Diseño y simulación de una suspensión delantera tipo triangular de un vehículo FSAE sometido a cargas armónicas

Abstract

En los últimos años la carrera de ingeniería automotriz de la Universidad Técnica del Norte ha estado trabajando en la construcción de un vehículo fórmula SAE, sin embargo, el vehículo incumple con el reglamento de competencia FSAE debido a que, el sistema de suspensión implementado en la carrocería resulta ser muy rígido para este tipo de competencia. En este contexto, el presente trabajo fue desarrollado con el propósito de diseñar y construir un sistema de suspensión delantero tipo triangular para un vehículo FSAE que cumpla con las normas impuestas por la fórmula SAE, usando el método de análisis de respuesta armónica. En general, el alcance de este estudio fue el montaje de un sistema de suspensión Push rod para la estructura tubular del auto FSAE que pertenece a la carrera de ingeniería automotriz de la Universidad Técnica del Norte Para ello, se realizó una revisión bibliografía en lo que respecta a fundamentos teóricos de una suspensión, sus componentes, los parámetros geométricos y cinemáticos que interviene en el sistema y en las fases de diseño. Posteriormente, se realizó tres propuestas de diseño y se seleccionó la más adecuada para la carrocería existente, para después llevar a cabo el diseño asistido por ordenador y el ensamble de cada elemento del sistema de suspensión en SolidWorks. A continuación, se determinaron las fuerzas que actúan sobre el sistema durante el funcionamiento y en el software Ansys se desarrollaron todos los procedimientos necesarios, como la calidad del mallado, la asignación de materiales y la aplicación de fuerzas para realizar pruebas de vibración y analizar el comportamiento de la suspensión bajo cargas armónicas. Con el análisis de respuesta armónica se pudo predecir dónde la estructura es más propensa a fracturarse a una frecuencia determinada, de modo que, se llevó a cabo una propuesta de mejora en el diseño de suspensión. El nuevo sistema cumplió con la normativa impuesta por el reglamento, se logró una reducción en el peso y además mejoró su elasticidad y amortiguación en carretera. Para terminar, se realizó el proceso de construcción de la suspensión utilizando los planos obtenidos en SolidWorks. El primer paso consistió en adquirir los materiales y componentes necesarios para la manufactura. Las máquinas-herramienta empleadas durante la construcción fueron: torno mecánico, soldadora MIG, amoladora y taladro de banco. Por último, se fijó el sistema de suspensión delantero a la carrocería y se comprobó que funcionaba correctamente. Una vez finalizado este proyecto, se espera que en futuros trabajos sobre el mismo modelo FSAE mejoren el sistema de dirección, transmisión y encendido con el fin de crear un modelo competitivo que cumpla con el reglamento de la fórmula SAE.