Diseño de un sistema de suspensión doble trapecio y dirección de un auto de carrera para la fórmula SAE

Abstract

En el Perú, la construcción de autos destinados a la competencia ha sido siempre una práctica exenta de un proceso de investigación y diseño. Por ejemplo, para mejorar el rendimiento del auto o la seguridad de los pasajeros, se realizan una serie de repeticiones y pruebas que generan un gasto elevado de tiempo y dinero. La presente investigación plantea el uso previo de la ingeniería en el desarrollo de especificaciones y condiciones técnicas en la construcción de autos de competencia. Con ello, el deporte del automovilismo puede especializar su práctica y beneficiar su desarrollo. El tema específico de esta investigación corresponde al diseño de un sistema de suspensión y dirección para los autos de competencia. Primero se realizará un levantamiento de información con el objetivo de elegir el sistema más adecuado que cumpla con los requerimientos específicos en cada proyecto. Luego se identificarán y cuantificarán los parámetros necesarios para definir el comportamiento de los sistemas. Con ello se realizará un diseño CAD para dimensionar sus piezas y conocer su posición en el auto. También se descartarán las posibles fallas del sistema al comprobar que las piezas o partes no interfieran entre sí. La etapa final consiste en simular el rendimiento del auto en competencia con el uso del software ADAMS-CAR. Además, esta investigación incluye la definición de los sistemas de suspensión utilizados y la justificación para el uso del sistema de doble trapecio para los autos de competencia. El objetivo es que se logre una armonía de la suspensión adecuada para la competencia en la categoría planteada por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE, por sus siglas en inglés), también conocida como fórmula SAE (FSAE). A continuación, se detallan los resultados del análisis de las posibles fallas en los componentes de la suspensión y la variación de los parámetros mediante el software de Racing Aspirations. El software permite variar sus parámetros para elegir la geometría más adecuada para las pruebas de la FSAE.

A good suspension and steering system is synonym for good handling race car on the track. Therefore this thesis is focused on the parameters that rule a good handling car suspension and direction systems wise. The parameters that are studied and proposed for the first formula sae race car of UTEC include camber, caster, kingpin inclination, ackerman geometry, roll center, bump steer, scrub radius and how these parameters are affecter by the dynamic behavior of the car. Because the suspension system carries the weight of the car is critical that we perform a structural study of the parts involved. Also, we conduct a buckling analysis for the push rods. The steel 1018 was selected for being a cost-effective material and it’s availability in Peru, Lima. At last, the safety factors for the control arms and push bar were set above 3 and the rest above 2. This is an indicator for good components strength.