FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELAPROFESIONAL DE INGENIERAMECNICA-ELECTRICA CALCULO Y DISEO DE UNA CAJA DE VELOCIDADES DE UN VEHICULO KIA Curso: Elementos de Maquinas. Integrantes :Garcia Asmad , Jhonn Paul. Reyes Heyner. Silva Rodriguez , Italo.

Docente : Mg Ing JavierLen Lescano I.TITULO: CALCULO Y DISEO DE UNA CAJA DE VELOCIDADES DE UN VEHICULO KIA II.RESUMEN: El presente proyecto denominadoCALCULO Y DISEO DE UNA CAJA DE VELOCIDADES DE UN VEHICULO KIA trata de calcular los factores deseguridadparatodoslosengranesascomosusrespectivasfuerzas: tangencial, radial y axial.Elsistemadetransmisintienecomoobjetivotransmitirelgirodelmotor hacialasruedasdelvehculo,consiguindoseademsmodificarla relacin entre el cigeal ylas ruedas. As la salida de giro de la caja de velocidades puede ser igual o diferente a la velocidad de giro del cigeal. Cuandoseproduceunadisminucinenelgirodelrboldetransmisin conrespectoalcigealsedicequesucedeunaaccinde desmultiplicacin,mientrasquesielgiroesmayoralcigealsele denominamultiplicacin.Ambostrminossonconocidosademscomo reduccin y supermarcha respectivamente. Algo que debemos tener en cuenta es que durante una desmultiplicacin se obtiene mayor fuerza de traccin mientras en la multiplicacin sta se pierde,esporesoquelasmarchasmaslentasdelvehculosonlasque poseen ms fuerza de traccin.III.INTRODUCCION: La caja de cambios es un elemento de trasmisin que se interpone entre elmotorylasruedasparamodificarelnmeroderevolucionesdelas mismas e invertir el sentido de giro cuando las necesidades de la marcha asilorequieren.Actaportantocomotransformadordevelocidady convertidor mecnico de par. Sinunmotordeexplosintrasmitieradirectamenteelparalasruedas, probablementeseriasuficienteparaqueelvehculosemovieseen terrenollano.Peroalsubirunapendiente,elparresistenteaumentara, entonceselmotornotendra suficientefuerzaparacontinuaralamisma velocidad, disminuyendo esta gradualmente, el motor perdera potencia y llegaraapararse,paraevitarestoypodersuperarelparresistente,es necesario colocar un rgano que permita hacer variar el par motor segn lasnecesidadesdelamarcha.Enresumenconlacajadecambiosse disminuyeoaumentalavelocidaddelvehculoydeigualformase aumenta o disminuye la fuerza del vehculo. Lastransmisionesporengranajeseselgrupodetransmisiones mecnicas ms difundido e importante desde los inicios de la Revolucin Industrialhastanuestrosdas.Estemecanismodetresmiembros,enel cual dos elementos engranados son mviles y forman con el elemento fijo pares de rotacin o traslacin, es empleado en los ms diversos campos ycondicionesdetrabajo:desderelojesyequiposdeprecisinhasta mquinas de grandes dimensiones. IV.GENERALIDADES: 4.1. OBJETIVOS: Calcular y disear el sistema de transmisin por engranajes de una caja de cambios de un vehculo KIA. Identificar las partes y funcionamiento del sistema de transmisin de la caja de cambios. 4.2. IMPORTANCIA: Elpresenteproyectoesmuyimportanteparanuestracarreraporqueel elementodemaquinaseleccionadoporelgruponosayudaaponeren prcticalosconocimientosadquiridosduranteelcurso,yaquecomo futurosingenierosmecnicostenemosqueestarmsrelacionadosconla parte laboral. 4.3. SELECCIN DEL SISTEMA MECANICO O MAQUINA: MOTOR TIPO, 4 cilindros en lnea dohc, 16 vlvulas ALIMENTACINInyeccin electrnicaCATALIZADORSi CILINDRADA(Cc)1,597 RELACIN DE COMPRESIN9.5 : 1 POTENCIA MXIMA(Hp/rpm)80 / 3,000 TORQUE MXIMO(Kgm/rpm)14.3 / 2,000 DIRECCINTIPOHidrulica engranaje tipo pin y cremallera TRANSMISIN Mecnica de 5 velocidades ms reversa TRACCIN4x2 delantera FRENOS TIPOHidrulicos asistidos por vacio DELANTEROSDiscos slidos POSTERIORESTambores con zapatas autoajustables SUSPENSIN DELANTERA Independiente tipo McPherson, resortes helicoidales y varillas transversales POSTERIOR Independiente tipo McPherson, resortes helicoidales con barras paralelas COMBUSTIBLE TIPOGasolina de 90 octanos o ms CAPAC. DE TANQUE DE COMBUSTIBLE(Gal / l)13.2 / 50 MOTOR TIPO, 4 cilindros en lnea dohc, 16 vlvulas ALIMENTACINInyeccin electrnicaCATALIZADORSi CILINDRADA(Cc)1,597 RELACIN DE COMPRESIN9.5 : 1 POTENCIA MXIMA(Hp/rpm)80 / 3,000 TORQUE MXIMO(Kgm/rpm)14.3 / 2,000 DIRECCINTIPOHidrulica engranaje tipo pin y cremallera TRANSMISIN Mecnica de 5 velocidades ms reversa TRACCIN4x2 delantera FRENOS TIPOHidrulicos asistidos por vacio DELANTEROSDiscos slidos POSTERIORESTambores con zapatas autoajustables SUSPENSIN DELANTERA Independiente tipo McPherson, resortes helicoidales y varillas transversales POSTERIOR Independiente tipo McPherson, resortes helicoidales con barras paralelas COMBUSTIBLE TIPOGasolina de 90 octanos o ms CAPAC. DE TANQUE DE COMBUSTIBLE(Gal / l)13.2 / 50 a)SISTEMA DE TRANSMISION: CAJA DE CAMBIOS DE VELOCIDADES Qu es la caja de cambios? Enlosvehculos,lacajadecambiosocajadevelocidades(sueleser llamadaslocaja)eselelementoencargadodeacoplarelmotoryel sistemadetransmisincondiferentesrelacionesdeengraneso engranajes, de tal forma que la misma velocidad de giro del cigeal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas. El resultado en la ruedasdetraccingeneralmenteeslareduccindevelocidaddegiroe incremento del par motor. Enfuncindequelavelocidadtransmitidaalasruedasseamayor,la fuerza disminuye, suponiendo que el motor entrega una potencia constante: dadoque potenciaestrabajopor unidaddetiempoy,a su vez,trabajoes fuerza por distancia, una distancia mayor (derivada de la mayor velocidad) tieneporconsecuenciaunafuerzamenor.Deestamaneralacajade