO 83 ANEJOS: A1: Ficheros de la modelización en COMPAMM A2: Resultados de los ensayos de muelles y amortiguadores A3: Cálculos de los parámetros del modelo A4: Descripción original de las maniobras estándar v

6 Introducción 0. INTRODUCCIÓN 0.1. Introducción En los últimos tiempos, en la competición de los deportes de velocidad se está optando por la captura de datos mediante sensores y la telemetría para comparar reglajes y trazadas, con el fin de llegar a los más adecuados para bajar los tiempos. Este hecho es especialmente relevante en los deportes del motor. Se ha pasado de las impresiones subjetivas del piloto a las mediciones en diferentes pruebas para ponderar la importancia e influencia de cada reglaje. Pero este sistema no deja de ser un perfeccionamiento del anterior, pues lo que hace es aportar datos ponderables que se añaden a las sensaciones que el piloto puede explicar. El paso siguiente en esta evolución es la modelización del vehículo, para obtener, en una primera fase, los resultados sin la influencia variable del piloto. A continuación se podrán obtener los resultados de las pruebas sin tener que realizarlas, o al menos sin tener que variar tantos parámetros tantas veces, pues se podrá prever la influencia de cada uno de ellos. Las pruebas se convertirían en verificaciones de los resultados ya obtenidos, así como tendencias que el piloto pudiera seguir aportando para el mejor conocimiento del modelo. De este modo se obtiene la influencia de cualquier modificación en los demás resultados, pudiendo simular cualquier situación. Finalmente, se podrá determinar el punto óptimo para el que se minimiza una variable concreta del problema. Así, se podrán determinar los reglajes más adecuados directamente, sin tener que comprobar o simular la influencia de cada variable en las demás. La modelización de vehículos está siendo utilizada principalmente en las grandes compañías de automóviles, para obtener unos coches que sean seguros y, además, fáciles y agradables de conducir. Las suspensiones y demás elementos se comprueban antes matemáticamente que experimentalmente. De esta manera, los elementos involucrados en la modelización se comportan más eficientemente desde el comienzo de las pruebas con prototipos, acortando los períodos de desarrollo de nuevos modelos. Sin embargo, estas dos aplicaciones de la modelización de vehículos no podrán separarse de las pruebas experimentales para obtener datos reales hasta que los modelos sean lo suficientemente precisos, fiables y representativos de los sistemas reales. A la modelización se le presentan algunas dificultades y limitaciones: 1

7 Introducción La modelización ha de ser tal que el comportamiento del sistema se acerque suficientemente al de la realidad: dependiendo de la precisión requerida y del sistema analizado, esto puede llevar a una modelización de complejidad excesiva, que puede ralentizar el cálculo computacional del modelo. La fase de definición, desarrollo y evaluación del modelo puede resultar demasiado larga y sus resultados seguir siendo relativamente alejados de la realidad. Es decir, se ha de analizar cada caso cuidadosamente y evaluar si el coste de creación de un modelo es admisible, tanto a nivel económico como de tiempo. Sin embargo, los resultados obtenidos conllevan las siguientes ventajas: El modelo contribuye a localizar de manera más sencilla posibles errores o aspectos delicados en el diseño. La modelización es un buen complemento para llevar a cabo una fase de diseño más fiable, al mismo tiempo que puede hacer disminuir los costes de prototipos y ensayos. El modelo puede ir siendo actualizado y contribuir a la optimización de sus elementos, análisis de nuevas aplicaciones... con un esfuerzo suplementario relativamente reducido. A pesar de que en la actualidad el automóvil es algo de uso cotidiano, se ha de señalar que posee una diversidad muy grande de elementos y una complejidad considerable. Lo componen una multitud de elementos de distinto tipo funcionando conjuntamente: elementos térmicos (motor), hidráulicos (sistema de frenado), mecánicos (suspensiones)... En este caso concreto nos centramos en la modelización de un vehículo automóvil un tanto especial, del tipo kartcross, preparado para competiciones, tanto sobre tierra como sobre asfalto. Dada la complejidad del conjunto, la modelización completa del mismo no puede ser abarcada por un proyecto de este tipo. El presente proyecto se centra en los componentes mecánicos que más afectan a la dinámica del vehículo, y simplifica algunos como el sistema de frenado prescindiendo de su carácter hidráulico. 2

