Diseño, construcción y validación de una suspensión de un automóvil Fórmula SAE

Abstract

[ES] El objetivo de este Proyecto es el diseño, análisis, construcción y puesta a punto de la suspensión de un monoplaza tipo Formula Student o Fórmula SAE con su respectiva validación tras la toma de datos de pista. El concepto de la suspensión será para una llanta de 13 , por lo que la fase de diseño constará de dos fases: la primera, será el diseño de los puntos de suspensión con el propio estudio cinemático de esto, con la ayuda del programa Lotus kinematics, buscando unas características determinadas en estático y dinámico. La segunda será el propio diseño en CAD, utilizando como herramienta SolidWorks; una vez determinado la posición de los puntos de suspensión. Con esta fase se busca eliminar cualquier tipo de interferencia en los trapecios o brazos de la suspensión con la llanta o cualquier elemento del ensamblaje. Finalizada la etapa de diseño, toma lugar el análisis estructural de las piezas diseñadas, con los módulos de ANSYS. De esta forma se puede verificar su diseño correcto antes de su fabricación. Por otro lado, se llevará a cabo la fabricación de la suspensión diseñada una vez finalizados los análisis estructurales. En paralelo, se realiza el modelado y análisis dinámico de la suspensión, en concreto, un modelo de cuatro ruedas cuasi-estático, en MATLAB, y para la simulación dinámica, se usará el programa denominado IPG CarMaker. Con el modelo de cuatro ruedas se podrá calcular las fuerzas y momentos que sufrirá el coche en una curva que se determinará y se podrá analizar sus efectos en el monoplaza antes de ir a pista. Con el uso de simulaciones dinámicas se podrán obtener datos simulados del monoplaza con el diseño realizado y su parametrización característica. Por último se montará en el monoplaza para su prueba en pista y posterior toma de datos; con esto se realizará la validación de modelos y análisis dinámicos desarrollados. Como último objetivo se encuentra la puesta a punto del vehículo gracias al análisis de los datos tomados de pista.

[EN] The objective of this Project is the design, analysis, construction and tuning of the suspension of a Formula Student or Formula SAE single-seat with its respective validation after taking track data. The concept of the suspension will be for a 13 "rim, so the design phase will consist of two phases: the first phase will be the design of the suspension points with the own kinematic study of this, with the help of the Lotus program kinematics, looking for certain characteristics in statics and dynamics. The second phase will be the CAD design itself, using SolidWorks as a tool; once the position of the suspension points has been determined. With this phase it is sought to eliminate any type of interference in the trapezoids or arms of the suspension with the rim or any element of the assembly. After the design stage, the structural analysis of the designed parts takes place, with the ANSYS modules. In this way you can verify its correct design before its manufacture. On the other hand, the manufacturing of the designed suspension will be carried out once the structural analyzes have been completed. In parallel, the modeling and dynamic analysis of the suspension is carried out, specifically, a quasi-static four-wheel model, in MATLAB, and for the dynamic simulation, the program called IPG CarMaker will be used. With the four-wheel model it will be possible to calculate the forces and moments that the car will undergo in a curve that will be determined and its effects on the car can be analyzed before going to the track. With the use of dynamic simulations it will be possible to obtain simulated data from the car with the design carried out and its characteristic parameterization. Finally, it will be mounted on the car for its track test and subsequent data collection; With this, the validation of developed dynamic models and analyzes will be carried out. The final objective is the set-up of the vehicle thanks to the analysis of the data taken from the track.