Desenvolvimento de produto para sistema de suspensão de veículo de competição

Abstract

Com o desenvolvimento tecnológico e aumento do poder computacional, métodos numéricos auxiliados por computador tornaram se importantes instrumentos no desenvolvimento de novos produtos e na melhoria de outros já existentes, sendo um diferencial na competitividade entre empresas. O presente trabalho tem como objetivo apresentar o processo de desenvolvimento de um componente estrutural do sistema de suspensão, a manga de eixo, para veiculo de competição classe Formula SAE. A partir de requisitos de engenharia do produto, foi criada uma primeira concepção geométrica para a manga de eixo, que foi utilizada como espaço de projeto para simulação estrutural e otimização topológica. Para que se pudesse estimar os carregamentos sobre o componente com maior precisão, criou-se um modelo multicorpos para simulação dinâmicas padrões no software ADAMS/Car. Com este foram realizadas manobras de alta performance, com objetivo de investigar a maior magnitude sob a qual o componente será submetido em curva. Paralelo a estas análises, cálculos de dinâmica veicular de frenagem foram realizados para estimar as máximas solicitações para este caso. Foram então realizadas simulações de otimização topológica para orientar a concepção da manga de eixo. A geometria resultante serviu de referência para dois produtos, utilizando diferentes métodos de fabricação, que foram avaliados através de simulações estáticas estruturais, pelo método de elementos finitos. O método serviu como procedimento para validação estrutural da manga de eixo que será aplicado em protótipo, que participará da 13ᵃ competição de Formula SAE Brasil.

With technology advances and the increasing computational power, computer aided methods have become very important instruments in product development and optimization, being a competitive differential between companies. This present work aim to present the product development processes for suspension structural component, the steering knucle, for Formula SAE competition vehicle. Starting with engineering requirements, a first concept of the product was generated for structural and topology optimization analysis. To rate cornering loads acting on the knuckle, a multibody model was created in ADAMS/Car, to perform high performance maneuvers. The biggest value found in multibody simulations would be used as a lateral load case. Also, braking dynamic analysis was performed to reach maximum values for those cases. Then, topology optimization was developed to conduct the knuckle final concept. Two products was developed, by different manufacturing methods, which pass through static structural analysis for validation. The method had served as a structural validation procedure for the knuckle, which will be applied on the FSAE vehicle for the 13th Formula SAE Brazil competition.