8 Introducción 0.2. Oportunidad del proyecto y antecedentes Este proyecto se ha llevado a cabo en el Centro de Investigaciones de Guipúzcoa (CEIT), y más concretamente en el departamento de Mecánica Computacional. El modelo desarrollado será utilizado por el Laboratorio de Automoción de la Escuela Superior de Ingenieros de San Sebastián. Hace unos cuantos años se empezó a construir en la Escuela un monoplaza, de distinto tipo cada año. Los cálculos eran mínimos o inexistentes, sólo se estudiaba un aspecto del coche cada año. El paso siguiente fue diseñar un kartcross, desde el chasis, las suspensiones, la dirección Lamentablemente este modelo nunca se llegó a montar. Los objetivos se reorientaron, la Escuela adquirió un kartcross utilizado por un equipo para la competición y se está llevando a cabo la sensorización del mismo en el Laboratorio de Automoción con un sistema de captura de datos. Paralelamente a esto, se han desarrollado proyectos cuya finalidad es ser útiles para el desarrollo del kartcross y para mostrar los diferentes aspectos que se podrían estudiar en otro tipo de coche. Dentro de estos proyectos se enmarca la modelización del kartcross. Por otro lado, un proyecto anterior de modelización de un Peugeot 806 ha sido de gran ayuda para la comprensión de los elementos cuya modelización es necesaria y dar algunas ideas sobre la forma de modelizar. Sin embargo, las suspensiones no se parecen en ningún aspecto y la tracción no había sido modelizada, además de que se ha optado por una modelización en coordenadas locales en lugar de globales, utilizadas hasta ahora para otros modelos Objetivos Al inicio del proyecto se marcaron una serie de objetivos, que han sido completados hasta donde ha sido posible: Determinación de la geometría de los mecanismos del kartcross mediante medidas experimentales. Cálculo de los datos necesarios para la modelización del vehículo. Realización del modelo mecánico del kartcross: suspensiones delantera y trasera, tracción y dirección. Evaluación cinemática. Evaluación dinámica del modelo anterior. Incorporación de un modelo de neumático. 3

9 Introducción Incorporación de un modelo de freno. Simulación de una serie de maniobras representativas del comportamiento dinámico del vehículo e interpretación de los resultados. Validación del modelo por medio de esas mismas maniobras llevadas a cabo con el kartcross en la realidad comparando las mediciones de los sensores con los resultados de las simulaciones. Finalmente, no ha sido posible completar perfectamente todos los aspectos del modelo, ya que algunos de ellos requerían la incorporación de diferentes sensores en el kartcross no disponibles durante la ejecución de este proyecto. No obstante, se explica detalladamente cómo completar de manera precisa el modelo. 4

10 Herramientas empleadas 1. HERRAMIENTAS EMPLEADAS Por un lado se han utilizado los instrumentos de medida del Laboratorio de Automoción para la determinación de la geometría del coche. Éstos han sido metro, calibre y medidor de ángulos. Como las masas e inercias también son necesarias para la modelización dinámica, se ha utilizado una báscula y un dinamómetro, ya que la báscula disponible en el Laboratorio de Mecánica Experimental no cubría todo el rango necesario. Por otro lado, se han utilizado diferentes aplicaciones informáticas. Los resultados de los ensayos de los muelles y amortiguadores se han obtenido mediante el programa Labview, y han sido realizados por el Laboratorio de Mecánica Experimental de la Escuela. Estos datos se han tratado mediante Excel para obtener unas tablas con las constantes de muelles y amortiguadores que se pudieran usar en la modelización. Se ha utilizado asimismo la versión 2000i 2 de ProEngineer para utilizar los gráficos de los sólidos del coche ya dibujados en el Laboratorio de Automoción. De ProEngineer se han exportado a la aplicación Compvisogl, aplicación desarrollada por el CEIT, para transformar los ficheros gráficos a un formato adecuado. El programa que se ha utilizado para la modelización y simulación del vehículo ha sido COMPAMM (COMPuter Analisis of Machines and Mechanisms) en su versión 4.1.c, en entorno Unix. COMPAMM es un paquete de software para la simulación mecánica de sistemas multicuerpo. Permite realizar análisis dinámicos, cinemáticos, de dinámica inversa y también estáticos. Se trata de una herramienta de simulación de sistemas mecánicos tridimensionales, capaz de simular un amplio rango de mecanismos de lazo abierto y cerrado, que contengan juntas esféricas, de revolución, prismáticas, cilíndricas, universales... Sus características principales son: Modelización basada en coordenadas naturales. Parametrización de ficheros. Respuesta interactiva para sistemas mecánicos complejos, tanto en cinemática como en dinámica. Alta calidad en la visualización del movimiento interactivo. Otras capacidades gráficas como la reproducción de simulaciones o visualización de resultados por medio de gráficas. 5

