Modelado y recreación virtual en Catia V5 de un motor de 8 cilindros en V

Equation Chapter 1 Section 1 Proyecto Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado y recreación virtual en Catia V5 de un motor de 8 cilindros en V Autor: Alejandro Ortega Fernández Tutor: Manuel Morato Moreno Dpto. de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 iii Proyecto Fin de Grado Grado en Ingeniería Aeroespacial Modelado y recreación virtual en Catia V5 de un motor de 8 cilindros en V Autor: Alejandro Ortega Fernández Tutor: Manuel Morato Moreno Dpto. de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 v Proyecto Fin de Grado: Modelado y recreación virtual en Catia V5 de un motor de 8 cilindros en V Autor: Alejandro Ortega Fernández Tutor: Manuel Morato Moreno El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2013 El Secretario del Tribunal vii Resumen Este documento refleja el modelado 3D en Catia V5 de un motor de combustión interna de 8 cilindros de 132 𝑐𝑚3 en V con carburador doble con el fin conseguir un conjunto totalmente funcional. Para contextualizar el proyecto, se realiza una introducción sobre los motores de combustión y su evolución hasta la actualidad. Se explican las partes y componentes más relevantes del motor de combustión, así como el funcionamiento del ciclo Otto de cuatro tiempos. Además, se presentan los distintos tipos de configuración y sus ventajas y desventajas para posteriormente contextualizar el motor de combustión interna V8. Seguidamente se explican y contextualizan los softwares usados para el diseño y renderización del proyecto, describiendo brevemente su funcionamiento. El grueso del documento pretende desarrollar cada componente del motor, basado en planos y haciendo un seguimiento paso a paso del diseño. Tras esto se ensamblan los subconjuntos, culminando en un ensamblaje completo del motor. Además, se utiliza un software especializado en renderización 3D para conseguir acabados realistas en los resultados de cada componente, subconjunto y ensamblaje global. Posteriormente se realiza la simulación del movimiento del mecanismo. Por último, se reflexiona sobre el resultado y se proponen posibles mejoras del proyecto. ix Abstract This document reflects the 3D modelling in Catia V5 of an 8-cylinder 132 𝑐𝑚3 V-type internal combustion engine with twin carburettor to achieve a fully functional assembly. To contextualize the project, an introduction to combustion engines and their evolution up to present is given. The most relevant parts and components of the combustion engine are explained, as well as how the four-stroke Otto cycle works. Furthermore, the different configurations and their advantages and disadvantages are presented, followed by the contextualization of the V8 internal combustion engine. The software used for the design and rendering of the project is then explained and contextualized, briefly describing how it works. The bulk of the document aims to develop each component of the engine, based on drawings and following the design step by step. After this, the subassemblies are assembled, culminating in a complete assembly of the engine. In addition, specialized 3D rendering software is used to achieve a realistic finished result for each component, subassemblies and overall assembly. Subsequently, the movement of the mechanism is simulated. Finally, the result is reflected upon and possible improvements to the project are proposed. Figura 3. 11 Ejemplo de árbol del módulo "Assembly Design" 18 Figura 3. 12 Insertar un componente a un ensamblaje 18 Figura 3. 13 Ejemplo de restricción "Coincidence" 19 Figura 3. 14 Ejemplo de restricción "Contact" 19 Figura 3. 15 Ejemplo de restricción "Offset" 20 Figura 3. 16 Ejemplo de restricción "Angle" 20 Figura 3. 17 Herramientas del módulo “DMU Kinematics” 21 Figura 3. 18 Herramientas del módulo "Kinematics Joints" 21 Figura 3. 19 Herramientas del módulo "DMU Generic Animation" 22 Figura 3. 20 Renderizado 3D creado con Catia V5 22 Figura 3. 21 Renderizado creado por Keyshot 6.0 23 Figura 3. 22 Catálogo de materiales de Keyshot 6.0 23 Figura 3. 23 Catálogo de texturas de Keyshot 6.0 24 Figura 3. 24 Interfaz de Keyshot 6.0 24 Figura 3. 25 Barra de herramientas superior de Keyshot 6.0 25 Figura 3. 26 Barra de pestañas inferior de Keyshot 6.0 25 Figura 3. 27 Pestaña de "Proyecto" de Keyshot 6.0 25 Figura 3. 28 Importar archivo y ajuste de posición 26 Figura 3. 29 Añadir material al componente 26 Figura 3. 30 Configuración de la iluminación 26 Figura 3. 31 Renderizar imagen 27 Figura 3. 32 Resultado final del proceso de renderizado 27 Figura 4. 1 Bill of material (1) 28 Figura 4. 2 Bill of material (2) 29 Figura 4. 3 Dimensiones generales del motor 29 Figura 4. 4 Ignition Timing 30 Figura 4. 5 Planos P01 y P02 30 Figura 4. 6 Rib_1, P01 31 Figura 4. 7 Pad_1 y Pocket_1, P01 31 Figura 4. 8 Part 01 31 Figura 4. 9 Rib_1, P02 32 Figura 4. 10 Pocket_1 y Pocket_2, P02 32 Figura 4. 11 Part 02 32 Figura 4. 12 Plano P03 33 Figura 4. 13 Rib_1, P03 33 Figura 4. 14 Part 03 34 Figura 4. 15 Plano P04 34 Figura 4. 16 Pad_1 y Hole_1, P04 34 Figura 4. 17 Pad_2 y Chamfer_1, P04 35 xvii Figura 4. 18 Part 04 35 Figura 4. 19 Planos P05 y P06 35 Figura 4. 20 Part 05 36 Figura 4. 21 Part 06 36 Figura 4. 22 Plano P07 36 Figura 4. 23 Pad_1 y Groove_1, P07 37 Figura 4. 24 Hole_1 y Thread_1, P07 37 Figura 4. 25 Part 07 37 Figura 4. 26 Plano P08 38 Figura 4. 27 Part 08 38 Figura 4. 28 Plano P08 38 Figura 4. 29 Part 09 39 Figura 4. 30 Plano Part 08 39 Figura 4. 31 Part 08 39 Figura 4. 32 Plano P12 40 Figura 4. 33 Pad_1 y Groove 1, P12 40 Figura 4. 34 Pocket_1 y Hole_1, P12 40 Figura 4. 35 Pocket_2 y Hole_2, P12 40 Figura 4. 36 Part 12 41 Figura 4. 37 Plano P13 41 Figura 4. 38 Part 13` 41 Figura 4. 39 Plano P14 42 Figura 4. 40 Part 14 42 Figura 4. 41 Plano P15 42 Figura 4. 42 Part 15 43 Figura 4. 43 Plano P16 43 Figura 4. 44 Pad_2 y Hole_2, P16 43 Figura 4. 45 Hole_3 y Circular Pattern_1, P16 44 Figura 4. 46 Hole_5 y Hole_7, P16 44 Figura 4. 