Cálculo y análisis dinámico del automóvil durante su desplazamiento en carretera

La palabra automóvil significa "que se mueve por sí mismo, y se aplica concretamente, para designar los vehículos que se desplazan sobre terreno mediante la fuerza suministrada por un motor de combustión interna o de explosión. El automóvil se ha convertido en el principal medio de transporte, en un producto industrial altamente correlacionado con el desarrollo y riqueza de los pueblos y el instrumento más eficaz para dar satisfacción a los deseos de movilidad, autonomía y en ciertos aspectos, de libertad del hombre actual. El incremento del número de vehículos ha provocado problemas importantes, entre los que destacan: las enormes pérdidas de vidas humanas y materiales originadas por los accidentes; la agresión que tan elevado número de vehículos ejerce sobre el medio ambiente, especialmente en forma de contaminantes del aire y de ruidos; y los problemas derivados de la congestión de tráfico en las grandes ciudades. La alta competitividad que caracteriza al sector de fabricación de automóviles, las demandas cada vez más específicas de los usuarios y las imposiciones reglamentarias configuran un amplio panorama de exigencias a estos vehículos. Estas exigencias se vieron impulsadas por la preocupación internacional provocada por la llamada crisis del petróleo y más recientemente por la creciente preocupación medioambiental. Todas estas circunstancias han configurado un conjunto de requerimiento exigidos a los automóviles actuales tales como: prestaciones, comodidad, seguridad, ruidos, emisiones, costos, consumo, adaptación al medio urbano, aceptación de los usuarios, fiabilidad, carga y espacio útiles. Todos estos requerimientos están interrelacionados entre sí, por lo que genera un elevado número de conflictos entre ellos. La interacción del vehículo con el medio tiene una influencia muy importante en su respuesta. En cuanto a la interacción rueda neumática-calzada, en ella se producen las fuerzas principales que permiten al vehículo ejecutar las funciones fundamentales relacionadas con su desplazamiento: fuerzas sustentadoras, de tracción, de frenado y laterales, estas últimas imprescindibles para el guiado del vehículo. Por otra parte, la calzada es la principal fuente de excitación de las vibraciones verticales; éstas producen una modificación de la carga dinámica sobre cada rueda, de gran importancia en el comportamiento del vehículo y, a su vez, influyen directamente en la comodidad de marcha que percibe el conductor. El aire ejerce una influencia muy importante sobre el comportamiento del vehículo, pues produce una resistencia opuesta al movimiento, que a velocidades medias y altas es la principal componente la potencia consumida y además afectan al comportamiento lateral vehículo, teniendo influencia en la estabilidad direccional. En el hombre, la capacidad de percepción y respuesta quedan afectadas por un gran número de variables asociadas a cada persona y su estado psicofísico: carácter, capacidad auditiva, de visión y otras; niveles de cansancio y de atención; conocimientos técnicos relacionados con el vehículo; experiencia de conducción, etc. El presente estudio estará limitado a los automóviles terrestres de turismo no guiados de carretera con cuatro o más ruedas, es decir, para vehículos no mayores de 1 - 2 toneladas. En primera instancia se analiza la estabilidad del vehículo cuando está en carretera, es decir, manteniendo en equilibrio estable tanto lateral o transversal como longitudinalmente, tomando en cuenta las características y condiciones de desplazamiento y estado del terreno. En el primer capítulo se estudia las fuerzas que actúan sobre el vehículo, para ello, se dedicará al análisis del equilibrio transversal del automóvil que tiene que ver con las características direccionales del vehículo, es decir, su respuesta a acciones sobre el sistema de la dirección u otras de origen aerodinámico o de interacción con la calzada que es objeto fundamental de la dinámica lateral. En éste capítulo se incluye el estudio de la suspensión y se presta atención a las vibraciones que la marcha del vehículo origina sobre su eje vertical, o sea, en la dirección z. El segundo capítulo está dedicado al estudio dinámico de los frenos, se determinará las fuerzas que intervienen en el frenado, especialmente, los parámetros que determinan las características del mismo. En el tercer capítulo se realiza un estudio dinámico sobre el desplazamiento del vehículo y está destinado al estudio de las resistencias que opone el camino al movimiento longitudinal del vehículo durante su desplazamiento y especialmente de su comportamiento dinámico, para ello se estudiará el comportamiento de las fuerzas de resistencia que impiden el desplazamiento libre del vehículo sobre la carretera, además se analizará el motor de combustión interna como grupo importante dentro del movimiento dinámico del vehículo pues siendo el encargado de generar la energía mecánica directamente utilizada por la transmisión y transmitida a las ruedas para producir el movimiento del vehículo, se encuentra entonces relacionada con las fuerzas perturbadoras que la carretera ofrece al automóvil. Se analizará la influencia que tienen las fuerzas de resistencia sobre la potencia del motor endotérmico. Además se estudiará la relación que existe entre la velocidad del vehículo, relación de transmisión en cada marcha entregada por la caja de velocidades, para ello será muy útil la construcción de la curva de utilización y exterior de velocidad