Análisis del mecanismo de falla en ANSYS del botón de palanca de cambios en un vehículo automático

Abstract

En el Perú, según datos de la Policía Nacional de Perú, el año 2018 se registraron 90056 accidentes vehiculares, de los cuales el 2.1 % se debieron a fallas mecánicas [1]. Esto recae directamente en la calidad de sus componentes, principalmente los asociados al sistema de transmisión. Por ello, la presente investigación examina el mecanismo de falla por fatiga del botón de la palanca de cambios de un vehículo SUV con transmisión automática. La metodología se apoya con la experimentación de la dureza Shore D del botón y determinación del coeficiente elástico del resorte. El análisis de fatiga del botón fue realizado con ANSYS Workbench. El resultado determinó la falla por fatiga con una vida útil muy corta, equivalente a 458 días hasta la rotura del componente en 5 039 ciclos para un esfuerzo máximo de 3.68 MPa. Finalmente, se redujo el esfuerzo a 1.79 MPa, ampliando la vida del componente hasta 3.95x105 ciclos cuando la geometría de la zona más crítica fue reemplazada por un empalme de 0.3 mm de radio.

In Peru, according to data from the National Police of Peru, in 2018, 90056 vehicle accidents were recorded, of which 2.1% were due to mechanical failures [1]. This falls directly on the quality of its components, mainly those associated with the transmission system. Therefore, the present investigation examines the shift knob button fatigue failure mechanism of an SUV with an automatic transmission. The methodology is supported by the experimentation of Shore D hardness of the button and determining the elastic coefficient of the spring. Button fatigue analysis was performed with ANSYS Workbench. The result determined the fatigue failure with a very short useful life, equivalent to 458 days until the component failure in 5 039 cycles for a maximum stress of 3.68 MPa. Finally, stress was reduced to 1.79 MPa, extending component life up to 3.95x105 cycles when the geometry of the most critical zone was replaced by a 0.3 mm radius splice.