11 Herramientas empleadas Posibilidad de incorporar código de usuario al modelo por medio de la programación en lenguaje C. Funcionalidades avanzadas tales como la detección interactiva de colisiones. Acoplamiento de sistemas de otros dominios, tales como eléctricos o hidráulicos. Y otras muchas que la convierten en una herramienta con aplicación en áreas bastante diversas: automoción, aeroespacial, bio-mecánica... El software ha sido desarrollado y es mantenido por el Centro de Estudios e Investigaciones Técnicas de Guipúzcoa (CEIT). Se basa en el concepto de las coordenadas naturales, que describe la posición y orientación de los cuerpos de un sistema mecánico a través de los componentes cartesianos de puntos y vectores que se encuentran en las juntas que conectan los cuerpos. Para una explicación más detallada, véase el libro de García de Jalón y Bayo: Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems (1994). 6

12 Datos de partida 2. DATOS DE PARTIDA 2.1. Mediciones directas en el kartcross Para la definición del modelo del kartcross ha sido necesaria la medición de cada uno de los elementos que lo componen. Empezando por los elementos mecánicos, se han tomado medidas de cada uno de las piezas móviles que definen el movimiento de las suspensiones, así como las que forman el sistema de tracción y el de dirección. Para ello, se ha determinado con metro la localización de cada uno de los puntos que comparten las diferentes piezas y que definen los diferentes pares que las unen. Además de los puntos de unión, ha sido necesaria la toma de cotas de las piezas mediante calibre para calcular su inercia, necesaria para la modelización dinámica. También ha sido necesaria la medida del peso de los diferentes elementos móviles con una báscula para la modelización dinámica. Se han utilizado coordenadas locales para definir todos los elementos del coche. Así pues, se ha debido definir un sistema de referencia en cada uno de las piezas móviles. Las inercias y centros de gravedad de cada una de ellas se dan por tanto en el sistema local. La determinación y definición de cada uno de los elementos se explicará en el apartado donde se explica la modelización del sistema. De los frenos se han medido los discos y las zapatas para obtener los pares que actúan en cada uno. Para caracterizar los neumáticos se ha medido rudimentariamente la rigidez de los mismos cargándolos con un peso similar al que les corresponde en el coche. De esta manera, conociendo la carga y midiendo la deformación se ha obtenido la rigidez, y consecuentemente la amortiguación, cuyo valor es del orden de 100 veces menor Ficheros gráficos de ProEngineer Se han utilizado los gráficos definidos en ProEngineer en el Laboratorio de Automoción. De éstos, sólo se han utilizado los que forman el conjunto de elementos que se encuentran fijos al chasis. Para ello ha sido necesario modificar algunos ensamblajes. De ProEngineer se ha exportado como *.stl. Este fichero se ha abierto con el programa Compvisogl y se ha salvado como *.obj, extensión que sí acepta COMPAMM. En este caso ha sido necesario escalar el fichero gráfico, puesto que en ProEngineer se trabaja habitualmente con mm, y en COMPAMM con m para que los resultados sean en el sistema internacional. En ProEngineer también se puede 7

13 Datos de partida trabajar en m, de hecho, se ha pasado el modelo a m manteniendo las magnitudes para poder abrirlo en COMPAMM sin necesidad de escalarlo, pero no ha sido posible ya que ProEngineer trabaja internamente con mm y solamente la visualización pasaba a m, además de los problemas con los ensamblajes a determinada distancia, donde se mantenía el valor independientemente de la conversión de unidades Resultados de los ensayos de muelles y amortiguadores Para la introducción en el modelo de los muelles y amortiguadores del kartcross, ha sido necesario su ensayo. El ensayo lo ha llevado a cabo el Laboratorio de Mecánica Experimental. Los resultados obtenidos no correspondían al formato deseado para su utilización por COMPAMM, por lo que ha sido necesario modificarlos. Por un lado eran demasiados datos, por lo que ha sido necesario tomar los necesarios que representaran suficientemente la característica de muelles y amortiguadores. Por otro lado, al tratar el modelo en coordenadas locales, no es posible añadir fuerzas exteriores en función de la distancia o la velocidad, ya que el punto de aplicación de una fuerza exterior debe definirse en coordenadas globales. Por tanto, ha sido necesario pasar los datos de fuerza, desplazamiento y velocidad a rigidez y longitud entre puntos del conjunto muelle-amortiguador para el caso del muelle, y amortiguamiento y velocidad para el caso del amortiguador. Se ha añadido en las tablas que usa COMPAMM la fuerza, aunque no se use por este modelo, por si se quieren usar esos amortiguadores y muelles para otro modelo definido en coordenadas globales que requiera la fuerza como variable dependiente. Los resultados de los ensayos ya tratados y que han sido los utilizados en el modelo se presentan en el anejo A2. 8

