Análisis del diseño del mecanismo biela manivela de un motor a gasolina de tres cilindros utilizando programas computacionales

Abstract

El presente trabajo está destinado al análisis del mecanismo biela – manivela correspondiente a un motor a gasolina de tres cilindros, con el objetivo de analizar el diseño basándose en los puntos críticos y factor de seguridad de cada elemento que lo conforman, a través de programas computaciones. Para ello, se toman medidas del mecanismo correspondiente al motor Suzuki Forsa 1, para posteriormente realizar el modelado de cada elemento con ayuda de un software CAD, dicho modelado se utilizó para el análisis de elementos finitos con la utilización de un software CAE, sin embargo, previo al análisis computacional, se requiere de varios parámetros termodinámicos del ciclo de trabajo del motor, considerando principalmente la fuerza del gas sobre la superficie del pistón y la temperatura de trabajo de cada elemento. El desarrollo requiere de la selección de los materiales, los cuales son obtenidos por investigación bibliográfica y software que detallen las propiedades de los mismos. El estudio parte de un análisis estático estructural y termo estructural, con el cual se encuentra las deformaciones de cada elemento, mientras que se realizó un análisis transitorio estructural y termo estructural para encontrar los puntos con mayor concentración de esfuerzos y su respectivo factor de seguridad, ambos análisis consideran la fuerza del gas y las condiciones térmicas. Los resultados obtenidos para el análisis termo estructural muestran un incremento tanto en la deformación como en la concentración de esfuerzos y una reducción del factor de seguridad, por lo tanto, los elementos se evalúan en base a este análisis, obteniendo un factor de seguridad para el pistón de 1.3, mientras el cigüeñal posee un valor de 1.326, siendo los elementos con mayor probabilidad de falla, por otro lado, la biela y el bulón poseen un factor de seguridad de 2.6 y 2.97 respectivamente, siendo los elementos con menor probabilidad de falla, en todo caso el diseño de cada elemento no presenta falla por fluencia del material, haciendo factible un rediseño en varios de los elementos.