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Las fuerzas generadas en el contacto neumático-calzada influyen de manera importante en las características dinámicas del vehículo. Es, por este motivo, que resulta fundamental el desarrollo de modelos de neumáticos precisos para el estudio del comportamiento de un vehículo automóvil. La mayor parte de estos modelos han sido desarrollados y optimizados para elevadas velocidades, solicitaciones combinadas, etc. Sin embargo, los vehículos automóviles durante gran parte de su vida útil circulan a velocidades bajas (inferiores a 60 km/h) y en condiciones estacionarias. Además, en pruebas de inspección y mantenimiento realizadas en vehículos automóviles, como pueden ser las del sistema de dirección o del sistema de frenos, se miden las fuerzas transmitidas por los neumáticos. La totalidad de estas pruebas tiene lugar a baja velocidad. Por estos motivos resulta interesante desarrollar un modelo de contacto neumático-calzada específico para baja velocidad, sin la complejidad de modelos desarrollados para un amplio rango velocidades y con mayor precisión a bajas velocidades. La placa dinamométrica ha demostrado ser un equipo de ensayo idóneo para la caracterización del contacto neumático-calzada a baja velocidad. Su capacidad para realizar ensayos en todo tipo de neumáticos montados en los propios vehículos permite operar con gran flexibilidad y rapidez. Es por ello que se ha seleccionado como equipo de medida. En la presente Tesis Doctoral se presenta el desarrollo de un modelo de contacto neumático-calzada a baja velocidad basado en la medida de esfuerzos longitudinales y laterales. El estudio experimental realizado mediante placa dinamométrica ha permitido establecer relaciones entre las variables de influencia y las fuerzas longitudinal y transversal en el contacto neumático-calzada a baja velocidad en régimen estacionario. A partir del estudio de sensibilidades se ha comprobado que las variables que m¶as influyen sobre las fuerzas en el contacto neumático-calzada son la presión, la fuerza vertical y el ángulo de convergencia. Por el contrario, la influencia de la temperatura y el ángulo de caída ha resultado ser mucho menor en las condiciones fijadas para el desarrollo del modelo. Para llevar a cabo los ensayos experimentales, se ha propuesto una metodología de ensayo que permita realizar los ensayos de un modo sistemático y controlado en placa dinamométrica. Asimismo, se propone un nuevo procedimiento de inspección del sistema de dirección basado en la aplicación del modelo desarrollado mediante placa dinamométrica. A partir de la medida de fuerzas longitudinales, transversales y verticales se proponen límites de rechazo para dicho procedimiento de inspección. Dichos límites han sido evaluados experimentalmente a partir de un número estadísticamente significativo de vehculos. _____________________________________________, The behaviour of the tyre plays an important role in the vehicle handling. Thus for the analysis of vehicles and road safety it is necessary to take into account the forces and moments generated at contact patch. An accurate tyre model that estimates these forces and moments it is highly essential for the studies of vehicle dynamics and control. Most of the tyre models have been developed for high speed, combined forces, etc. But, usually, automobile vehicles run at low speeds during an im- portant part of their operating life (less than 60 km/h) and in steady state conditions. Furthermore, during vehicle inspection and maintenance of the steering and brake system, the forces transmitted by the tyres are measured. All of these inspections are carried out at low speeds. Therefore, it is particularly interesting to develop a model of the contact patch tyre-pavement for low speeds without the complexity of models that cover a wide speed range but with a bigger precision at low speeds. The dynamometer plate has proved to be an appropriate test equipment to characterise the tyre-pavement contact patch at low speed. It has the feature of being able to carry out tests for any type of tyre allowing to test with a great flexibility and operating speed. For this reason, the dynamometer plate has been chosen as test equipment. In this Thesis a contact model between tyre and pavement at low speed, based on the measurement of longitudinal and lateral forces, is presented. The experimental tests carried out by means of the dynamometer plate have allowed to establish a relationship between influence variables and the longitudinal and lateral forces in the contact patch for steady state low speeds. A sensibility study has shown that the most influential variables in the forces of the contact patch are the pressure, the vertical force and the toe angle. However, the influence of temperature and camber angle are lower for the defined model conditions. A test methodology that allows to carry out the experimental tests in a systematic and controlled way in the dynamometer plate is suggested. Likewise, a new procedure to inspect the steering system based on the developed model on the dynamometer plate, is proposed. From the measurement of longitudinal, lateral and vertical forces a reject value for the inspection procedure is suggested. These reject values have been evaluated by means of experimental tests over a statistically significant number of vehicles.