47 Part 16 44 Figura 4. 48 Plano 1/5 P18/19 44 Figura 4. 49 Pad_1 y Hole_1, P18/19 45 Figura 4. 50 Plano 2/5 P18/19 45 Figura 4. 51 Plano 4/5 P18/19 45 Figura 4. 52 Hole_2 y Circular Pattern_1, P18/19 46 Figura 4. 53 Hole_3 y Circular Pattern_2, P18/19 46 Figura 4. 54 Plano 5/5 P18/19 46 Figura 4. 55 Pocket_4 y Mirror_1, P18/19 47 Figura 4. 56 Hole_5 y Use Pattern_1, P18/19 47 Figura 4. 57 Plano 3/5 P18/19 47 Figura 4. 58 Hole_9 y Use Pattern_3, P18/19 48 Figura 4. 59 Hole_12 y Use Pattern_7, P18/19 48 Figura 4. 60 Split_1 y Split_2, P18/19 48 Figura 4. 61 Part 18 49 Figura 4. 62 Part 19 49 Figura 4. 63 Plano P20 49 Figura 4. 64 Pad_3 y Draft_1, P20 50 Figura 4. 65 Edge Fillet_1 y Hole_2, P20 50 Figura 4. 66 Hole_6 y Circular Pattern_1, P20 50 Figura 4. 67 Part 20 50 Figura 4. 68 Plano P21 51 Figura 4. 69 Pad_1 y Pocket_1, P21 51 Figura 4. 70 Pad_3 y Pad_4, P21 51 Figura 4. 71 Hole_1 y Chamfer_2, P21 52 Figura 4. 72 Part 21 52 Figura 4. 73 Plano P22 52 Figura 4. 74 Pad_1 y Pocket_1, P22 53 Figura 4. 75 Pad_3 y Hole_1, P22 53 Figura 4. 76 Hole_2 y Hole_3, P22 53 Figura 4. 77 Part 22 53 Figura 4. 78 Plano P23 54 Figura 4. 79 Pad_1 y Pocket_2, P23 54 Figura 4. 80 Pad_2 y Hole_3, P23 54 Figura 4. 81 Hole_4 y Chamfer_1, P23 55 Figura 4. 82 Part 23 55 Figura 4. 83 Plano P24 55 Figura 4. 84 Pad_1 y Pocket_1, P24 56 Figura 4. 85 Pocket_2 y Pocket_3, P24 56 Figura 4. 86 Pocket_4 y Thread_1, P24 56 Figura 4. 87 Pad_3 y Hole_1, P24 56 Figura 4. 88 Pocket_5 y Chamfer_2, P24 57 Figura 4. 89 Part 24 57 Figura 4. 90 Plano P25 57 Figura 4. 91 Part 25 58 Figura 4. 92 Shaft_1, P26 58 Figura 4. 93 Circular Pattern_1 y Shaft_2, P26 58 Figura 4. 94 Part 26 59 xix Figura 4. 95 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P27 59 Figura 4. 96 Part 27 59 Figura 4. 97 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P28 60 Figura 4. 98 Part 28 60 Figura 4. 99 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P29 60 Figura 4. 100 Part 29 61 Figura 4. 101 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P30 61 Figura 4. 102 Part 30 61 Figura 4. 103 Shaft_1, P31 62 Figura 4. 104 Circular Pattern_1 y Shaft_2, P31 62 Figura 4. 105 Part 31 62 Figura 4. 106 Plano P32 63 Figura 4. 107 Pad_1 y Hole_2, P32 63 Figura 4. 108 Hole_3 y Mirror_1, P32 63 Figura 4. 109 Part 32 64 Figura 4. 110 Plano P33 64 Figura 4. 111 Pad_1 y Pocket_1, P33 64 Figura 4. 112 Pocket_2 y Pocket_3, P33 65 Figura 4. 113 Hole_1 y Use Patter_1, P33 65 Figura 4. 114 Hole_2 y Pocket_4, P33 65 Figura 4. 115 Part 33 65 Figura 4. 116 Plano P35 66 Figura 4. 117 Part 35 66 Figura 4. 118 Plano P36 66 Figura 4. 119 Pad_1 y Pad_2, P36 67 Figura 4. 120 Pad_3 y Pad_4, P36 67 Figura 4. 121 Hole_1 y Hole_2, P36 67 Figura 4. 122 Part 36 67 Figura 4. 123 Part 37 68 Figura 4. 124 Plano P38 68 Figura 4. 125 Pad_1 y Hole_1, P38 68 Figura 4. 126 Hole_2 y Pocket_1, P38 69 Figura 4. 127 Part 38 69 Figura 4. 128 Plano P39 69 Figura 4. 129 Pad_1 y Groove_1, P39 70 Figura 4. 130 Pocket_1 y Pocket_2, P39 70 Figura 4. 131 Hold_2 y Hold_4, P39 70 Figura 4. 132 Part 39 70 Figura 4. 133 Part 40 71 Figura 4. 134 Componente diseñado con "Remove" para mantener la rosca, P41 71 Figura 4. 135 Part 41 71 Figura 4. 136 Componente diseñado con "Remove" para mantener la rosca, P42 72 Figura 4. 137 Part 42 72 Figura 4. 138 Plano P55 72 Figura 4. 139 Groove_1 y Hole_1, P55 73 Figura 4. 140 Part 55 73 Figura 4. 141 Plano P56 73 Figura 4. 142 Shaft_1 y Hole_1, P56 74 Figura 4. 143 Hole_3 y Circular Pattern_1, P56 74 Figura 4. 144 Part 56 74 Figura 4. 145 Plano P57 74 Figura 4. 146 Shaft_1, P57 75 Figura 4. 147 Part 57 75 Figura 4. 148 Part 58 75 Figura 4. 149 Plano P59 76 Figura 4. 150 Pad_1 y Pad_2, P59 76 Figura 4. 151 Hole_1 y Hole_3, P59 76 Figura 4. 152 Part 59 77 Figura 4. 153 Plano P61 77 Figura 4. 154 Pad_1 y Groove_1, P61 77 Figura 4. 155 Hole_1 y Hole_3, P61 78 Figura 4. 156 Part 61 78 Figura 4. 157 Plano P62/63 78 Figura 4. 158 Part 62 79 Figura 4. 159 Part 63 79 Figura 4. 160 Plano P64/65 79 Figura 4. 161 Part 64 80 Figura 4. 162 Part 65 80 Figura 4. 163 Part 66 80 Figura 4. 164 Part 67 80 Figura 4. 165 Referencia de dientes de la correa 81 Figura 4. 166 Part 68 81 Figura 4. 167 Plano P69 81 Figura 4. 168 Componente 3D de tiendas especializadas, P69 82 Figura 4. 169 Pad_1 y Shaft_1, P69 82 Figura 4. 170 Pad_4 y Hole_1, P69 82 Figura 4. 171 Part 69 83 xxi Figura 4. 172 Plano P70 83 Figura 4. 173 Componente 3D de tiendas especializadas, P70 83 Figura 4. 174 Pad_1 y Shaft_1, P70 84 Figura 4. 175 Pocket_1 y Hole_1, P70 84 Figura 4. 176 Part 70 84 Figura 4. 177 Plano P71 85 Figura 4. 178 Pad_1 y Shaft_1, P71 85 Figura 4. 179 Hole_1 y Hole_3, P71 85 Figura 4. 180 Part 71 86 Figura 4. 181 Plano P72 86 Figura 4. 182 Part 72 86 Figura 4. 183 Plano 1/3 P73 87 Figura 4. 184 Pad_1 y Pocket_1, P73 87 Figura 4. 185 Plano 2/3 P73 87 Figura 4. 186 Groove_1 y Hole_1, P73 88 Figura 4. 187 Pocket_2 y Hole_6, P73 88 Figura 4. 188 Hole_11 y Hole_12, Part 73 88 Figura 4. 189 Hole_16 y Hole_18, P73 88 Figura 4. 190 Plano 3/3 P73 89 Figura 4. 191 Hole_19 y Pocket_4, P73 89 Figura 4. 192 Part 73 89 Figura 4. 193 Plano P74 90 Figura 4. 194 Part 74 90 Figura 4. 195 Part 75 90 Figura 4. 196 Plano P76 91 Figura 4. 197 Part 76 91 Figura 4. 198 Plano P77 91 Figura 4. 199 Part 77 92 Figura 4. 200 Plano ensamblaje “Inlet Manifold Complete, explanation left” 92 Figura 4. 201 Árbol de ensamblaje del "Inlet Manifold Left” 93 Figura 4. 202 Renderizado "Inlet Manifold Left" 93 Figura 4. 203 Renderizado "Inlet Manifold Right" 94 Figura 4. 204 Plano ensamblaje "Crank Case Cap" 94 Figura 4. 205 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje “Crank Case Cap” 95 Figura 4. 206 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Crank Case Cap" 95 Figura 4. 207 Renderizado "Crank Case Cap" 95 Figura 4. 208 Plano ensamblaje "Crank" 96 Figura 4. 209 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje "Crank" 96 Figura 4. 210 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Crank 96 Figura 4. 