14 Modelización mecánica del kartcross 3. MODELIZACIÓN MECÁNICA DEL KARTCROSS 3.1. Introducción Para llevar a cabo la modelización mecánica del kartcross se utiliza el programa COMPAMM en entorno Unix. En las siguientes figuras se muestra el aspecto externo del vehículo real y del modelo: figura 3.1 figura 3.2 A continuación se realizará un breve resumen del método utilizado en el proceso de modelización. Posteriormente se expondrán los criterios utilizados en la notación, así como un esquema de la organización de los ficheros del modelo completo. Finalmente se procederá a detallar la modelización de cada uno de los subsistemas que forman el vehículo, complementando cada explicación con su gráfico correspondiente Teoría básica Tipos de coordenadas Existen 2 grandes grupos de coordenadas: Independientes: dan lugar a una modelización con tantas coordenadas como grados de libertad tiene el sistema. Pueden presentar problemas de indeterminación al definir la posición del mecanismo. Dependientes: cuando se utiliza un número de coordenadas mayor al de grados de libertad. Esta diferencia es la cantidad de ecuaciones de restricción necesarias para definir correctamente el sistema, que relacionan geométricamente las coordenadas redundantes. Dentro de este segundo grupo se pueden mencionar diferentes tipos: 9

15 Modelización mecánica del kartcross Relativas: se basan en giros y distancias relativas entre elementos. Por tanto, posicionan cada uno respecto del anterior. El proceso de identificación de lazos que conlleva puede resultar problemático. De punto de referencia: de aplicación más sistemática, consisten en definir de forma absoluta la posición de cada elemento (posición absoluta de su centro de gravedad y ángulos que definan la orientación). Se complica para el caso tridimensional. Naturales: se pueden considerar como una evolución de las anteriores, donde los puntos de referencia pasan a ocupar los extremos de los elementos. Dan lugar a un proceso de modelización bastante sistemático, que utiliza las 3 coordenadas de dichos puntos, y también las de algunos vectores (para el caso tridimensional). Son las que se toman como base para desarrollar el modelo, pues son precisamente las empleadas por COMPAMM Coordenadas naturales Constan de coordenadas cartesianas de puntos y vectores, situadas por lo general en las uniones entre elementos. Además, como ya se ha señalado, dan lugar a un método sistemático de modelización con dos etapas principales: Situar coordenadas naturales en las uniones. Asegurarse de que cada elemento posee más de un único punto o vector. De no ser así, incluir alguna coordenada adicional. Dado que se sitúan puntos y vectores en las uniones, en muchas ocasiones pertenecerán a dos elementos. De esta manera los dos elementos pueden compartir un punto, un vector (que definiría el eje de la unión)... dependiendo del tipo de unión. Por ejemplo en un par esférico sería un punto, mientras que en uno de revolución habría que añadir también un vector. El hecho de que se compartan coordenadas naturales resulta beneficioso, pues hace disminuir el número de incógnitas y así el tamaño del problema. Sin embargo, también es posible definir diferentes coordenadas para dichos elementos y hacerlas coincidir. Las ventajas de la utilización de este método se resumen a continuación: Simplifica las ecuaciones de restricción. Para algunas uniones ni siquiera es necesario imponerlas. 10