La presente Tesis Doctoral se fundamenta en las medidas de deformación obtenidas con un neumático instrumentado ensayado en condiciones controladas. Para ello, ha sido necesario ensayar el prototipo de neumático, diseñado e instrumentado en la Universidad Carlos III de Madrid, con bandas extensométricas en su interior sobre un banco de pruebas triaxial en el laboratorio de la Universidad de Birmingham. Estos datos experimentales son utilizados para determinar las relaciones entre las medidas de deformación y las condiciones de trabajo del neumático. Para llevar a cabo este análisis, en este trabajo se ha desarrollado un algoritmo en MATLAB capaz de realizar una selección de los puntos claves sobre la curva de deformación. La implementación de este algoritmo permite una selección de datos más precisa y estandarizada, lo que reduce el margen de error en las relaciones entre el medidor de deformación y las condiciones de trabajo de los neumáticos. De los resultados arrojados de estos análisis se implementó la lógica difusa para desarrollar un grupo de estimadores de los parámetros del neumático en maniobras complejas. El software de simulación CarSim se ha utilizado para proporcionar los datos necesarios para alcanzar este objetivo. Esto a su vez, corrobora las relaciones obtenidas entre las deformaciones y las condiciones de operación. La metodología propuesta para alcanzar los objetivos de la Tesis Doctoral se estructura en fases. Cada fase compone un capítulo. Primeramente, en el capítulo 5 se muestra el diseño del prototipo del neumático instrumentado y las condiciones de trabajo bajo las cuales se realizan los ensayos del neumático. En el capítulo 6 se desarrolla un estimador de las fuerzas generadas en la interacción neumático-calzada. En el capítulo 7 se expone una metodología para estimar el radio efectivo, la longitud de la huella de contacto y la velocidad en el punto de contacto. Estos capítulos forman la base para alimentar un modelo de fricción en tiempo real. En el capítulo 8 se desarrolla el modelo de LuGre para estimar mediante observadores, el coeficiente de fricción en la superficie de rodadura. De aquí se establece una condición de deslizamiento para estimar el límite de adherencia del neumático en diferentes maniobras dinámicas. Dado que se quiere dotar al neumático de la capacidad de detectar si este desliza bajo las solicitaciones del vehículo, en el capítulo 9 se propone entrenar un algoritmo de clasificación para que éste, a través de las medidas de deformación en la huella de contacto (transformadas en fuerzas), sea capaz de determinar dicha condición. Esta Tesis Doctoral ilustra el potencial del neumático como sensor activo capaz de estimar los parámetros que intervienen en la interacción neumático-calzada. Asimismo, complementa las conclusiones obtenidas de estudios anteriores. This Doctoral Thesis is based on strain measurements obtained with an instrumented tire tested at controlled conditions. The tire was designed and instrumented at the University Carlos III de Madrid. The instrumentation usage strain gauges in the inner surface of the tire band to measure the strain in the contact patch. The essays were carried out on a triaxial bench at the laboratory of the University of Birmingham. The experimental data used to obtain relationships between the strain measurements and the tire working conditions. The analysis was carried out by performing a MATLAB algorithm capable of picking the key points in the strain curve. The implementation of this algorithm allows a more accurate and standardized data selection, which reduces the margin of error in the relationships between strain gauge and tire working conditions. The fuzzy logic algorithm is implemented to the results of these analyses in order to develop a set of estimators of the tire parameters in complex maneuvers. The simulation software CarSim was used to provide the necessary data (inputs) to achieve this goal and also to corroborate the relationships between strain measurements and operating conditions. The methodology proposed to achieve the objectives of this doctoral thesis has been structured in phases. Each phase composes a chapter. The first phase shows the prototype of the instrumented tire, how it is the design, and the essays carried out. Chapter 6 shows the development of the estimator of the contact forces in the tire-road interaction. Chapter 7 present a methodology for estimating the effective radius, the length of the contact patch, and the velocity at the contact patch. These chapters form the basis for feeding a real-time friction model. Chapter 8, makes use of the LuGre model to estimate the coefficient of friction on the running surface employing observers. From this, a sliding condition is established to estimate the limit grip of the tire in different dynamic maneuvers. Since the aim is to provide the tire with the ability to detect whether it is slipping while it rotates on the road surface, chapter 9 proposes the training of a classification algorithm so that it can determine this condition by the strain measurements in the contact patch (transformed into forces). This doctoral thesis illustrates the potential of the tire as an active sensor capable of estimating the parameters involved in the tire-road interaction. It also complements the conclusions obtained from previous studies. Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid Presidente: José Luis San Román García.- Secretario: Emilio Velasco Sánchez.- Vocal: José Luis Muñoz Sanz

Este proyecto tiene como objetivo analizar el comportamiento de la dinámica de una motocicleta Yamaha R1 y optimizar su comportamiento en base a la normativa de los campeonatos nacionales de velocidad, a partir de la telemetría. Se dividirá en dos bloques, siendo el primero aquel en el que se estudian todos los fundamentos físicos sobre los neumáticos, equilibrio y dirección, sistema de suspensiones y frenos. Dicho estudio se apoyará en ecuaciones, gráficos y esquemas de fuerzas para mayor claridad cuando sea necesario y se particularizará para el análisis de la telemetría de una motocicleta. En el segundo bloque se realiza el análisis de los datos adquiridos de dos sesiones en el Circuito de Almería. A partir del análisis y comparación de las vueltas de la primera sesión y de la base teórica expuesta antes, se decide la implementación de algunos cambios en la configuración de la moto y, posteriormente, se analizan los datos de la segunda sesión para verificar la mejora en el mejor tiempo por vuelta. Todo este análisis se realizará con el software electrónico Race Studio Analysis, ya que permite la comparación de distintas vueltas, ya sea en su totalidad o parcialmente. Ingeniería Mecánica (Plan 2008)