211 Renderizado "Crank" 97 Figura 4. 212 Plano ensamblaje "Camshaft, left" 97 Figura 4. 213 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje "Camshaft, left" 98 Figura 4. 214 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Camshaft, left” 98 Figura 4. 215 Renderizado "Camshaft, left" 98 Figura 4. 216 Plano ensamblaje "Camshaft, right" 99 Figura 4. 217 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje "Camshaft, right" 99 Figura 4. 218 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Camshaft, right" 99 Figura 4. 219 Renderizado "Camshaft, right" 100 Figura 4. 220 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje "Crank Case" 100 Figura 4. 221 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Crank Case" 100 Figura 4. 222 Secuencias 5 y 6 de ensamblaje "Crank Case" 101 Figura 4. 223 Renderizado secuencial "Crank Case" 101 Figura 4. 224 Renderizado "Crank Case" 101 Figura 4. 225 Secuencias 1 y 2 ensamblaje V8 102 Figura 4. 226 Secuencias 3 y 4 ensamblaje V8 102 Figura 4. 227 Secuencias 5 y 6 ensamblaje V8 102 Figura 4. 228 Secuencias 7 y 8 ensamblaje V8 103 Figura 4. 229 Ensamblaje V8 103 Figura 4. 230 Secuencia 1 y 2 ensamblaje biela-pistón 104 Figura 4. 231 Secuencia 3 y 4 ensamblaje biela-pistón 104 Figura 4. 232 Secuencia 1, 2 y 3 ensamblaje válvula 104 Figura 4. 233 Secuencia 4, 5 y 6 ensamblaje válvula 105 Figura 5. 1 Vista isométrica Catia V5 106 Figura 5. 2 Vista isométrica Keyshot 6.0 106 Figura 5. 3 Vista frontal Catia V5 107 Figura 5. 4 Vista frontal Keyshot 6.0 107 Figura 5. 5 Vista lateral Catia V5 108 Figura 5. 6 Vista lateral Keyshot 6.0 108 Figura 5. 7 Vista trasera Catia V5 109 Figura 5. 8 Vista trasera Keyshot 6.0 109 Figura 5. 9 Vista en planta Catia V5 110 Figura 5. 10 Vista en planta Keyshot 6.0 110 Figura 6. 1 Módulos Catia V5/DMU Kinematics 111 Figura 6. 2 Herramienta Generate CATPart from Product 111 Figura 6. 3 Secuencia 1: Restricciones rígidas del movimiento 112 Figura 6. 4 Secuencia 2: Restricción 1 de engranaje 112 Figura 6. 5 Secuencia 3: Restricción 2 de engranaje 113 xxiii Figura 6. 6 Secuencia 4: Restricción de revolución cigüeñal-biela 113 Figura 6. 7 Secuencia 5: Restricción cilíndrica biela-pistón 114 Figura 6. 8 Secuencia 6: Restricción cilíndrica pistón-bloque motor 114 Figura 6. 9 Secuencia 7: Restricción cilíndrica válvula-bloque motor 115 Figura 6. 10 Secuencia 8: Restricción de deslizamiento árbol de levas-válvula 115 Figura 6. 11 Simulación del mecanismo 116 Figura 6. 12 Simulación del mecanismo 116 1 INTRODUCCIÓN 1.1. Objetivo El objetivo del proyecto es el modelado 3D en Catia V5 de un motor de combustión de 8 cilindros en V. Para ello se diseña cada componente para posteriormente ensamblar los subsistemas que conformaran el mecanismo completo. Se tratará de representar con el mayor grado de detalle posible siguiendo los planos. Una vez modelado el motor, se realiza el posterior renderizado de los componentes en Keyshot 6.0 y la simulación del mecanismo en Catia V5. 1.2. Metodología La metodología seguida para la realización del proyecto consiste en: 1. Análisis del sistema completo para conseguir una visión general del problema. 2. Diseño individual de cada componente y marcaje de la existencia de agujeros para tornillos. 3. Ensamblaje del subsistema con sus correspondientes “standards”. 4. Ensamblaje del conjunto completo con sus correspondientes “standards”. 5. Renderizado de los componentes. 6. Simulación virtual del mecanismo. En el ensamblaje varios “standards” no tienen una posición especificada, por lo que se usan los “holes” diseñados en cada componente como referencia. 1.3. Estructura La estructura de este documento consiste en: • Primero se contextualiza el motor de combustión, su evolución en el tiempo, el ciclo de combustión, las partes que lo componen y su categorización. Posteriormente se contextualiza el motor V8 y su aplicación en la aviación. • Segundo se explica el software de diseño utilizado, sus funciones, así como lo correspondiente con el de renderizado. • En tercer lugar, se desarrolla el proceso de modelado de cada componente del motor, su renderizado y su posterior ensamblaje en el conjunto. • Por último, se muestra el resultado final y la cinemática del mecanismo. • Pentacilíndrico: Esta configuración tuvo su auge a mediados de los años 70 en los turismos alemanes. Su configuración es exclusivamente en línea. [9] Figura 2. 11 Motor pentacilíndrico [12] • Hexacilíndrico: Estos suelen estar enfocados en vehículos que requieran más potencia, como camiones o autobuses. En su configuración en línea favorecen notablemente la suavidad en el funcionamiento; sin embargo, también es muy común su versión en “V”. [9] Figura 2. 12 Motor hexacilíndrico [13] • Octocilíndrico: Aparecen en vehículos de competición de gran cilindrara, camiones o vehículos industriales. Presentan un elevado consumo y una fabricación y mantenimiento de grandes costes. Su configuración se limita a las versiones en “V” o “W”. [9] Figura 2. 13 Motor octocilíndrico [9] 9 • Decacilíndrico: Exclusiva de vehículos de competición F1 que requieren de una gran cilindrada y modelos de alta gama. Su configuración en “V” mitiga el problema de la limitación de espacio. [9] Figura 2. 14 Motor decacilíndrico [14] Existen motores con mayor número de cilindros, que se utilizan en vehículos de lujo donde el consumo aumenta radicalmente y en el sector de la marina mercante. [9] Con respecto a las configuraciones en las que se disponen estos cilindros, estas tienen un gran impacto en la actuación del motor. Uno de los problemas más importantes a la hora de diseñar un motor de combustión interna son las vibraciones que este genera, ya que aparte de afectar a la comodidad, puede causar la destrucción de los componentes internos del motor. [15] Por ello, las configuraciones equilibradas usadas en la industria son: • Configuración en línea: En esta configuración los cilindros se disponen uno detrás de otro en fila paralelos entre sí. Es la configuración más común debido a su bajo coste de fabricación y mantenimiento. [9][16][17] El hecho de que estén todos los pistones en línea hace que sólo requiera de una cabeza de cilindros con su árbol de levas y bancada, consiguiendo una mayor simplicidad del mecanismo. Las fuerzas primarias de los pistones promueven el balance del motor reduciendo así las vibraciones. [9][16][17] Figura 2. 