Desenvolvimento do sistema de suspensão para o carro IFS03EE

Abstract

O trabalho que se apresenta tem como objetivo o desenvolvimento do sistema de suspensão para um veículo de competição. O veículo em questão será utilizado pela equipa do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL Formula Student) para participar em provas da competição Formula Student na época 2020/21. O projeto tem início com o desenvolvimento da geometria do sistema de suspensão que define a cinemática da mesma. As decisões tomadas ao longo do processo são suportadas por uma pesquisa bibliográfica centrada na dinâmica automóvel. São utilizados os dados de ensaios a pneumáticos realizados pelo Tire Test Consortium e, cedidos gentilmente pela equipa do ISEL para auxiliar ao desenvolvimento deste trabalho. Também foi usado software concebido para este fim. O comportamento do conjunto mola-amortecedor é alvo de um estudo que permite otimizar as suas características para a aplicação em questão. A curva que define o coeficiente de amortecimento em função da velocidade é obtida através de uma análise do modelo simplificado do veículo. Os valores do módulo de rigidez das molas utilizadas são estudados através de métodos encontrados na bibliografia pesquisada. Numa última fase, foi desenvolvido um modelo de veículo através do software MATLAB, para analisar a cinemática e dinâmica do sistema de suspensão desenvolvido. São utilizados três exemplos distintos que permitem demonstrar o potencial da utilização deste modelo. Foi realizada uma simulação onde se avaliou a dinâmica longitudinal do veículo num caso onde, partindo do repouso, o veículo acelerou até aos 27,7 m/s e, travou de seguida até ficar imobilizado. Por último, foi realizada uma simulação onde o veículo foi obrigado a descrever uma curva, sendo a análise dinâmica complementada com a introdução no modelo de novos componentes, como uma barra estabilizadora.

The objective of this work focuses on the development of the suspension system for a race car. This race car will be further developed by ISEL formula student team and will be racing in Formula Student Events from season 2020 to 2021. The project starts with the development of the suspension geometry. All decision making is supported by the research of vehicle dynamics and fundamentals. Tire data from Tire Test Consortium (TTC), courtesy of ISEL FS team, will be used to help defining the geometry characteristics. Specifically conceived suspension design software was also used in the present study. The behaviour of the spring and damper is study in order to optimise their characteristics to a racing car. The damping ratio is studied using the simplified vehicle model and the springs elastic coefficient is defined using sever methods found in racing vehicle dynamics research. The last stage of this work is the development of a vehicle model using Matlab, which was used to study the cinematic and dynamic characteristics of the car. Two different simulations are used in order to show the potential uses of this kind of model. The first simulation studies the vehicle dynamic behaviour of accelerating from a standstill position to 27,7 m/s and then braking to a stop. The second study analysed the lateral dynamics of a car performing a turn, and an anti-roll bar system is introduced in the model in order to see its effects on the dynamic of the car.