Mención Internacional en el título de doctor Los neumáticos han sido siempre un área de interés tanto para la sociedad como para la industria automovilística. Como los únicos elementos que mantienen el contacto entre el vehículo y la calzada, los neumáticos son un factor clave en el rendimiento, confort, consumo de combustible y seguridad de los vehículos. Aunque las prestaciones de los neumáticos actuales son adecuadas para la gran mayoría de situaciones, éstos son sólo elementos pasivos que no asisten activamente a los conductores o a los sistemas de control de los vehículos para mejorar la experiencia de conducción y la seguridad del tráfico. Debido a las características no lineales del contacto neumático-calzada, es difícil aplicar la fuerza exacta al pedal para detener el vehículo en la mínima distancia sin bloquear las ruedas ni perder el control del vehículo, que podría resultar en un accidente de tráfico a menos que el control de estabilidad (ESP) o el ABS actúen. Además, la situación podría empeorar si las condiciones de la calzada no son óptimas, como en caso de lluvia o barro donde la fricción varía. La posibilidad de que los neumáticos contribuyan activamente en este tipo de situaciones depende de su capacidad para proporcionar información a conductores y sistemas electrónicos para que intervengan antes de que se produzca un accidente. Estos son algunos de los motivos para desarrollar los denominados “neumáticos inteligentes”, comúnmente definidos como neumáticos instrumentados con sensores que serían capaces de proporcionar información en tiempo real sobre las condiciones de trabajo e interactuar con diferentes sistemas de control del vehículo para mejorar sus prestaciones, así como prevenir a los conductores de potenciales peligros. Sin embargo, para la obtención de información a partir de dichos sensores se deben considerar múltiples obstáculos, como la compatibilidad de los mismos con las características del caucho, la transmisión de datos o temas económicos, pero, sobre todo, el mayor obstáculo es cumplir con las necesidades energéticas de los componentes electrónicos. El potencial y las dificultades para su desarrollo hacen de los neumáticos inteligentes uno de los más prometedores y ambiciosos campos de investigación para ingenieros e investigadores. Los sistemas de monitorización de la presión del neumático (TPMS) fueron introducidos en 2002, siendo los primeros sistemas producidos y desarrollados en masa. Aunque fueron un gran logro, el potencial del neumático inteligente es aún mayor; tendría el objetivo final de monitorizar en tiempo real las fuerzas en el contacto neumático-calzada, el coeficiente de fricción, la condición de la calzada, etc. De este modo, el vehículo tendría un sistema de seguridad activo con información fiable sobre las condiciones de trabajo del neumático. En esta Tesis Doctoral se presenta un método de estimación de las condiciones de trabajo de un neumático instrumentado mediante extensometría y el coeficiente de adherencia lateral solicitado en el contacto neumático-calzada, detectando el deslizamiento lateral del mismo. Se han llevado a cabo una serie de ensayos mediante bandas extensométricas y un banco de pruebas de neumáticos. Estos equipos se eligieron para medir la deformación del neumático bajo condiciones dinámicas, que podrían ayudar a introducir sistemas de neumáticos inteligentes en un futuro próximo. Los ensayos se centran en analizar la influencia de la presión de inflado, la fuerza vertical, el ángulo de deriva y el ángulo de caída en los valores máximos de deformación y la medida de fuerza lateral para establecer cómo estos parámetros están relacionados. Los datos experimentales se han utilizado para estimar condiciones de trabajo mediante lógica difusa, desarrollando un sistema de detección del deslizamiento basado en un modelo experimental del comportamiento de la fuerza lateral. Los resultados de los ensayos y de las simulaciones confirman la viabilidad de las bandas extensométricas y del modelo computacional propuesto para resolver las características no lineales de los parámetros del neumático, convirtiendo éste en un sistema de seguridad activo. Tires have always been an area of interest for society and the automotive industry as well. As the only part that keeps the contact between the vehicle chassis and the road, they are a key factor on performance, comfort, fuel consumption and safety of vehicles. Despite the fact that current tires perform well in a huge variety of situations, they are just passive elements that do not contribute actively to driver or vehicle control systems to improve the driving experience and traffic safety. Due to the non-linear tire-road contact features, it is difficult to apply the exact braking force to stop the vehicle for the minimum distance without locking the wheels and, as a consequence, losing control of the vehicle which may result in a traffic accident unless Electronic Stability Control (ESC) or Anti-Lock Braking System (ABS) take action. Moreover, the situation may be even worse if unsuitable road conditions are considered, like wet or muddy surfaces where friction changes. The possibility of tires to take active part in this sort of situations is subject to its potential to provide information for drivers and active control systems to intervene before a crash occurs. These are some of the reasons to develop the so-called “intelligent tires”. They are usually define as tires equipped with sensors that would be able to monitor and provide information in real time about tire working conditions and interact with different vehicle dynamics control systems to improve their performance as well as warning the driver of potential hazards. However, in order to get information from sensors equipped in tires many obstacles must be overcame, such as the compatibility of the sensors with tire rubber properties, data transmission or economic issues, but above all the main obstacle is to meet the power requirements of all the electronic components. The prospects and difficulties of intelligent tires them in one of the most promising and ambitious research fields for researchers and automotive engineers. Concerning intelligent tires’ developments, the Tire Pressure Monitoring Systems (TPMS) were introduce in 2002, these being the first such systems introduced in the automotive market. Although they were a great achievement, intelligent tire technology has bigger prospects than TPMS. The intelligent tire concept would have the final aim of monitoring, in real time, the forces at the tire-road interface, friction coefficient, slip angle, road condition, and tire wear. In this way, the vehicle would have an active safety system provided with reliable information about the tire working conditions. In this Thesis, a strain-based method to estimate tire working conditions, lateral friction coefficient and detect the lateral tire’s slip is presented. A series of experiments by means of a tire equipped with strain sensors on an indoor tire test rig have been carried out. This equipment was selected to measure strain dynamic behaviour based on tire working conditions, which could help to introduce intelligent tire systems in the near future. The tests focused on the influence of pressure, rolling speed, vertical load, slip angle and camber angle on maximum strain values and lateral force measurements to elucidate how tire’s deformation and lateral force are interconnected. The experimental data have been used to estimate some tire working conditions by Fuzzy Logic, developing a tire slip detection system based on an experimental model of the lateral force behaviour to estimate the lateral friction coefficient and detect the tires’ loss of grip. The simulation and test results confirm the feasibility of strain sensors and the proposed computational model to solve the non-linearity characteristics of the tires’ parameters and turn tires into an active safety system. Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial Presidente: José Luis San Román García.- Secretario: Fernando Viadero Rueda.- Vocal: Gabriel Cornel Anghelache