15 Motor en línea [18] • Configuración Bóxer: Esta disposición consiste en disponer los cilindros en dos bancadas enfrentadas paralelas entre sí, unidas por un único cigüeñal. Esta configuración se caracteriza por tener un centro de gravedad más bajo que ninguna otra, lo que genera una mayor estabilidad y control en curva en el vehículo. [9][16][17] Con respecto a la generación de vibraciones, estos motores se autoequilibran dinámicamente de forma natura, al estar los pistones enfrentados a pares estos contrarrestan la energía que generan. Son motores más suaves y armoniosos. Requieren de un mayor mantenimiento. [9][16][17] Figura 2. 16 Motor Bóxer [17] • Configuración en V: En esta configuración los cilindros están posicionados formando un ángulo generalmente de 90º, al ser el ángulo que permite la mayor compensación y por tanto un menor grado de vibración. Presenta menores vibraciones que los motores en línea. [9][16][17] El fin de estos motores es conseguir una mayor cilindrada aumentando el número de cilindros sin penalizar el espacio ocupado por el motor. Por contra, estos motores tienen una mayor complejidad mecánica y de mantenimiento al tener dos bancadas con sus respectivos árboles de levas. [9][16][17] Figura 2. 17 Motor en V [16] • Configuración en W: La configuración en “W” es una evolución de la anterior, siendo una combinación de dos motores en “V” en tres o cuatro bancadas de cilindros y un único cigüeñal. Presenta un menor ángulo entre pistones que la configuración en “V” para reducir el espacio ocupado. [9][16][17] Su principal ventaja es la capacidad de transmitir una gran cantidad de potencia con notable suavidad y sin vibraciones. Son motores muy complejos mecánicamente, por lo que su precio aumenta considerablemente al igual que los gastos de mantenimiento. [9][17] Figura 2. 18 Motor en W [19] 11 • Configuración radial: En este caso los cilindros se disponen de forma radial alrededor del cigüeñal. Dado su diseño, son motores usados principalmente en aviación. [9][17] Figura 2. 19 Motor radial [20] 2.5. El motor de combustión interna V8 A principios del siglo XX, cuando los avances en el diseño de motores estaban en su apogeo, los motores evolucionaban a una mayor capacidad de litros y un mayor número de cilindros sin importar las limitaciones marcadas por el resto de los sistemas. Sin embargo, el crecimiento de la capacidad de producción y la necesidad de reducir el coste de producción hizo que los fabricantes fijaran unas cilindradas optimas. [21] El problema más importante para resolver fue la simplificación del motor para reducir los costes de producción y mantenimiento. El motor en línea es el más simple de todo; no obstante, a la hora de alcanzar grandes cilindradas, un número grande de cilindros en línea sería incapaz de ser implementado en un automóvil, por lo que para acotar las dimensiones del motor se decidió “cortarlo” por la mitad y usar dos bancadas que funcionaran para un mismo cigüeñal. Los ángulos más comunes en este tipo de motores son de 60º o 90º, debido a que son las configuraciones más fáciles de equilibrar para reducir al mínimo la generación de vibraciones comentada en el apartado anterior. [21] El primer motor en “V”, un “V-twin” de dos cilindros, fue diseñado por Wilhelm Maybach y se usó en el automóvil Daimler Stahlradwagen de 1889. [22] El primer motor V8 se fabricó en 1903, en forma del motor “Antoinette” diseñado por Léon Levavasseur para barcos y aviones de carreras. Fue en 1932 cuando Ford Motor Company y Chrysler desarrollaron un motor V8 capaz de ser incluido en automóviles fabricados en serie, este sería el “Flathead V8” o “V8 Ford”. [22][23] Figura 2. 20 Motor V8 Antoinette [24] El siguiente hito en la historia de los motores V8 ocurrió en 1955, cuando se fabricó el más grande montado hasta la fecha, el cual incluía un nuevo tipo de válvula que se sigue implementando en los V8 actuales. [23] En aviación, uno de los motores más importantes en la historia de la Primera Guerra Mundial fue el Hispano- Suiza V8, un motor de carácter aeronáutico fabricado en España por el ingeniero suizo Mark Birkgit. Se testeó por primera vez en vuelo en un biplano “Barrón Flecha”. [25] Figura 2. 21 Motor Hispano-Suiza V8 a 90º [25] 13 3 SOFTWARE 3.1. Catia V5 Un software CAD (computer-aided design), o dibujo y diseño asistido por ordenador CADD (computer-aided design and drafting), es la tecnología con la que se desarrolla un proceso automatizado para el diseño y la documentación técnica sustituyendo a la implementación manual. Principalmente existen dos tipos de programas de modelado, los correspondientes al diseño 2D y los de diseño 3D. [26][27] Algunos de los softwares más utilizados en la industria son: • Catia: Desarrollado por Dassault Systèmes fue lanzado en 1977 con su principal foco en la industria aeronáutica para sus propias necesidades de Dassault Aviation. Es el software más usado en la industria aeroespacial por su gran capacidad para trabajar con superficies; no obstante, también puede implementarse en el diseño de productos. Tiene capacidades de simulación y modelado 3D, por lo que es utilizado en sectores de ingeniería mecánica, eléctrica, diseño y sistemas. [29] • SolidWorks: Software desarrollado por SolidWorks Corp., empresa filial de Dassault Systèmes, cuyo lanzamiento sucedió en 1995. Principalmente utilizado en el diseño de componentes industriales. Software práctico y detallado, especialmente en curvaturas. [28][30] • AutoCAD: Desarrollado por Autodesk y lanzado en 1982 es uno de los pioneros en softwares de diseño. Ampliamente conocido y utilizado; sin embargo, no