Design and finite element analysis of formula student braking system

The present project focuses on the research and design of a braking system for sports vehicles. The braking system will be included in a vehicle being developed by the IPB Motorsport Team in order to participate in an annual worldwide collegiate design competition called Formula Student. The competition evaluates a Formula style car's engineering, performance, and cost. Since it was the first vehicle of this style to be designed at IPB, the values were analysed and estimated for the under-design vehicle. A methodology has been developed using the theory of vehicle dynamics to design a braking system capable of meeting the technical requirements of the competition. Another part of this research included analysing the behaviour of brake rotors made of various materials (Gray Cast Iron, Aluminium Alloy) and Geometry (Drilled, Solid) using Finite Element Analysis (FEA) more precisely the ANSYS software version 21. Static and thermal simulations were conducted for the design. As a result, a brake system assembly capable of achieving a four-wheel lock is demonstrated. Gray cast iron has superior thermal and static capabilities than aluminium, and the rotor geometry has an effect on the stress distribution. The simulations proved to be very useful in determining the most suitable brake rotor material and cooling shape for the brake rotors.O presente projeto centra-se na investigação e concepção de um sistema de travagem para veículos desportivos. O sistema de frenagem será incluído em um veículo que está sendo desenvolvido pela IPB Motorsport Team para participar de uma competição universitária anual de design chamada Formula Student. A competição avalia a engenharia, o desempenho e o custo de um carro estilo Fórmula. Por ter sido o primeiro veículo desse estilo a ser projetado no IPB, os valores foram analisados e estimados para o veículo em projeto. Foi desenvolvida uma metodologia a partir da teoria da dinâmica veicular para projetar um sistema de frenagem capaz de atender aos requisitos técnicos da competição. Outra parte desta pesquisa incluiu a análise do comportamento dos rotores dos freios feitos de diversos materiais (Ferro Fundido Cinza, Liga de Alumínio) e da Geometria (Perfurada, Sólida) utilizando a Análise de Elementos Finitos (FEA), mais precisamente o software ANSYS versão 21. Estático e térmico simulações foram realizadas para o projeto. Como resultado, é demonstrado um conjunto de sistema de freio capaz de obter um travamento nas quatro rodas. O ferro fundido cinzento tem capacidades térmicas e estáticas superiores do que o alumínio, e a geometria do rotor tem um efeito na distribuição de tensões. As simulações provaram ser muito úteis para determinar o material do rotor do freio e a forma de refrigeração mais adequados para os rotores do freio