El objetivo de este trabajo es el diseño y estudio de fabricación de un chasis y carenado óptimo que cumpla las características de la competición SEM, esto es, contribuir a minorar el consumo energético mediante la aerodinámica y la reducción de peso. Se puede fijar que el objetivo este trabajo se divide en dos partes principales, la primera el diseño de un chasis que pueda ser fácilmente construible en cualquier empresa de calderería y un carenado adecuado al diseño del chasis anterior. El segundo objetivo se resume en el estudio del proceso de fabricación más adecuado a los elementos anteriormente diseñados y le obtención de un presupuesto real de dichos procesos. El diseño estará sujeto a las condiciones impuestas por la competición, la limitaciones derivadas del diseño de otras partes del vehículo realizadas por otros miembros integrantes, así como las posibilidades disponibles de simulación y la fabricación por parte de la universidad Carlos III. Se tomará como predecesores los diseños obsoletos por otros integrantes del equipo dedicado a esta competición. Por ello, este proyecto se ha realizado con la colaboración del resto de integrantes de la asociación Shell Eco- UC3M y optimizando los recursos, como puede ser la realización de un estudio aerodinámico mediante software CFD (Computed Fluid Dynamics), estudio estructural mediante un programa de FEA (Finite Element Analysis) y presupuesto del proyecto con colaboración de empresas. Ingeniería Mecánica

This thesis analyzes a solution for the aerodynamic problem in a Formula Student car. This solution will be implemented in a real car and in a real competition with the purpose of get a good performance in the race. The project study is about the more important additional elements for a formula car in terms of drag and lift, which are the ailerons. The design and simulation will be made with SolidWorks software and assuming a sunny day, and sea level pressure. Also It will be assumed a speed of 25 meter per seconds that are 90 kilometers per hour. SolidWorks software can simulate Computer Fluid Dynamics that show the performance of the whole car in terms of drag and lift and Finite Element Method to analyze the structure in terms of strength of materials. Ingeniería Industrial