es el más utilizado en modelado 3D debido a su lenta curva de aprendizaje. [28] • SolidEdge: En 1996 la compañía Itergraph lazó este software que, hoy en día, le pertenece a Siemens. Se caracteriza por su potencia y por su versatilidad de diseño, ya que es capaz de adaptar dos metodologías de diseño como son la manera tradicional trabajando con el árbol de operaciones y una más innovadora que se basa en la tecnología Síncrona, que permite diseñar y modificar sin árbol de operaciones, siendo el propio sistema quien decide los parámetros a modificar. [31] Para este proyecto se ha decidido trabajar con el software Catia V5 debido a que es uno de los softwares comúnmente más utilizados en la industria y para poner en práctica los conocimientos de diseño aprendidos en el grado, concretamente en la asignatura de “Diseño y fabricación asistidos por ordenador”, en la cual el alumno debe aprender el manejo de este software. La versión utilizada es la V5R19 de Catia. Los módulos con los que se ha desarrollado el proyecto son: • “Mechanical Design/Part Design” para la modelación de las piezas mecánicas del conjunto. • “Mechanical Design/Assembly Design” para el ensamblaje de los distintos subconjuntos y el modelo final. • “Digital Mockup/DMU Kinematics” para la recreación virtual de la cinemática. El software Catia V5 se desarrolló con el propósito de crear el avión de combate Mirage, de la empresa Avions Marcel Dassault. [32] Posteriormente se comercializó para la industria y actualmente es uno de los softwares principales en varios sectores: • Aeronáutico: Además de la propia compañía Avions Marcel Dassault, Boeing se hizo con los servicios del software para diseñar sus aviones Boeing 777 y Boeing 787. Las empresas Airbus y Embraer también trabajan con este software para desarrollar sus productos. [29] • Automovilístico: Compañías como BMW, Audi, Porsche o Jaguar utilizan Catia para diseñar la estructura y carrocería de sus vehículos. [29] • Naval: Dadas las implementaciones relacionadas con el sector que Dassault Systèmes ha implementado en su software, este se ha comenzado a implementar en esta industria. El submarino clase Virginia de la armada de los Estados Unidos ha sido diseñado con él. [29] 3.1.1 Mechanical Design/Part Design El módulo Part Design es utilizado para la creación de sólidos. Se describen brevemente sus funciones. • Skecth : Con esta herramienta podemos diseñar perfiles y geometrías en dos dimensiones, que serán la base para la modelación 3D. Las herramientas más utilizadas son: Figura 3. 1 Herramientas del módulo "Sketch" • Constraint defined in dialog box : Esta ventana nos permite restringir la geometria. Figura 3. 2 Constraint definition • Constraint : Permite restringir dimensionalmente la geometría. Figura 3. 3 Ejemplo de uso del "Constraint Definition" 15 Las herramientas de las que se dispone para la creación de geometría dentro del módulo “Profile” son: • Profile : Para formas rectas y circulares. • Predefined Profile : Para perfiles predeterminados. • Circle : Para dibujar círculos según distintas directrices. • Spline : Para splines que sigan puntos predefinidos. • Conic : Dibujo de cónicas. • Line : Para la creación de líneas. • Point : Para la creación de puntos En el módulo “Operation” aparecen las siguientes funciones: • Corner /Chamfer : Convierte las esquinas en redondeos/chaflanes. • Relimitation : Donde se encuentran las herramientas de “Trim” , “Break” y “Quick Trim” con las cuales se pueden interseccionar elementos para fusionarlos. • Transformation : Herramientas para transformar la geometría, ya sea aplicandole simetría, trasladando, girando o escalándola. • 3D Geometry : Con ellas podemos proyectar geometrías. Con respecto a la generación de sólidos, encontramos las siguientes funciones: • Pad : Con él se puede extruir la geometría de perfiles cerrados según distintos límites. Figura 3. 4 Ejemplo de “Pad” • Pocket : Permite restar material partiendo de un perfil cerrado. La contraparte de la función “Pad”. Figura 3. 5 Ejemplo de “Pocket” • Shaft : Crea un sólido de revolución a partir de un perfil cerrado. Figura 3. 6 Ejemplo de "Shaft" • Groove : El opuesto a “Shaft”, permite restar un sólido de revolución a partir de un perfil cerrado. Figura 3. 7 Ejemplo de "Groove" 17 • Hole : Este comando permite hacer agujeros en el sólido. Para ello se selecciona la cara donde se ubica el agujero y se posiciona el centro de este. Esta opción está pensada principalmente para taladros ya que permite muchas opciones de acabados y roscas. Figura 3. 8 Ejemplo de "Hole" • Rib : Permite crear un sólido haciendo que un perfil cerrado siga una determinada geometría abierta. Figura 3. 9 Ejemplo de "Rib" • Slot : El contrario a “Rib”, permite eliminar un sólido de revolución. Figura 3. 10 Ejemplo de “Slot” Figura 3. 23 Catálogo de texturas de Keyshot 6.0 3.2.1. Interfaz del software Se describirá la interfaz del programa y las funciones más usadas. La interfaz se divide en cuatro principales sectores repartidos en los laterales de la pantalla. Figura 3. 24 Interfaz de Keyshot 6.0 25 En la parte superior se encuentran las herramientas destinadas a las opciones generales del renderizado, desde la pestaña de “Archivo” para importar o guardar un archivo hasta las opciones de “Edición”, “Entorno”, “Iluminación”, “Cámara” … Donde se encuentran las opciones necesarias para el entorno del proyecto como si de un set de cine se tratara. Por debajo se ubican las herramientas de posicionamiento del componente como son “Caída de Cámara”, “Pan Camera”, “Rodar Cámara”, “Perspectiva, “Añadir Cámara” … Figura 3. 25 Barra de herramientas superior de Keyshot 6.0 Con respecto a la barra de pestañas inferior, se encuentran la secuencia de operaciones a realizar para conseguir el renderizado del proyecto. Figura 3. 