16 Modelización mecánica del kartcross Proceso de modelización En este apartado se describe un método global de modelización, que es el que se ha seguido a grandes rasgos y cuyo resultado final se presenta en los siguientes apartados. En este proceso se podrían especificar una serie de pasos: Crear un modelo idealizado a partir del sistema real: Realizar las todas las simplificaciones posibles, que serán más o menos según la precisión deseada en los resultados. Identificar los componentes básicos: Elementos, uniones, grados de libertad guiados, fuerzas... Dibujar un esquema del sistema: Incluir los componentes básicos, establecer parámetros, sistema de referencia global y también los locales. Definir sus coordenadas naturales: Situar puntos y vectores en las uniones, asegurarse de que cada cuerpo consta de más de un punto o vector. Definir sus coordenadas relativas: Sirven de complemento a las anteriores. En este modelo se utilizan varios ángulos y distancias. Definir los grados de libertad: Es decir, seleccionar un conjunto mínimo de coordenadas tal que se defina completamente la posición del sistema. En este caso son componentes de puntos o vectores, así como coordenadas relativas. Evitar singularidades. Escribir los ficheros de modelización: Introducir todo lo anterior al ordenador por medio de ficheros de texto que sigan la sintaxis establecida por COMPAMM, y poniendo especial cuidado en detalles como los criterios de signos. Evaluar las respuestas del sistema: Realizar simulaciones y analizar los resultados obtenidos. En cuanto a las uniones, indicar que algunas se establecen de una manera implícita, al existir elementos que comparten puntos y/o vectores desde el instante en que se definen. Los tipos de uniones que se han utilizado han sido las siguientes: Esférica: se comparte un punto. Cilíndrica: se comparte una dirección (eje de la unión). De revolución: se comparten un punto y una dirección (ambos en el eje de la unión). 11

17 Modelización mecánica del kartcross Prismática: coincide una dirección (eje de la unión). La rotación alrededor de dicho eje se restringe definiendo un ángulo constante alrededor del eje de la unión entre dos direcciones. Universal o Cardan: se comparte un punto y se restringe el movimiento mediante dos direcciones que se cruzan en ese punto y son perpendiculares entre sí. Las direcciones se definen por medio de un punto y un vector o 2 puntos. No se utilizan otras uniones que COMPAMM permite, tales como la helicoidal o la de piñón-cremallera Aspectos previos de organización del proyecto Notación En una modelización de este tipo, en la que hay bastantes elementos que definir, es de gran importancia el plantear una notación coherente desde un principio. De lo contrario según se avanza en la modelización el tamaño de los ficheros involucrados va en aumento de modo tal que cualquier corrección puede resultar complicada además de llevar a errores y se hace difícil comprender el modelo en cualquier consulta posterior. Por ello resulta conveniente nombrar todos los elementos de una manera que sea clara e intuitiva. Se ha considerado que los nombres de las diferentes partes del vehículo fueran en inglés, ya que permite que el modelo sea entendido por un mayor número de gente, que pueda hacer uso en un futuro de este modelo. Por otro lado, el vocabulario utilizado es en su mayor parte muy básico y las palabras más específicas son comúnmente tan poco o tan bien conocidas en castellano como en inglés. La principal diferenciación que ha de marcar la notación es la de posición del elemento correspondiente en el vehículo. De esta forma, el nombre ha de indicar si el elemento se encuentra en la parte delantera o trasera y si pertenece al lado derecho o izquierdo. Para ello se emplean las dos primeras letras del nombre: la primera indica su posición transversal y la segunda la longitudinal. Estas letras siempre serán mayúsculas, y en el caso de que un elemento fuera común a los lados derecho e izquierdo, se omitiría la letra correspondiente a la designación del lado del vehículo al que corresponde. Este criterio se aplica a todos los nombres que son requeridos para 12

18 Modelización mecánica del kartcross la definición del modelo, parámetros, cuerpos, puntos, vectores, juntas Éstas son las letras utilizadas: R Right, parte derecha del vehículo. L Left, parte izquierda. F Front, zona delantera del coche. R Rear, zona trasera. Las siguientes letras que se utilizan sistemáticamente en la nomenclatura son las que determinan dónde se encuentra el elemento definido una vez situados en la zona del vehículo delantera, trasera, izquierda o derecha. Aquí se explican los significados de las letras utilizadas: F Front, indica la parte delantera dentro de la zona del vehículo en que nos movemos. R Rear, para referirse a lo que está retrasado respecto a otro elemento que tiene las mismas características que el primero excepto su posición longitudinal. M Medium, se utiliza para referirse a un elemento central respecto de otros dos, uno más adelantado y otro más retrasado. U Up, se refiere a que un elemento se encuentra arriba respecto a otro allí donde hay dos iguales cuya única diferencia es que hay uno arriba y otro abajo. D Down, determina el que está debajo de los dos que hay. E Exterior, entendiéndose como exterior aquello que no está junto al chasis sino junto a las ruedas. I Interior, para determinar lo que está junto al chasis. A continuación se describe el funcionamiento de esta nomenclatura en el caso de la notación de los puntos, los elementos más numerosos y por tanto la notación que puede resultar más complicada: Front Front Left Rear pt Medium Up Interior Right DIRection Rear Down Exterior TRAction DAmper 13

