Diseño y optimización topológica de rockers para un modelo de Formula Student

Abstract

Este proyecto recoge el diseño y los análisis destinados a la optimización topológica de uno de los elementos fundamentales en la suspensión de un monoplaza Formula Student, los rockers. Este elemento será diseñado con el fin de ser fabricado y posteriormente probado en las competiciones en las que el equipo ARUS Andalucía Racing presentará su monoplaza. Estas competiciones serán Formula Student Austria y Formula Student Germany para la presente temporada. La principal motivación para realizar este proyecto surge de problemas de plastificación en el material empleado en la fabricación de los rockers de la pasada temporada. Además, la configuración de la suspensión delantera del monoplaza ha sido modificada recientemente y ésta debe ser analizada. El proyecto se puede estructurar en cuatro partes bien diferenciadas. La primera consiste en una introducción de la competición de Formula Student y una descripción de las piezas a diseñar. En la segunda parte se realizarán unos cálculos previos y el diseño inicial de los rockers, donde se recogerá tanto una geometría previa a los análisis como el método de fabricación empleado o la selección de rodamientos. Se desarrollará una tercera parte donde se analizará el diseño inicial para posteriormente realizar una optimización topológica de los rockers, obteniéndose un diseño final. Por último, se detallarán una serie de mejoras en el diseño para evitar problemas de plastificación del material. Además, se discutirán ideas futuras que el equipo podría considerar en el diseño de estos elementos para próximas temporadas. Para la realización de los análisis y la optimización topológica mencionados, se empleará un software de elementos finitos, conocido como Hyperworks. Del mismo modo, se ha empleado en el diseño tanto de la geometría de los rockers como de otros elementos utilizados en la suspensión, el programa de diseño Catia. La finalidad de este proyecto es que todos los análisis realizados queden recogidos para futuros años, facilitando el trabajo de los nuevos integrantes de ARUS en la fabricación tanto de los rockers como de cualquier otro componente del monoplaza ya que podría servir de referencia en este tipo de análisis.This project includes the design and analysis of one of the fundamental elements in the suspension of a Formula Student car, the rockers, to obtain its topological optimization. This element will be designed in order to be manufactured and subsequently tested in the competitions in which the ARUS Andalucía Racing team will be presented with its car. These will be Formula Student Austria and Formula Student Germany for the current season. The main motivation for this project arises from problems of plastification in the material used in the manufacture of the rockers in last season. Moreover, the front suspension have been modified recently and it must be analyzed. The project can be structured into four distinct parts. The first one consists of an introduction to the Formula Student competition and a description of the pieces to be designed. In the second part, some preliminary calculations and the initial design of the rockers will be performed, where it will be collected a geometry prior to the analysis as well as the manufacturing method used or the selection of bearings. A third part will be developed where the initial design will be analyzed to later carry out a topological optimization of the rockers obtaining a final design. Finally, a series of improvements in the design will be detailed to avoid problems of plastification of the material. Furthermore, the future ideas, that ARUS could consider in the design of these elements for next seasons, will be discussed. For the performance of the analyzes and topological optimization mentioned, a finite element software, known as Hyperworks, will be used. In the same way, it has been used in the design of both the geometry of rockers and other elements used in the suspension, the design program Catia. The aim of this project is that all analyzes made were collected for future years, facilitating the work of the new members of ARUS in the manufacture of both rockers and any other component of the car, since it could serve as a reference in this type of analysis.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale

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