26 Barra de pestañas inferior de Keyshot 6.0 • Importar: En esta pestaña se importan, añaden y actualizan las geometrías y elementos prediseñados. Es compatible con archivos “.CATPArt”, “.stp”, “.model”, “.igs”… • Librería: Esta pestaña contiene el catálogo de materiales, colores, texturas, entornos y respaldos propios del software, sin necesidad de integrar ningún paquete externo. • Proyecto: En esta pestaña se configura todo lo referente a la escena donde se va a ubicar la pieza como se ha comentado anteriormente con la “Figura 3. 22”. Figura 3. 27 Pestaña de "Proyecto" de Keyshot 6.0 ▪ Escena: Contiene información sobre los elementos que aparecen en la escena, un árbol de escena para gestionarlos y las propiedades del elemento o conjunto de ellos. [35] ▪ Material: Contiene las propiedades del material a asignar como pueden ser la rugosidad, textura o etiquetas. [35] ▪ Entorno: Pestaña donde se controlan los ajustes de imagen, así como el fondo y el suelo de la escena. [35] ▪ Iluminación: Pestaña donde se controla la interpretación de la iluminación de la escena y se configuran las fuentes de luz. [35] ▪ Imagen: Controla la resolución, brillo, efectos y región de la imagen. [35] • Animación: En esta pestaña se configuran patrones de movimiento para la animación de los componentes. 3.2.2. Proceso de renderizado Para el proceso de renderizado se ha seguido una metodología siguiendo las pestañas de la “Figura 3. 23” de manera secuencial para cada componente y para el ensamblaje completo. 1. Importar el archivo “.CATPart” y ajustar su posición. Figura 3. 28 Importar archivo y ajuste de posición 2. Aplicar material: Se arrastra el material al componente. Figura 3. 29 Añadir material al componente 3. Configurar la iluminación: Normalmente para un renderizado estándar se deja la configuración por defecto. Figura 3. 30 Configuración de la iluminación 27 4. Renderizar: Renderizado, guardado y obtención del resultado final. Figura 3. 31 Renderizar imagen Figura 3. 32 Resultado final del proceso de renderizado 4 PROCESO DE MODELADO Y RENDERIZADO En esta sección se describirá todo el proceso de modelado de las piezas, así como el ensamblaje de los subconjuntos y ensamblaje final, además de mostrar el resultado del renderizado. Para ello se mostrará el modelado de las piezas en orden de aparición en la lista de partes y se procederá al ensamblaje del subconjunto cuando se hayan representado todos los componentes correspondientes. Dado que muchas de las piezas tienen un alto grado de modelado, para simplificar la redacción del proyecto se omitirá la explicación escrita del proceso. En su defecto, se presentará el proceso con la secuencia de imágenes correspondiente a las operaciones realizadas. El conjunto de planos es de CAD+Modelltechnik Jung. [36] El BOM o “Bill of materials” del motor está compuesto por: • “Drawing parts” o componentes a modelar, donde se partirá de unos planos detallados con todas las vistas y las dimensiones necesarias para su diseño. Además, aparecerán anotaciones adicionales en los casos en los que sea necesario. • “Standard parts”, las cuales se conseguirán principalmente de la biblioteca de Catia V5 en el caso de tornillos y elementos de unión. En el caso de los “shims” se partirá de un diseño proveniente de planos proporcionados por empresas especializadas. • “Company Parts”, representan componentes prefabricados producidos por empresas especializadas. En este caso señalaremos los componentes que han sido diseñados sin la utilización de planos y los que no por falta de referencias y porque no se ha considerado en el alcance del proyecto. Los componentes no diseñados y que hayan sido obtenidos de la biblioteca o de alguna página de comercialización de componentes se añadirán en el anexo al final de documento. Figura 4. 1 Bill of material (1) 29 Figura 4. 2 Bill of material (2) Los planos también cuentan con vistas de los ensamblajes de los subsistemas y la señalización de los componentes utilizados en cada uno, así como de dimensiones para el perfecto ensamblaje de estos. El número total de piezas que componen el motor es de 454 piezas. Figura 4. 3 Dimensiones generales del motor Figura 4. 4 Ignition Timing El proceso de modelado de todos los componentes se ha realizado partiendo de un “Geometrical Set” de “Construcción” donde se han diseñado todas las geometrías necesarias para la creación de sólidos. 4.1. Diseño de partes y renderizado Figura 4. 5 Planos P01 y P02 31 4.1.1 Part 01, inlet manifold Figura 4. 6 Rib_1, P01 Figura 4. 7 Pad_1 y Pocket_1, P01 Figura 4. 8 Part 01 4.1.2 Part 02, inlet manifold Figura 4. 9 Rib_1, P02 Figura 4. 10 Pocket_1 y Pocket_2, P02 Figura 4. 11 Part 02 33 4.1.3 Part 03, exhaust manifold Figura 4. 12 Plano P03 Figura 4. 13 Rib_1, P03 4.1.10 Part 12, piston Figura 4. 32 Plano P12 Figura 4. 33 Pad_1 y Groove 1, P12 Figura 4. 34 Pocket_1 y Hole_1, P12 Figura 4. 35 Pocket_2 y Hole_2, P12 41 Figura 4. 36 Part 12 4.1.11 Part 13, piston pin cup Figura 4. 37 Plano P13 Figura 4. 38 Part 13` 4.1.12 Part 14, piston pin Figura 4. 39 Plano P14 Figura 4. 40 Part 14 4.1.13 Part 15, piston ring Figura 4. 41 Plano P15 43 Figura 4. 42 Part 15 4.1.14 Part 16, crank case cap, back part Figura 4. 43 Plano P16 Figura 4. 44 Pad_2 y Hole_2, P16 Figura 4. 45 Hole_3 y Circular Pattern_1, P16 Figura 4. 46 Hole_5 y Hole_7, P16 Figura 4. 47 Part 16 4.1.15 Part 18/19, crank case top/bottom part Figura 4. 48 Plano 1/5 P18/19 45 Figura 4. 49 Pad_1 y Hole_1, P18/19 Figura 4. 50 Plano 2/5 P18/19 Figura 4. 51 Plano 4/5 P18/19 Figura 4. 52 Hole_2 y Circular Pattern_1, P18/19 Figura 4. 53 Hole_3 y Circular Pattern_2, P18/19 Figura 4. 54 Plano 5/5 P18/19 47 Figura 4. 55 Pocket_4 y Mirror_1, P18/19 Figura 4. 56 Hole_5 y Use Pattern_1, P18/19 Figura 4. 57 Plano 3/5 P18/19 Figura 4. 58 Hole_9 y Use Pattern_3, P18/19 Figura 4. 59 Hole_12 y Use Pattern_7, P18/19 Figura 4. 60 Split_1 y Split_2, P18/19 49 Figura 4. 61 Part 18 Figura 4. 62 Part 19 4.1.16 Part 20, crank case, front part Figura 4. 63 Plano P20 Figura 4. 84 Pad_1 y Pocket_1, P24 Figura 4. 85 Pocket_2 y Pocket_3, P24 Figura 4. 86 Pocket_4 y Thread_1, P24 Figura 4. 87 Pad_3 y Hole_1, P24 57 Figura 4. 