El objetivo del proyecto será diseñar y calcular un sistema de suspensión de un vehículo de Fórmula SAE. Para ello será importante saber los requisitos que deberá cumplir el diseño. El sistema de suspensión diseñado deberá absorber las irregularidades del terreno, con el objetivo de proporcionar confort al piloto. Al mismo tiempo que proporciona confort, el sistema de suspensión deberá mantener la estabilidad y la dirección del vehículo, manteniendo el contacto entre el neumático y la calzada. Los elementos de la suspensión han de soportar todo el peso del vehículo, se deben diseñar con el objetivo de soportar las cargas que actúan sobre ellos, sin que se produzcan deformaciones permanentes. A su vez, deben ser elásticos, para permitir que las ruedas se adapten continuamente al terreno. Esta elasticidad en los elementos de unión produce una serie de oscilaciones de intensidad decreciente que no cesan hasta que se ha devuelto la energía absorbida, lo que coincide con la posición de equilibrio de los elementos en cuestión; dichas oscilaciones deben ser amortiguadas hasta un nivel razonable que no ocasione molestias a los usuarios del vehículo. Para hacer más confortable el vehículo, la suspensión deberá estar preparada para aguantar las oscilaciones de este (recibidas en el centro de gravedad del vehículo), que son: Vaivén: son oscilaciones que se producen en torno al eje vertical al pasar por un terreno ondulado. Cabeceo: son oscilaciones producidas a lo largo del eje transversal al plano que está proyectado el vehículo, principalmente en las frenadas y aceleraciones. Balanceo: son oscilaciones producidas cuando el vehículo vira produciendo una transferencia de pesos que comprime los muelles, produciendo un movimiento de balanceo de la masa suspendida en torno a un punto imaginario denominado centro de balanceo. A parte de aumentar el control y la comodidad del vehículo la suspensión tiene otras funciones que son: Transmitir fuerzas de aceleración y frenado entre ejes y bastidor. Resistir el par motor y de frenado. Resistir los efectos de las curvas. Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido. Conservar el paralelismo entre los ejes y la perpendicularidad del bastidor. Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de balanceo. Soportar la carga del vehículo. Ingeniería Técnica en Mecánica

El objetivo principal de este estudio es realizar unas series de simulaciones con el fin de ver el comportamiento de un vehículo de tipo SUV en unas circunstancias predefinidas, que se dan en la vida real. Como ya se ha comentado en el apartado anterior, se centrará la atención en el sistema de dirección, realizando pruebas de circulación en curva con un vehículo todo terreno (en concreto un Nissan Pathfinder, cuyas características y especificaciones se verán más tarde). En el mencionado estudio, el ángulo de convergencia tendrá variaciones de 0, 2 y 4º con el fin de obtener resultados del comportamiento que puede llegar a tener un vehículo todoterreno, desde un ángulo de valor similar al dotado en la salida de fábrica hasta otros cercanos, pero con un resultado muy diferente. Asimismo, los ensayos van a ser llevados a cabo bajo tres circunstancias diferentes de curvatura: Circulación en curva a radio constante. Circulación en curva a velocidad constante. Circulación en curva a ángulo de dirección constante. Y a su vez, se irá variando las velocidades en cada uno de ellos para ver el resultado que se obtiene pasando de velocidades bajas (30 km/h) hasta llegar a altas velocidades (130 km/h) con intervalos de 20 km/h. En la siguiente tabla se puede apreciar un resumen de todos los ensayos que se van a llevar a cabo para analizar el comportamiento direccional en las situaciones arriba descritas.Por lo que si se quiere hacer un resumen claro y conciso de los objetivos buscados se pueden listar a continuación: Evaluación del comportamiento virador de un vehículo todoterreno. Comprobación del ángulo de convergencia más satisfactorio para cada uno de los ensayos de caracterización. Obtención del ángulo de convergencia más adecuado para el vehículo analizado. Ingeniería Técnica en Mecánica

El objetivo de este proyecto es el análisis del comportamiento dinámico de vehículos que presenten fallos tipificados en los puntos 6, correspondiente al análisis de frenos, y 7, centrado en el análisis de la dirección, del Manual de Procedimiento de Inspección de las Estaciones I.T.V. En este informe, se analizará el efecto que tiene sobre la seguridad un fallo del sistema de frenos, tal y como viene tipificado en el manual de procedimiento de ITV, estudiando el riesgo que supone circular con un vehículo cuyo sistema de frenos presenta alguno de los fallos que se detectan en una inspección periódica realizada en una de estas estaciones de ITV. De este modo, pondremos de manifiesto la necesidad de las mismas. Siguiendo esta misma línea argumental, simularemos las maniobras de esquiva que se realizarían en una situación de emergencia, cuando el principal sistema involucrado, la dirección, presenta alguno de los defectos evaluados en ITV. Para ello, se han realizado diversas simulaciones mediante la herramienta informática CarSimTM. De este modo, es posible obtener toda la información relativa a parámetros mecánicos del vehículo (trayectoria, velocidad, aceleración longitudinal del centro de gravedad, ángulo de guiñada, etc.), así como una animación que permite visualizar de modo sencillo los resultados. Con toda esta información, resulta más sencillo comparar el modo en que se modifica el comportamiento del vehículo al presentar determinados fallos en el sistema de frenado o en el sistema de dirección. Desde esos puntos de vista, concienciar a la sociedad de la importancia que tiene mantener en buen estado los diferentes sistemas del vehículo, y en concreto el sistema de frenado y el de dirección, resulta fundamental para poner de manifiesto la necesidad de realizar inspecciones periódicas en las instalaciones de ITV. Ingeniería Técnica Industrial Mecánica

