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Desenvolvimento de ferramenta de análise e cálculo para sistemas de suspensão em veículo superdesportivo
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 24.34 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
O sistema de suspensão é um sistema complexo e de elevada importância em um veículo quer
seja para uso rodoviário ou em circuito. A compreensão do seu funcionamento a nível
cinemático e dinâmico bem como a distribuição de esforços é fundamental para o correto
projeto de componentes ou de um sistema de raiz. A presente dissertação tem como finalidade
expor o desenvolvimento de uma folha de cálculo de auxílio ao projeto de um sistema de
suspensão, onde demonstra graficamente os parâmetros cinemáticos mais relevantes de um
sistema de suspensão e a sua evolução ao longo do curso do amortecedor, e ainda permite
determinar a distribuição dos esforços segundo casos de carga definidos pelo utilizador.
Embora o cálculo da cinemática apresente um grau de confiabilidade elevado ao ser comparado
com softwares comerciais como o Canopy®, na distribuição de esforços não se verifica o
mesmo, com um erro de cerca 10% no eixo frontal e 30% no eixo traseiro, erros associados a
simplificações utilizadas para resolver o sistema hiperestático. No entanto, para uma primeira
abordagem ao problema, a folha de cálculo desenvolvida revela-se muito útil. A presente
dissertação ainda expõe uma proposta de desenho para uma manga de eixo e um braço de
suspensão inferior, desenhos fundamentados por MEF (Método de Elementos Finitos) para os
diversos casos de carga utilizados na folha de cálculo. Por fim, como complemento à dissertação
foi realizado um estudo de análise experimental de tensões recorrendo a extensometria
elétrica, como forma de perceber a distribuição de esforços no braço inferior e na push-rod
quer do eixo frontal quer do eixo traseiro, e também como forma de validação da folha de
cálculo desenvolvida.
The suspension system is a complex and important system in a vehicle, whether for road or race use. Understanding how it works at a kinematic and dynamic level, as well as the distribution of forces, is fundamental for the correct design of components or even a system from scratch. The purpose of this dissertation is to present the development of a spreadsheet to aid the design of a suspension system, which graphically demonstrates the most relevant kinematic parameters of a suspension system and their evolution along the stroke of the shock absorber, as well as determining the distribution of forces according to load cases defined by the user. Although the calculation of the kinematics shows a high degree of reliability when compared to commercial software, the same is not true of the distribution of forces, with an error of around 10% on the front axle and 30% on the rear axle, associated with the simplifications used to solve the hyper-static system. However, for a first approach to the problem, the spreadsheet developed is particularly useful. This dissertation also presents a design proposal for a suspension upright and a lower wishbone, designs based on FEM (Finite Element Method) for the various load cases used in the spreadsheet. Finally, as a complement to the dissertation, an experimental stress analysis study was carried out using electrical extensometer, as a way of understanding the distribution of stresses in the lower wishbone and upright of both the front and rear axles, and as a way of validating the spreadsheet developed.
The suspension system is a complex and important system in a vehicle, whether for road or race use. Understanding how it works at a kinematic and dynamic level, as well as the distribution of forces, is fundamental for the correct design of components or even a system from scratch. The purpose of this dissertation is to present the development of a spreadsheet to aid the design of a suspension system, which graphically demonstrates the most relevant kinematic parameters of a suspension system and their evolution along the stroke of the shock absorber, as well as determining the distribution of forces according to load cases defined by the user. Although the calculation of the kinematics shows a high degree of reliability when compared to commercial software, the same is not true of the distribution of forces, with an error of around 10% on the front axle and 30% on the rear axle, associated with the simplifications used to solve the hyper-static system. However, for a first approach to the problem, the spreadsheet developed is particularly useful. This dissertation also presents a design proposal for a suspension upright and a lower wishbone, designs based on FEM (Finite Element Method) for the various load cases used in the spreadsheet. Finally, as a complement to the dissertation, an experimental stress analysis study was carried out using electrical extensometer, as a way of understanding the distribution of stresses in the lower wishbone and upright of both the front and rear axles, and as a way of validating the spreadsheet developed.
Description
Keywords
Suspension Kinematics Vehicle Dynamics Finite Element Method Experimental Stress Analysis Cinemática de suspensão Dinâmica de veículos Métodos de elementos finitos Análise experimental de tensões