88 Pocket_5 y Chamfer_2, P24 Figura 4. 89 Part 24 4.1.21 Part 25, crank bolt Figura 4. 90 Plano P25 Figura 4. 91 Part 25 4.1.22 Part 26, bearing, 04x13x5-624 Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.1] Figura 4. 92 Shaft_1, P26 Figura 4. 93 Circular Pattern_1 y Shaft_2, P26 59 Figura 4. 94 Part 26 4.1.23 Part 27, bearing, 05x13x5-695 Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.2] Figura 4. 95 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P27 Figura 4. 96 Part 27 4.1.24 Part 28, bearing, 30x42x7-61806 Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.3] Figura 4. 97 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P28 Figura 4. 98 Part 28 4.1.25 Part 29, bearing, 12x28x8-6001-Z Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.4] Figura 4. 99 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P29 61 Figura 4. 100 Part 29 4.1.26 Part 30, bearing, 15x32x9-6002 Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.5] Figura 4. 101 Shaft_1 y Circular Pattern_1, P30 Figura 4. 102 Part 30 4.1.27 Part 31, bearing, F08x16x5-668 (with flange) Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.6] Figura 4. 103 Shaft_1, P31 Figura 4. 104 Circular Pattern_1 y Shaft_2, P31 Figura 4. 105 Part 31 63 4.1.28 Part 32, bearing support, camshaft Figura 4. 106 Plano P32 Figura 4. 107 Pad_1 y Hole_2, P32 Figura 4. 108 Hole_3 y Mirror_1, P32 Figura 4. 109 Part 32 4.1.29 Part 33, assembly bracket Figura 4. 110 Plano P33 Figura 4. 111 Pad_1 y Pocket_1, P33 65 Figura 4. 112 Pocket_2 y Pocket_3, P33 Figura 4. 113 Hole_1 y Use Patter_1, P33 Figura 4. 114 Hole_2 y Pocket_4, P33 Figura 4. 115 Part 33 4.1.37 Part 42, hexagon socket set screw Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.8] Figura 4. 136 Componente diseñado con "Remove" para mantener la rosca, P42 Figura 4. 137 Part 42 4.1.38 Part 55, tension pulley Figura 4. 138 Plano P55 73 Figura 4. 139 Groove_1 y Hole_1, P55 Figura 4. 140 Part 55 4.1.39 Part 56, spinner Figura 4. 141 Plano P56 Figura 4. 142 Shaft_1 y Hole_1, P56 Figura 4. 143 Hole_3 y Circular Pattern_1, P56 Figura 4. 144 Part 56 4.1.40 Part 57, valves Figura 4. 145 Plano P57 75 Figura 4. 146 Shaft_1, P57 Figura 4. 147 Part 57 4.1.41 Part 58, valve spring, 8.8x0.8x14.5 Figura 4. 148 Part 58 4.1.42 Part 59, valve cap Figura 4. 149 Plano P59 Figura 4. 150 Pad_1 y Pad_2, P59 Figura 4. 151 Hole_1 y Hole_3, P59 77 Figura 4. 152 Part 59 4.1.43 Part 61, adapter for carburettor Figura 4. 153 Plano P61 Figura 4. 154 Pad_1 y Groove_1, P61 Figura 4. 155 Hole_1 y Hole_3, P61 Figura 4. 156 Part 61 4.1.44 Part 62/63, screw connection, inlet/outlet manifold Figura 4. 157 Plano P62/63 79 Figura 4. 158 Part 62 Figura 4. 159 Part 63 4.1.45 Part 64/65, axle, for camshaft left/right Figura 4. 160 Plano P64/65 Figura 4. 161 Part 64 Figura 4. 162 Part 65 4.1.46 Part 66, shaft locking clip shim, 3mm Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.9] Figura 4. 163 Part 66 4.1.47 Part 67, shaft locking clip shim, 4mm Este componente se ha diseñado y modificado a partir de planos de tiendas especializadas. [Anexo 2.9] Figura 4. 164 Part 67 4.1.47.1 Part 68, tooth belt, teeth, profil 3M, 513mm Este componente se ha diseñado y modificado a partir de componentes 3D de tiendas especializadas y de las 81 superficies del ensamblaje completo. Figura 4. 165 Referencia de dientes de la correa Figura 4. 166 Part 68 4.1.48 Part 69, toothed belt wheel, 32 teeth, profil 3M Figura 4. 167 Plano P69 Este componente se ha diseñado y modificado a partir de los planos de la Figura 4.167 y de componentes 3D de Figura 4. 186 Groove_1 y Hole_1, P73 Figura 4. 187 Pocket_2 y Hole_6, P73 Figura 4. 188 Hole_11 y Hole_12, Part 73 Figura 4. 189 Hole_16 y Hole_18, P73 89 Figura 4. 190 Plano 3/3 P73 Figura 4. 191 Hole_19 y Pocket_4, P73 Figura 4. 192 Part 73 4.1.53 Part 74, cylinder head, right Este componente presenta simetría respecto a “Part 73, cylinder head, left” [Figura 4.192]. Figura 4. 193 Plano P74 Figura 4. 194 Part 74 4.1.54 Part 75, cylinder head gasket, 34x29x0.2 Figura 4. 195 Part 75 91 4.1.55 Part 76, cylinder liner Figura 4. 196 Plano P76 Figura 4. 197 Part 76 4.1.56 Part 77, busher Figura 4. 198 Plano P77 Figura 4. 199 Part 77 4.2. Ensamblaje de subconjuntos 4.2.1. Inlet Manifold Left Ensamblaje de los componentes P01, P02, P42, P60, P1 y P62. Figura 4. 200 Plano ensamblaje “Inlet Manifold Complete, explanation left” 93 Figura 4. 201 Árbol de ensamblaje del "Inlet Manifold Left” Figura 4. 202 Renderizado "Inlet Manifold Left" 4.1.57 Inlet Manifold Right Presenta simetría respecto al “Inlet manifold left”. [Figura 4.201] Figura 4. 203 Renderizado "Inlet Manifold Right" 4.1.58 Crank Case Cap, back part Ensamblaje de los componentes P04, P07, P09, P16, P26, P29, P31, P34, P40, P45a, P51, P52, P55 y P67. Figura 4. 204 Plano ensamblaje "Crank Case Cap" 95 Figura 4. 205 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje “Crank Case Cap” Figura 4. 206 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Crank Case Cap" Figura 4. 207 Renderizado "Crank Case Cap" 4.1.59 Crank Ensamblaje de los componentes P21, P22, P23, P24, P25, P28, P37, P39, P41, P42, P44, P46, P56, P70 y P77. Figura 4. 208 Plano ensamblaje "Crank" Figura 4. 209 Secuencias 1 y 2 de ensamblaje "Crank" Figura 4. 210 Secuencias 3 y 4 de ensamblaje "Crank 97 Figura 4. 211 Renderizado "Crank" 4.1.60 Camshaft, left Ensamblaje de los componentes P05, P36, P42, P43, P64 y P69. Figura 4. 212 Plano ensamblaje "Camshaft, left" 4.3.1. Detalle ensamblaje biela-pistón Figura 4. 230 Secuencia 1 y 2 ensamblaje biela-pistón Figura 4. 231 Secuencia 3 y 4 ensamblaje biela-pistón 4.3.2. Detalle ensamblaje válvula Figura 4. 232 Secuencia 1, 2 y 3 ensamblaje válvula 105 Figura 4. 233 Secuencia 4, 5 y 6 ensamblaje válvula 5 RESULTADO FINAL Figura 5. 1 Vista isométrica Catia V5 Figura 5. 2 Vista isométrica Keyshot 6.0 107 Figura 5. 3 Vista frontal Catia V5 Figura 5. 4 Vista frontal Keyshot 6.0 Figura 5. 5 Vista lateral Catia V5 Figura 5. 6 Vista lateral Keyshot 6.0 109 Figura 5. 