https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10655 Ciencias en Ingeniería Mecatrónica Fri, 01 May 2026 03:17:39 GMT 2026-05-01T03:17:39Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12175 Title: Diseño de una transmisión de accionamiento eléctrico en ruedas para aplicaciones en vehículos eléctricos tipo FSAE Authors: Camacho Guevara, Melchor Alejandro Description: En este estudio se realizó el diseño de un sistema de transmisión de accionamiento eléctrico para aplicaciones en vehículos eléctricos tipo fórmula SAE que utilizan motores en ruedas (IWM, por sus siglas en inglés). El objetivo de este trabajo se basó en reducir la masa, mejorar la relación de transmisión e incrementar la eficiencia del vehículo. La metodología desarrollada en este trabajo inició con la especificación de las características de diseño del vehículo, tales como su velocidad, aceleración y masa total. A partir de estos parámetros, se calcularon la potencia y el torque requeridos. Con base en estos valores, se definió un sistema de tracción en las cuatro ruedas mediante una transmisión que emplea engranes planetarios de dientes rectos. Posteriormente, se procedió al diseño y modelado geométrico CAD 3D de los componentes del sistema de transmisión IWM utilizando el software SolidWorks. A continuación, se realizaron análisis numéricos para evaluar el comportamiento del sistema de engranajes. Dentro de estas evaluaciones, se llevó a cabo un análisis cinemático para determinar el tipo de configuración mecánica del tren planetario. Asimismo, se efectuaron simulaciones de desempeño del vehículo en pista para predecir su comportamiento dinámico. Finalmente, se desarrollaron análisis estructurales y de fatiga para verificar la resistencia de los engranes, así como su vida. Los resultados abrieron paso a una optimización topológica enfocada a reducir su masa sin comprometer su integridad estructural. El resultado obtenido consiste en un sistema de transmisión tipo IWM para aplicaciones en vehículos eléctricos de Fórmula SAE con una masa no suspendida aproximada de 7.38 kg por rueda, de la cual 882.6 g corresponden a la masa de los engranes. El tipo de tracción es en las cuatro ruedas (AWD, por sus siglas en inglés). Además, este cumple con las exigencias en pista y el reglamento oficial de la competencia. Asimismo, el diseño propuesto del sistema de transmisión permite reducir la velocidad e incrementar el torque del motor conforme a una relación de transmisión de 4.9:1. Finalmente, se presentó una maqueta virtual en la que se especifican detalladamente cada uno de sus componentes. Wed, 10 Dec 2025 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12175 2025-12-10T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12171 Title: Optimización topológica de la mangueta delantera del sistema de suspensión y dirección de un vehículo eléctrico FSAE Authors: Davila De La Peña, Rene Reiyel Description: Dentro de esta investigación, se realizó la optimización topológica de una mangueta de dirección para un vehículo eléctrico FSAE con un sistema de accionamiento en ruedas (IWM, por sus siglas en inglés). El objetivo general fue reducir la masa no suspendida sin perjudicar los niveles de resistencia y rigidez del componente. Adicionalmente, se buscó establecer un marco metodológico para la tropicalización de procesos de optimización topológica con múltiples funciones objetivo. El proceso comenzó con la selección y definición de un caso de estudio de la mangueta de dirección referente a las utilizadas en las competencias de Fórmula estudiantil. Se identificaron las cargas a las que someterá la mangueta, el material del que estará fabricada y las condiciones de frontera y dimensionales que la limitan. Una vez determinado el modelo geométrico de referencia, se realizó un análisis mediante elementos finitos para caracterizar el comportamiento del componente bajo las condiciones de carga establecidas. Con base en este análisis, se identificaron las zonas de mayor concentración de esfuerzos y deformaciones en la mangueta, lo que sirvió para establecer un contorno del comportamiento que presenta la pieza. A partir de los resultados obtenidos con el análisis, se llevó a cabo la optimización topológica de la mangueta, bajo las funciones objetivo: maximizar la rigidez y minimizar los esfuerzos, por lo que se obtuvieron dos geometrías optimizadas. De este modo, se verificó mediante un análisis FEM el comportamiento de las optimizaciones, donde ambas geometrías proporcionaron un desempeño adecuado con respecto a la función objetivo con la cual se crearon. Sin embargo, a pesar de que los resultados fueron positivos, no se consideraron concluyentes debido a que entre ellos discriminaban los criterios de diseño del otro proceso de optimización. Ante esto, se desarrolló una metodología capaz