cambiospermitequesemantengalavelocidaddegirodelmotor,yporlo tantolapotenciayparmsadecuadoalavelocidadalaquesedesee desplazar el vehculo. La caja de cambios tiene la misin de reducir el nmero de revoluciones del motor e invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando las necesidades de la marcha as lo requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a travs del embrague, en transmisiones manuales; o a travs del convertidor de par, en transmisiones automticas. Acoplado a ella va el resto del sistema de transmisin. b)CONSTITUCIN DE LA CAJA DE CAMBIOS Ejeintermediariodeunacajadecambios manual.Deizquierdaaderecha consta de las siguientes partes: nervado para la corona deengrane con el primario, apoyo de rodamiento, piones de engrane, apoyo de rodamiento. El dentado recto corresponde a la marcha atrs. Lacajadecambiosestconstituidaporunaseriederuedasdentadas dispuestas en tres rboles. rbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente consta de un nico pion. rbolintermedioointermediario.Eselrboltransmisor.Constadeuna coronaqueengranaconelrbolprimario,ydevariospiones (habitualmentetalladosenelmismorbol)quepuedenengranarconel rbol secundario en funcin de la marcha seleccionada. rbolsecundario.Constadevariascoronasconlibertaddemovimiento axial en el rbol, pero sin libertad de movimiento en sentido tangencial (por un sistema de nervados o de chaveteros). La posicin axial de cada rueda escontroladaporlapalancadecambiosydeterminaquparderuedas engranaentreelsecundarioyelintermediario.Cuandoseutilizan sincronizadores,elacoplamientotangencialpuedeliberarseenfuncinde laposicinaxialdeestosylasruedasdentadasnotienenlibertadde movimiento axial. Ejedemarchaatrs.Disponedeunaruedalocaqueseinterponeentre losrbolesintermediarioysecundarioparainvertirelsentidodegiro habitual del rbol secundario. Para poder engranar el eje de marcha atrs, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal. En general, pueden clasificarse como: Cajas de cambios manuales Sonaquellasdondelaetapadereduccindevelocidadyaumentode torqueserealizaporelconductormanualmente,almismotiempoque utilizaunembraguemecnicodefriccin,paradesconectar momentneamente el motor de la caja de cambios. Cajas de cambio semiautomticas Serefiereaalgunascajasdecambiosdondeestosserealizan manualmente,sinnecesidaddeoperarelembraguequeesdetipo hidrulico. Cajas de cambios automticas. Sonaquellascajasdecambiosquefuncionandemanera completamenteautomtica,ydondeelconductornorealizaoperacin alguna. c)FUNCIONAMIENTO DE LA CAJA DE CAMBIOS: Elejeintermediariollevavariosengranajesdediferentestamaos solidarios a l, que engranan, segn la combinacin que se desee, con los correspondientesdelejesecundarioparaconseguirlasdiferentes velocidades que ofrece la caja de cambios. Sobreelejesecundariovancolocadosengranajesunidosdosadosa unosdesplazables,quepuedendeslizarseconungradodelibertadsobre l.Cadadesplazablellevaunagargantaenlaquesealojaunahorquilla que seacciona por mediodelapalancadecambiomediante varillas.Hay queindicarquealserlosdesplazablesinteriormenteestriadosyeleje secundario tambin, los piones pueden deslizarse longitudinalmente sobre lconungradodelibertadporloque,sigiranengranadosconsu correspondienteengranajedelejeintermediario,transmitensu movimiento al eje secundario que girar y transmitir su par correspondiente. d)CAMBIOS DE LA CAJA DE VELOCIDADES: EN LA POSICION NEUTRO: Enlaposicindepuntomuertonoseencuentraengranadoningn pindelejesecundarioconningunodelejeintermediario,porloque no hay transmisin de movimiento. PRIMERA VELOCIDAD: Elengranajedesplazablesedeslizahacialaizquierdaengranandosu engranaje con el correspondiente del intermediario. Al ser este pequeo yelconducidogrande,lavelocidaddegirodelejesecundarioser pequea. SEGUNDA VELOCIDAD: Habrquepasarlapalancadecambiodelaposicindeprimeraa puntomuerto,conlocualelengranajedesplazabledeprimera velocidadquedadesconectadodelintermediario.Acontinuacinla palanca pasa a la barra correspondiente al desplazable correspondiente que engrana con el correspondiente del eje intermediario con lo que se obtieneunavelocidaddegiroenelejesecundariomayorquela alcanzada en la primera velocidad. TERCERA VELOCIDAD: Lapalancapasarprimeroporelpuntomuertodesengranandolos pionesdelasegundavelocidad,ydespuspasaralaposicinde terceravelocidad,conloqueelengranajecorrespondientese desplazaralcorrespondientedelejeprimario.Enelcasoquese presenta en las figuras siguientes el movimiento pasa directamente del ejeprimarioalsecundariosinsufrirlareduccindetomaconstante primario-intermediario,consiguiendodeestamaneralavelocidad mayor de giro de esta caja de cambios. MARCHA HACIA ATRS: Paraponerlamarchaatrspasandoporelpunto muerto,sedesplaza lapalancahacialaposicindemarchaatrsconlocualelengranaje desplazable correspondiente engrana con el de marcha atrs, el cual a suvezestengranadoconstantementeconelcorrespondientedel intermediario.Elengranajeinversorestsituadoentreeleje intermediario y el secundario, lo cual provoca un cambio del sentido de girodelsecundario,haciendoqueeltractorsedesplaceensentido contrario que en las dems velocidades. Elesquemaconjuntodeunacajadecambiosconcuatrocombinacionesadelanteyuna hacia atrs, es la que se presenta en la siguiente figura: V.METODOLOGIA: 5.1. HIPOTESIS ASUMIDAS PARA EL CLCULO: La potencia se mantiene constanteEl clculo se est haciendo con las RPM mxima. A. CALCULO DE VELOCIDADES: PARA PRIMERA VELOCIDAD:

PARA SEGUNDA VELOCIDAD:

PARA TERCERA VELOCIDAD:

PARA CUARTA VELOCIDAD:

PARA QUINTA VELOCIDAD:

RETROCESO:

B. TORQUES TRANSMITIDOS: PARA PRIMERA VELOCIDAD:

PARA SEGUNDA VELOCIDAD:

PARA TERCERA VELOCIDAD:

PARA CUARTA VELOCIDAD:

PARA QUINTA VELOCIDAD:

RETROCESO:

C. ANALISIS DE FUERZAS TRANSMITIDAS FORMULAS A EMPLEAR Para Engranes Cnicos Para Engranes Rectos Datos para el clculo: Numero de dientes (N) Angulo de Presin ()Angulo de hlice () Modulo (m) Dimetro primitivo (Dp) Calculo para obtener el Modulo y Dimetro Primitivo: Los Mdulos estn normalizados segn la Norma ISO 54-1996 y son: 1, 1.25, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50. Luego se elige el modulo normalizado mas cercano, y se obtiene

ENGRANE DE 1 VELOCIDAD DATOS: Engranes Cnicos

=30 ENGRANE DE 2 VELOCIDAD DATOS: Engranes Cnicos

=30

X Y Z

X Y Z ENGRANE DE 3 VELOCIDAD DATOS: Engranes Cnicos

=30 ENGRANE DE 4 VELOCIDAD DATOS: Engranes Cnicos

=30

X Y Z

X Y Z ENGRANE DE 5 VELOCIDAD DATOS: Engranes Cnicos

=30 ENGRANE DE RETROCESO DATOS: Engranes Rectos

DATOS: Engranes Rectos

X Y Z

X Y Z