19 Modelización mecánica del kartcross Aunque en un principio parezca que la cantidad de letras complicará la comprensión del modelo, se considera que ha sido la opción más acertada. Puesto que se ha de elegir un criterio para manejarse dentro del código del modelo, éste resulta útil porque se mantiene y se recuerda a lo largo del mismo, mientras que si se escribiera todo lo que define cada uno de los elementos, la programación se complicaría por la longitud que deberían tomar los nombres. A continuación se muestran estos y otros aspectos de la notación empleada en los diferentes tipos de elementos. En apartados posteriores, al llevar a cabo la descripción detallada del modelo completo, donde se puede observar la aplicación práctica de la misma. Parámetro: Su nombre expresa aquello que representa, básicamente variables del modelo tales como la velocidad (SPEED), y la masa del chasis o elementos que lo componen y están fijados a él (CHASIS_MASS). También se utilizan parámetros para definir los reglajes que se pueden efectuar en el kartcross, la posición del triángulo superior de las suspensiones delanteras (RF_TRIANGLE) o las distancias que sobresalen cada una de las roscas de las rótulas (RFD_DISTANCE, RFU_DISTANCE, RDIRE_DISTANCE, RDIRI_DISTANCE, RR_FD_DISTANCE, RR_RD_DISTANCE, RR_FU_DISTANCE, RR_RU_DISTANCE ); con nombres análogos a éstos empezados por L en lugar de R nos referiríamos a la parte izquierda del vehículo. Cuerpo: Se denomina con las iniciales que determinan la zona del vehículo donde se encuentra de las cuatro posibles, y con el nombre de aquella pieza que representan, sean ruedas, triángulos, brazos, manguetas (RF_wheel, RFU_triangle, RR_arm, RF_spindle) Punto: Aquí se utiliza toda la nomenclatura explicada anteriormente, pues las dos primeras letras se utilizan para situar al punto delante, atrás, a la izquierda o a la derecha. A estas dos letras les sigue pt para definirlo como punto, mientras que en las últimas se usan todas las anteriormente explicadas F,R,M,U,D,E,I, a las que hay que sumar DA para los anclajes de los amortiguadores, TRA para las articulaciones de la tracción y DIR para las de la dirección. Ejemplos de nombres de puntos son RFptDAI, LRptFUI, LFptDIRE Vector: Para la nomenclatura de los vectores se utilizan las dos primeras letras como para los puntos, mientras que las siguientes, en minúscula, determinan el vector que representa, sea x positivo, z negativo o cualquier 14

20 Modelización mecánica del kartcross otra combinación. Por último se escribe el nombre del cuerpo al que pertenecen. De este modo, los vectores serán RFxpos_spindle, LRzpos_spindle Una nomenclatura distinta son las que tienen el elemento fijo, que es la carretera, y los de referencia del chasis. Junta: Se nombra con la localización global en el vehículo, transversal y longitudinalmente, y con el nombre que la describe, todo ello en mayúsculas (LF_AXLE). Distancia: Localización global en el vehículo y descripción de la distancia (RF_dampdist). Ángulo: Localización global en el vehículo y descripción del ángulo (RF_rotation). Grado de libertad: Localización global y descripción (LFelevation, LFwheel). Muelle: Amortiguador: Sensor: Localización global y magnitud que mide el sensor (LF_Vx, RR_Vy). Esfuerzo: Solamente se utiliza para los esfuerzos que implican los neumáticos, por lo que se ha utilizado únicamente la posición global para nombrarlos (LF, RR). Función: Localización global, descripción de lo que calcula y fun (RF_sprfun, RF_dampfun, RF_gasfun). Tabla: Localización longitudinal y descripción de a lo que corresponde (Fspr, Rgas). Librería: Descripción de lo que el código de usuario calcula (tyre). Gráfico: Localización global, tipo de elemento gráfico y numeración (LFD_small_cyl1, LFD_cyl2). Objeto gráfico: Localización global seguida de obj y numeración (LF_obj1). Para la visualización gráfica del vehículo se han utilizado los ficheros dibujados ya en ProEngineer en el Laboratorio de Automoción, para exportarlos como *.stl, que son transformados en ficheros *.obj mediante la aplicación Compvisogl, siendo ésta una extensión que COMPAMM puede leer e interpretar. De esta manera, todo lo que es fijo al chasis ha sido exportado de ProEngineer para obtener unas imágenes más reales del modelo. Los colores utilizados han sido los más parecidos a los reales de 15

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