de generar una geometría híbrida que combinara las ventajas de cada modelo, capaz de utilizar la mayor cantidad posible de criterios de diseño para el desempeño óptimo del componente y lograr un rendimiento estructural balanceado. Este enfoque permitió la creación de un diseño híbrido para el vehículo de combustión interna y, además, la aplicación de la metodología para desarrollar una geometría híbrida adaptada a vehículos FSAE eléctricos con transmisiones tipo IWM. Los resultados presentan dos geometrías híbridas optimizadas: la primera, para un vehículo de combustión interna, la cual logra una reducción del 26.3 % con respecto a la masa original, disminuyendo los niveles de esfuerzos en un 5 % y manteniendo la rigidez requerida. Por otro lado, la geometría híbrida para un vehículo eléctrico con un sistema IWM reduce la masa en un 49.2 %, proporcionando niveles de esfuerzos y deformaciones dentro de márgenes aceptables para el desempeño esperado del componente. Mon, 10 Nov 2025 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/12171 2025-11-10T00:00:00Z https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10657 Title: Juego serio para rehabilitación de tobillo Authors: Cirilo Piñon, Oscar Ivan Description: Después de una lesión traumática en el tobillo, derivada de actividades cotidianas y deportivas (que involucren correr, caminar o saltar), debido a un mal cuidado o al gran periodo de inactividad de espera antes de la recuperación, se puede llegar a generar daños permanentes si es que no se atienden con un proceso de rehabilitación adecuado. Ante este panorama, la implementación de robots de asistencia ha permitido ofrecer movimientos seguros y precisos que eficientizan el proceso de terapia. No obstante, el carácter repetitivo y poco motivador incrementa el número de pacientes que optan por desertar. Para solucionar este problema, se ha propuesto la integración de un juego serio como herramienta de soporte terapéutica, orientado a mantener concentrado y motivado al paciente, con la finalidad de fomentar un progreso funcional. En este trabajo se presenta el rediseño e instrumentación de una máquina de rehabilitación de tobillo con dos grados de libertad (2 GDL) que ejecuta movimientos de abducción/aducción y dorsi/plantarflexión, junto con el diseño y desarrollo de un juego serio (con 30 niveles en total) que permite sincronizarse al dispositivo por medio de un sistema de control de impedancias. Esto para lograr una terapia de tipo activa-resistiva que demande esfuerzo muscular por parte del paciente. El sistema responde a distintos niveles de dificultad que incrementan gradualmente la fuerza que se requiere para desarrollar un movimiento y el rango de desplazamiento permitido según las necesidades del paciente. En la sección de resultados, se presenta una comparación entre tres controles de impedancia obtenidos de la literatura y aplicados en el mecanismo virtual, evaluando su desempeño en consumo energético, desplazamientos, fuerza del paciente y fuerza de respuesta del control de impedancia. Se realizaron un total de 18 simulaciones aplicando fuerzas de 5, 20 y 40N a los movimientos de dorsi/plantarflexión y abducción/aducción. El control de impedancia clásico propuesto por (Humberto et al., 2013) demuestra una mejor eficiencia obteniendo los desplazamientos más rápidos, el menor consumo de energía cinética registrando 0.0031 Nm a 5 N y 0.0149 Nm a 40 N, así como una respuesta de control que menos esfuerzo requiere por parte de la máquina, registrando fuerzas de respuesta de 2.5N para 5N y 34N para 40N aplicados. Esto lo hace una elección viable para su implementación en el prototipo físico. En pruebas físicas, tres sujetos completamente sanos desarrollaron un total de 20 pruebas intercambiando el nivel de operación en la máquina para alcanzar desplazamientos angulares de 5°, 10° o 15° con fuerzas requeridas de 20N, 30N y 40N. Se demostró que el sistema responde adecuadamente (mediante el control de impedancias) con una fuerza de respuesta inversa a la posición de la máquina y proporcional a la fuerza del paciente con un 16.6% menos fuerza aplicada. La validación del juego serio demostró una interactividad efectiva entre máquina usuario, completando los dos primeros niveles de jugabilidad satisfactoriamente, donde la concentración del paciente se mantenía en el juego serio y el sistema responde adecuadamente mediante el control de impedancias permitiendo tolerancias de ±2°. En conclusión, se ha demostrado experimentalmente la efectividad el sistema para adaptar distintos niveles de terapia al nivel de avance del usuario implementando un juego serio. Esto obteniendo una forma de rehabilitación entretenida y efectiva para el usuario. Fri, 15 Aug 2025 00:00:00 GMT https://rinacional.tecnm.mx/jspui/handle/TecNM/10657 2025-08-15T00:00:00Z