Optimització de la rigidesa d'un xassís d'una motocicleta elèctrica de competició

Abstract

En el present projecte, l’autor presenta un procés de càlcul i validació del disseny del xassís d’una motocicleta elèctrica de competició. El principal objectiu és obtenir un xassís amb una rigidesa el més òptima possible donades les condicions reals de funcionament, tot minimitzant el pes i assegurant una integritat estructural del vehicle. Aquesta optimització passa primerament per obtenir unes dades de les condicions reals de conducció de la motocicleta. Sense unes dades el més pròximes a la realitat qualsevol procés d’optimització no pot ser correctament validat. És imprescindible obtenir dades reals de la situació de conducció de la motocicleta pel seu disseny. Aquest no és el cas ja que aquest projecte, englobat en un equip universitari que participarà per primer cop en la competició universitària MotoStudent no disposa. Per tant es servirà de models matemàtics i diferents eines enginyerils per passar aquest primer escull i així poder aconseguir dades el més pròximes a la realitat, i obtenir el millor primer disseny possible. També servirà per en un futur, poder validar aquest procés presentat, i així utilitzar aquestes eines per l’avaluació del comportament de la futura motocicleta i els següents períodes de disseny. El procés presentat consta primerament d’una optimització geomètrica. Com posicionar el centre de gravetat objectiu, on el comportament de la nostra motocicleta serà el més equilibrat possible. Considerant les mides reals del pilot així com la variació de la geometria de la motocicleta per observar com afecta la ubicació d’aquest paràmetre en el comportament i quantificar les forces externes que afectaran el nostre xassís. Un cop ubicat el centre de gravetat, es presentaran uns models matemàtics que descriuen el comportament tant en corba com en línia recta de la motocicleta. Aquests models s’utilitzaran per obtenir el pas límit per corba per un traçat donat i així, extreure les forces externes a les que estarà sotmès el nostre prototip. Aquest model també s’utilitzarà posteriorment per extreure les càrregues transitòries utilitzades en els anàlisis dinàmics. Es plantejarà un model de l’estructura del xassís simplificat per obtenir una comparativa aproximada de rigideses i pesos per diferents perfils disponibles al mercat. Compararem diferents combinacions donades unes restriccions constructives i així seleccionar els perfils pel nostre disseny obtenint la rigidesa desitjada amb el mínim pes possible. Finalment el disseny es validarà utilitzant eines CAE, tenint en compte tant les situacions estàtiques com dinàmiques. Obtindrem els modes de freqüència natural i realitzarem un anàlisi de les càrregues transitòries obtingudes dels models matemàtics que descriuen el comportament de la motocicleta en una corba i una recta del circuit de Motorland Aragon.