This bachelor thesis analyzes a solution for the aerodynamic problem in a Formula Student car. This solution will be implemented in a real car and in a real competition with the purpose of get a good performance in the race. The project study the critical parts of a formula car in terms of drag and lift, which are the nose, the air ow for cooling and the di user. This design will be taking into account due to the characteristics of the circuit and the competition the maximum speed will be between 80 and 100 kilometers per hour. The construction and simulation will be with SolidWorks software and assumming a sunny day, and sea level pressure. Also it will be assumed a speed of 25 meter per seconds that are 90 kilometers per hour. SolidWorks software can simulate Computer Fluid Dynamics that show the performance of the whole car in terms of drag and lift and Finite Element Method to analyze the structure in terms of strength of materials. Ingeniería Mecánica

En el presente documento se ha realizado un análisis cualitativo de la deformación en el interior del neumático durante la rodadura en línea recta para distintas condiciones de velocidad, carga y presión. Posteriormente se ha realizado una serie de ensayos variando el ángulo de deriva. Para ello se ha procedido de la siguiente manera. · Se ha realizado una introducción teórica de las características más importantes de los neumáticos. Se relacionan sus propiedades, y se explican las principales fuerzas y momentos que aparecen en un neumático. · El principal objeto de estudio son las deformaciones que aparecen al aplicar fuerzas externas sobre nuestro sistema. Para dichas mediciones se van a utilizar galgas extensométricas de las que se explicará el principio de funcionamiento. · Se realizará un ensayo de rodadura en un tambor dinamométrico externo, modificando inicialmente la velocidad y manteniendo constante el resto de variables. De igual modo se ha procederá para la carga vertical aplicada y la presión del neumático. En una segunda parte del ensayo se modificará el ángulo de deriva para unas condiciones fijas de velocidad, presión y carga · Los resultados obtenidos para las distintas condiciones dinámicas son comparados y analizados mediante gráficas obtenidas por ordenador. · Por último, a partir de los análisis realizados, se han establecido una serie de conclusiones. Se propondrá la utilización de esta información para mejoras en los sistemas actuales de asistencia a la conducción. Ingeniería Técnica en Mecánica

El presente proyecto se centra en el estudio, cálculo y diseño del sistema de frenado de un prototipo Formula Student, más comúnmente conocido como Formula SAE (F-SAE). En concreto, del monoplaza perteneciente al equipo UC3M Competición que participará en la competición Formula Student 2013. Se trata de diseñar un sistema de frenado atendiendo a criterios de máxima fiabilidad y altas prestaciones. Para ello se deberá cumplir la normativa impuesta por la organización de la competición además de realizar ciertas consideraciones particulares para adaptar al máximo este sistema a la comodidad y seguridad del piloto. Para llevarlo a cabo, se ha creído conveniente definir y resumir la propia competición así como la normativa que la rige en lo referente al sistema de frenado. Posteriormente se ha pasado a un análisis exhaustivo de los dos puntos claves a los cuales debemos atender a la hora de realizar el diseño de un sistema de frenado. En primer lugar, se analizará la dinámica de la frenada de un vehículo convencional tipo turismo. A continuación se llevará a cabo un recorrido por los elementos que lo componen además de realizar un estudio de su funcionamiento. Todo ello con el objetivo de poder comparar este tipo de sistema con el de un Formula SAE. Así podremos adaptar, de la mejor manera posible, estos elementos a las especificaciones que requerirá el vehículo de competición. El estudio de los componentes del sistema de frenado ha sido enfocado hacia los sistemas de freno de disco, debido a su perfecta y óptima utilización como solución al problema. Con ello, se ha profundizado en el mecanismo de fricción entre disco y pastilla y se han desarrollado aspectos fundamentales del comportamiento del mismo como pueden ser el desgaste, el agrietamiento o la fatiga térmica. De esta manera, una vez adquirido el máximo volumen de conocimientos referente a los sistemas de frenado, se ha llevado a cabo el estudio de las exigencias particulares de un monoplaza tipo Formula SAE. Así, se ha realizado un estudio de las diversas alternativas a las que podemos optar analizando las ventajas e inconvenientes de cada una de ellas. También se han justificado cada una de las decisiones que se han tomado. Todo ello bajo el criterio principal de adaptar al máximo dicho sistema de frenado a nuestras exigencias particulares. Las metas establecidas mediante este proyecto han sido, desde un primer momento, las de alcanzar una deceleración máxima de 1,6g aprovechando la máxima adherencia entre los neumáticos y el asfalto. Todo ello a través de un sistema lo más ligero y fiable posible que proporcione una distribución de fuerzas entre ambos ejes que aseguren la estabilidad del vehículo. Siempre bajo la condición de un presupuesto que se ha establecido en un máximo de 3000€. De esta forma podemos establecer de manera introductoria, que nuestro sistema de frenado se compondrá de los siguientes elementos: - Doble circuito hidráulico independiente. - Dos discos de freno delanteros externos con pinzas de freno fijas de simple pistón. - Dos discos de freno traseros internos con pinzas de freno fijas de doble pistón. - Dos bombas de freno independientes montadas sobre el conjunto del pedal de freno. - Un repartidor de frenada regulable desde la posición del conductor. - Conjunto de latiguillos y conectores que cerrarán el circuito hidráulico. Una vez elegidos los componentes que finalmente formarán parte de nuestro sistema de frenado y de haber seleccionado los fabricantes con los que trabajaremos, procederemos a la modelización de cada uno de ellos mediante la herramienta de trabajo Solid Edge V19. Terminado el ensamblaje de dichos componentes, se nos permitirá asignar las propiedades características de cada uno de los materiales, lo cual nos da la oportunidad de hallar el peso del conjunto y la altura del centro de gravedad. Esta información es realmente muy importante para poder estudiar el comportamiento del vehículo en conjunto. Además aporta información muy relevante al resto de divisiones. También nos ha permitido obtener los planos de conjunto, subconjunto y despiece de estos componentes. Ingeniería Técnica en Mecánica