7 Vista trasera Catia V5 Figura 5. 8 Vista trasera Keyshot 6.0 Figura 5. 9 Vista en planta Catia V5 Figura 5. 10 Vista en planta Keyshot 6.0 111 6 CINEMÁTICA DEL MECANISMO Una vez realizado el modelado CAD del conjunto completo y su posterior ensamblado, se procede a desarrollar la simulación cinemática del movimiento. Usaremos el módulo “Digital Mockup/DMU Kinematics” de Catia V5. Figura 6. 1 Módulos Catia V5/DMU Kinematics Como se desarrolló en el “Apartado 3.1.3” el módulo de ensamblaje y el de mecanismos interfieren entre sí, por lo que, tras realizar el ensamblaje completo, se desactivaran todas las restricciones geometrícas realizadas para el montaje. Además, dado que el módulo cinemático trabaja con componentes sólidos, en el caso de haber realizado el ensamblaje global a partir de subensamblajes se deberá convetirlos en únicos componentes sólidos con la función “Generate CATPart from Product” en el módulo “Assembly Design”. Figura 6. 2 Herramienta Generate CATPart from Product Se desarrolla ahora la secuencia de creación del mecanismo a través de restricciones cinemáticas y estáticas. Figura 6. 3 Secuencia 1: Restricciones rígidas del movimiento Con estas restricciones se asegura el posicionamiento rígido de los componentes que no participan en el movimiento del mecanismo. Figura 6. 4 Secuencia 2: Restricción 1 de engranaje Esta restricción permite definir el cigüeñal como par motor del mecanismo y engranarlo con uno de los árboles de levas. 113 Figura 6. 5 Secuencia 3: Restricción 2 de engranaje Con esta restricción relacionamos la rotación de un árbol de levas con el otro, en este caso no se define un componente rotor ya que todo el mecanismo estará condicionado al giro del cigüeñal. Figura 6. 6 Secuencia 4: Restricción de revolución cigüeñal-biela [19] Disponible en: https://www.diariomotor.com/reportajes/motores-w-grupo-volkswagen/ [consulta: Agosto 2023] [20] Disponible en: https://www.motorpasionmoto.com/videos/motor-rotativo-para-aviones-a-partir-de-9- monocilindricos-de-honda-xr600 [consulta: Agosto 2023] [21] Traducción, 2021. “Configuraciones del motor: en línea, en forma de V, plano.” En: idaoffice [en línea]. Disponible en: https://idaoffice.org/es/posts/configuraciones-del-motor-en-linea-en-forma-de-v-plano/ [consulta: Agosto 2023] [22] Disponible en: https://academia-lab.com/enciclopedia/motor-en-v/ [consulta: Agosto 2023] [23] Noelia López, 2016. “Un repaso por la historia del motor V8, ¿nos acompañas?” En: AutoBild [en línea]. Disponible en: https://www.autobild.es/noticias/repaso-por-historia-motor-v8-nos-acompanas-285493 [consulta: Agosto 2023] [24] « Société Antoinette. » Disponible en: https://de.wikipedia.org/wiki/Soci%C3%A9t%C3%A9_Antoinette [consulta : Agosto 2023] [25] AeroHisponoBlog, 2015. “Corazón español: los motores Hispano Suiza de aviación en la Primera Guerra Mundial.” En: AeroHispanoBlog [en línea]. Disponible en: http://www.aerohispanoblog.com/corazon-espanol- los-motores-hispano-suiza-de-aviacion-en-la-primera-guerra-mundial/ [consulta: Agosto 2023] [26] “¿Qué es el software de CAD?” En: Autodesk [en línea]. Disponible: https://www.autodesk.es/solutions/cad-software [consulta: Agosto 2023] [27] “Computer-aided design”. En: Wikipedia [en línea]. Disponible: https://en.wikipedia.org/wiki/Computeraided_design [consulta: Agosto 2023] [28] “AutoCAD”. En: Wikipedia [en línea]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/AutoCAD [consulta: Agosto 2023] [29] “CATIA”. En: Wikipedia [en línea]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/CATIA [consulta: Agosto 2023] [30] “SolidWorks”. En: Wikipedia [en línea]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/SolidWorks [consulta: Agosto 2023] [31] Alicia M., 2020. “Solid Edge, ¿qué características tiene esta solución de modelado 3D?. En: 3Dnatives [en línea]. Disponible en: https://www.3dnatives.com/es/solid-edge-solucion-modelado-021120202/#! [consulta: Agosto 2023] [32] Alicia M., 2020. “CATIA, el software que trasciende la tecnología de diseño CAD” [en línea]. Disponible en: https://www.3dnatives.com/es/catia-software-tecnologia-cad-080720202/ [consulta: Agosto 2023] [33] “6 del mejor software para renderizar su proyecto SolidWorks”. En: Mundowin [en línea]. Disponible en: https://mundowin.com/6-del-mejor-software-para-renderizar-su-proyecto-solidworks/ [consulta: Agosto 2023] [34] “Keyshot – renderizado fotorealista”. En: Pixel Sistemas [en línea]. Disponible en: https://www.pixelsistemas.com/solid-edge/diseno-mecanico/keyshot [consulta: Agosto 2023] [35] “Keyshot 8 Manual”. Disponible en: https://media.keyshot.com/manual/KeyShot8_manual_en.pdf [consulta: Agosto 2023] [36] “Construction plans model engines”. En: CAD+Modelltechnik Jung [en línea]. Disponible en: https://www.cad-modelltechnik-jung.de/construction-plans-model-engines.html [consulta: Septiembre 2022] [37] “Cinemática (Kinematic). Definiciones y reglas generales. En: MuchoCatia [en línea]. Disponible: https://www.muchocatia.es/nivel0/man0900-cin-definiciones.html [Consulta: Septiembre 2023] 121 ANEXOS Anexo 1 En este anexo se presentarán los “standards parts” obtenidos de la biblioteca de Catia V5. Anexo 1.1 Part 34 Part 34, nut, M4, DIN 934 Anexo 1.2 Part 43 Part 43, hexagon socket set screw, M4x5, DIN 912 Anexo 1.3 Part 44 Part 44, socket screw, M3x40, DIN 912 Anexo 1.4 Part 45a Part 45a, socket screw, M4x5, DIN 912 123 Anexo 1.5 Part 45 Part 45, socket screw, M4x10, DIN 912 Anexo 1.6 Part 46 Part 46, socket screw, M5x20, DIN 912 Anexo 1.7 Part 47 Part 47, socket screw, M4x12, DIN 912 Anexo 1.8 Part 48 Part 48, socket screw, M4x14, DIN 912 125 Anexo 1.9 Part49 Part 49, socket screw, M4x18, DIN 912 Anexo 1.10 Part 50 Part 50, countersunk socket screw, M3x20, DIN 912 Anexo 1.11 Part 51 Part 51, countersunk socket screw, M4x10, DIN 7991 Anexo 1.12 Part 52 Part 52, countersunk socket screw, M4x12, DIN 7991 127 Anexo 1.13 Part 54 Part 54, countersunk socket pulley, M5x20, DIN 7991 Anexo 2 Anexo 2.1 Part 26 129