Optimització del sistema de suspensió d’una motocicleta elèctrica de competició

Abstract

En aquest projecte, l’autor presenta el procés de càlcul i validació del disseny del tren posterior d’una motocicleta de competició 100% elèctrica. El principal objectiu és obtenir un conjunt de sistema de suspensió posterior i braç basculant que aporti al prototip de motocicleta un comportament òptim, assegurant la integritat estructural del vehicle, deixant l’espai necessari pera altres components de la motocicleta i minimitzant el pes.

Per a assolir aquests objectius es tenen en compte les situacions de conducció de la motocicleta que poden afectar al sistema, però, en aquest cas no es disposen de dades reals sobre una motocicleta de característiques similars que es puguin aprofitar, per tant, es calcularan de manera teòrica aprofitant la informació i les eines enginyerils que es tenen a l’abast per aconseguir unes dades el més pròximes possibles a la realitat.

Un cop establertes les situacions de treball clau, el gruix del projecte passa per, en primer lloc, aconseguir una geometria de suspensió que presenti unes corbes de rigidesa dintre d’uns intervals acceptables i amb certa progressivitat, que es traduirà en un bon comportament de la motocicleta en pista i, en segon lloc, aconseguir una estructura de braç basculant que sigui capaç de suportar aquestes situacions sense veure’s compromès i presenti uns valors de rigidesa concrets.

Per finalitzar es validaran els dissenys obtinguts mitjançant el mètode d’elements finits (CAE) simulant les situacions tant estàtiques com dinàmiques així com també l’estudi dels modes de freqüència naturals de l’estructura.

En este proyecto, el autor presenta el proceso de cálculo y validación del diseño del tren trasero de una motocicleta de competición 100% eléctrica. El principal objetivo es obtener un conjunto de sistema de suspensión trasera y brazo basculante que aporte al prototipo de motocicleta un comportamiento óptimo, asegurando la integridad estructural del vehículo, dejando el espacio necesario para otros componentes de la motocicleta y minimizando el peso.

Para alcanzar estos objetivos se tienen en cuenta las situaciones de conducción de la motocicleta que pueden afectar al sistema, pero, en este caso no se disponen de datos reales sobre una motocicleta de características similares que se puedan aprovechar, por tanto, se calcularán de manera teórica aprovechando la información y las herramientas ingenieriles que se tienen al alcance para conseguir unos datos lo más próximas posibles a la realidad.

Una vez establecidas las situaciones de trabajo clave, el grueso del proyecto pasa por, en primer lugar, conseguir una geometría de suspensión que presente unas curvas de rigidez dentro de unos intervalos aceptables y con cierta progresividad, que se traducirá en un buen comportamiento de la motocicleta en pista y, en segundo lugar, conseguir una estructura de brazo basculante que sea capaz de soportar estas situaciones sin verse comprometido y presente unos valores de rigidez concretos.

Para finalizar se validarán los diseños obtenidos mediante el método de elementos finitos (CAE) simulando las situaciones tanto estáticas como dinámicas, así como también el estudio de los modos de frecuencia naturales de la estructura.

In this project, the author presents the process of calculating and validating the design of the rear train of a 100% electric competition motorcycle. The main goal is to obtain a set of rear suspension system and swinging arm that gives the motorcycle prototype optimal performance, ensuring the structural integrity of the vehicle, leaving the necessary space for other components of the motorcycle and minimizing weight.

To achieve these objectives, the driving situations of the motorcycle that may affect the system are taken into account, but in this case no real data are available on a motorcycle with similar characteristics that can be used, therefore, they will be calculated from theoretically taking advantage of the information and engineering tools available to obtain data as close as possible to reality.

Once the key work situations have been established, the bulk of the project involves, in the first place, achieving a suspension geometry that presents stiffness curves within acceptable intervals and with a certain progressiveness, which will translate into a good behavior of the motorcycle on the track and, secondly, to achieve a swinging arm structure that is able to withstand these situations without being compromised and has specific values of rigidity.

Finally, the designs obtained using the finite element method (CAE) will be validated by simulating both static and dynamic situations as well as the study of the natural frequency modes of the structure.