El objetivo inicial de este proyecto será diseñar un chasis para un vehículo monoplaza perteneciente a una competición internacional entre universidades de ingeniería, la Fórmula SAE, bajo las premisas marcadas por la normativa de la organización. Ésta propone medidas que garantizan la seguridad del piloto imponiendo unas cotas mínimas para disposición de los tubos y sus espesores. Ingeniería Técnica en Mecánica

La principal contribución de la presente tesis doctoral consiste en el desarrollo de una propuesta de tres nuevas metodologías de inspección del sistema de dirección de vehículos de tipo turismo en la Inspección Técnica de Vehículos, mediante la utilización de la placa alineadora, alternativas al actual procedimiento. Dentro de los trabajos a realizar previamente para obtener este resultado, varios de los cuales constituyen aportaciones originales de la tesis, se ha revisado el estado del arte y el estado de la técnica en materia de inspección de la alineación de vehículos. Dicha revisión ha arrojado la conclusión de que, a pesar del extenso uso de la placa alineadora, no se está utilizando todo el potencial disponible con este dispositivo, ya que no se emplea por sí misma para establecer un criterio de aceptación o rechazo de un vehículo en la inspección. Se ha analizado en profundidad el fundamento de la medida con placa alineadora, permitiendo obtener las bases para los criterios a desarrollar. Igualmente, se ha estudiado la influencia que los distintos parámetros pudieran tener en la desviación lateral medida con la placa alineadora, concluyendo que esta medida es prácticamente independiente de cualquier factor, a excepción del ángulo de convergencia total del eje medido. Este hallazgo ha permitido desarrollar un modelo para calcular la desviación lateral que produce un determinado ángulo de convergencia. Las tres nuevas metodologías propuestas abordan el problema de la inspección desde distintas perspectivas, según el criterio del sistema de dirección que se quiera garantizar. Así, una de ellas propone comprobar si el ángulo de convergencia se ajusta a las recomendaciones del fabricante. Otra, que el vehículo mantenga una capacidad suficiente para realizar una maniobra exigente en cuanto a solicitaciones del neumático. La última pretende garantizar unos límites absolutos para la magnitud de la desviación lateral. Esta última propuesta se ha elegido finalmente como la más adecuada para una aplicación inmediata en las estaciones de inspección mediante la placa alineadora, que es el dispositivo de medida existente actualmente en todas ellas. La base experimental necesaria para el estudio del funcionamiento y factores que influyen en la medida con placa alineadora, así como para la validación de las tres nuevas metodologías propuestas, ha consistido en la medida de la alineación y el ensayo de desviación y fuerza laterales para una muestra significativa del parque de turismos., This thesis’ main contribution is the proposal of three new methodologies for the vehicles’ steering system inspection in the context of the Periodic Technical Inspection, alternatives to the current procedure, making use of the sideslip tester. Some of the works that had to be previously undertaken are original contributions. The state of the art has leaded to the conclusion that, although its spread use, the sideslip tester is not providing all of its potential, as it is not employed by itself as a criterion to accept or reject a vehicle in the inspection. The device’s measuring principles have been studied in deep, providing the basis for the criteria to develop. It has also been studied the possible influence that different factors could have on the sideslip measurement, concluding that this measurement is almost independent from any other factor a part from the axle’s total toe-in angle. This has, in turn, allowed developing a model of the relationship between these two magnitudes. The three new methodologies proposed approach the inspection from different angles, depending on the steering system aspect to guarantee. Thus, one of them tries to check if the toe-in angle is set in accordance to the manufacturer’s recommendations. Another one seeks if the vehicles keeps enough capacity to carry on a demanding maneuver. The last proposal establishes absolute sideslip limits. This last one has been chosen as the most adequate to be applied in the PTI stations in a short term. The experimental basis needed for the study of the measuring principles and the factors influencing the sideslip measurement, as well as to validate the three new proposals, has consisted on the steering alignment measurement, and on the sideslip and side force measurement, for a significant sample of the vehicle’s fleet.

