Modelamiento y diseño de un vehículo movido por potencia combinada humana-electrica

Abstract

En el presente trabajo, mediante el empleo de herramientas modernas de ingeniería, se aborda el diseño de un vehículo unipersonal amigable con el medio ambiente y que representa a su vez una alternativa intermedia entre la movilidad de una motocicleta y el confort y seguridad de un sedan. El proceso del diseño se inicia con una revisión del estado del arte del modelamiento matemático de sistemas dinámicos y de los procesos de optimización en ingeniería de vehículos similares, a continuación se establecen las especificaciones de ingeniería que el nuevo vehículo debe cumplir. En un segundo paso se modelan los principales subsistemas que conforman el vehículo permitiendo predecir su respuesta bajo diferentes condiciones de operación. Estos modelos también sirven para evaluar las funciones objetivo en un proceso de optimización de la suspensión, lo que permite encontrar la combinación de parámetros que garanticen la mejor relación entre maniobrabilidad y confort. Finalmente, se realiza el diseño detallado de los diferentes componentes del vehículo apoyado en el análisis por elementos finitos y en el diseño para su manufactura. Este proceso de diseño para manufactura tiene como propósito disminuir la cantidad de componentes y reducir los costos de manufactura y ensamble.

Abstract. This document deals with the design of a single-seater, environmental-friendly vehicle through the utilization of modern engineering tools, which offers an intermediate transport alternative between the agility of a motorcycle and the comfort and security of a sedan. The design process starts with the revision of state of the art mathematical modeling of dynamic systems, the engineering optimization processes, and of similar vehicles, in order to set the specifications that the new vehicle must comply with. The second step is to model the vehicle’s main subsystems in order to predict its behavior under diverse operating conditions. Such mathematical models will also be used to simulate the objective functionalities in a suspension optimization process, which will find the combination of parameters that will yield the best compromise between maneuverability and comfort. Lastly, the vehicle’s different components are designed in detail with basis on finite element analysis and in the manufacturing design itself, this manufacturing design aiming to reduce both the amount of components and overall manufacturing and assembling costs.