El propósito de este proyecto es encontrar un modelo que ayude a determinar la influencia de los ángulos de dirección en la transmisión de esfuerzos en el contacto neumático-calzada. En base a este objetivo principal, se marcaron los siguientes objetivos parciales: • Un estudio experimental que ahonde en la dependencia existente entre los ángulos de dirección y las fuerzas presentes en el contacto neumático-calzada. • Un estudio analítico que demuestre físicamente el modelo de esfuerzos propuesto. • Un estudio de contraste entre la parte experimental y analítica para profundizar en la relación presente entre estos estudios. • Alcanzar conclusiones satisfactorias sobre el modelo planteado y, en definitiva, sobre la influencia de los ángulos de dirección en la transmisión de fuerzas en el contacto neumático-calzada. La memoria está compuesta por 6 capítulos en los que se explica detalladamente todo el desarrollo del proyecto: • El capítulo 1 está dedicado a la introducción, donde se argumentan las razones que han llevado a realizar este proyecto y los objetivos que se persiguen. • El capítulo 2 intenta establecer una base científica a partir de la cual se apoya todo el estudio. Fundamentalmente, profundiza en el conocimiento del sistema de dirección y el neumático en un vehículo automóvil. • El capítulo 3 se centra en el desarrollo del modelo analítico que da respuesta a los esfuerzos presentes en el contacto neumático-calzada. • En el capítulo 4 se describe todo el estudio experimental realizado. Se explican los diferentes tipos de datos recogidos de los vehículos automóviles, los sistemas de medición utilizados para la recopilación de dichos datos, la forma en la que se trató la información y un estudio en profundidad sobre las relaciones existentes entre los datos experimentales. • En el capítulo 5 se compara las fuerzas experimentales con las obtenidas analíticamente para comprobar la validez del modelo analítico propuesto, y en consecuencia, corroborar la verdadera influencia de los ángulos de dirección en la transmisión de fuerzas en el contacto neumático-calzada. • Y por último, el capítulo 6 está dedicado a las conclusiones a las que se han llegado a partir del estudio experimental, analítico y de contraste realizado. Además de incluir un apartado de desarrollos futuros donde se explican las mejoras y cambios necesarios para las futuras investigaciones que se hagan al respecto. Ingeniería Industrial

El objetivo del presente proyecto es dar solución constructiva y efectuar el estudio de las condiciones de seguridad que debe reunir el vehículo sometido a diferentes reformas de importancia que darán lugar a su transformación, así como fijar las condiciones de ejecución de la reforma. Estas condiciones indicarán los imperativos técnicos que deben respetarse y el taller que efectúa la misma, a fin de obtener de la Consejería de Industria la legalización de la misma, así como las bases teóricas para la realización del proyecto. Dentro de dicho objetivo se pueden destacar los siguientes puntos: -Estudio de la instalación de un nuevo motor de mayor cilindrada en el mismo lugar donde se encontraba el motor de serie del Seat 600. -Dar las nuevas medidas de llantas y neumáticos instalados comprobando así que estos no interfieren en el funcionamiento normal del vehículo. -Estudio del comportamiento del vehículo ante la sustitución del sistema de suspensión. -Estudio del comportamiento del vehículo ante la sustitución del sistema de frenado, cambiando los frenos de tambor por unos frenos de disco con mayor efectividad. -Comprobar la aerodinámica y la resistencia del vehículo ante la sustitución del paragolpes delantero y eliminación del trasero. -Estudiar como afecta al vehículo la incorporación de separadores tanto en ruedas delanteras como en traseras. Ingeniería Técnica en Mecánica

El presente proyecto tiene como origen el deseo de poder adaptar un vehículo comercial de carga (del cual se dispone) en vehículo de recreo como lo es una autocaravana. El diseño está motivado en encontrar una solución viable y económica con el fin de obtener un vehículo capaz de proporcionar las comodidades de una casa en modo vivienda y las de un vehículo comercial en circulación. El principal objetivo que se pretende conseguir con este proyecto es el diseño y evaluación de una estructura móvil de bajo coste y altas prestaciones. Se debe tener en cuenta que las soluciones propuestas en el presente proyecto han de cumplir con el compromiso entre coste de implementación y prestaciones de los componentes. Ha de tenerse en cuenta que no son soluciones únicas ya que se pretende establecer un equilibrio entre diseño y coste de implementación. Ingeniería Industrial

Uno de los objetivos de este proyecto fin de carrera es realizar un estudio de los reductores de velocidad existentes en una ciudad y comprobar si cumplen la actual normativa tanto referente a las dimensiones como a la señalización. Tras realizar el estudio de campo, se realizarán simulaciones con la ayuda del programa informático CarSim® con el objetivo de estudiar el comportamiento dinámico del vehículo al circular por un reductor de velocidad siguiendo las recomendaciones de la normativa a diferentes velocidades y con diferentes tipos de vehículo. Ingeniería Técnica en Mecánica