Evaluación, propuesta e implementación de modificaciones dinámicas para mejorar el tiempo de vuelta de un vehículo de competición.

Abstract

En la presente memoria se busca diseñar, fabricar e implementar refuerzos estructurales en el vehículo de competición de la facultad de ingeniería de la Universidad de Concepción con el objetivo de obtener un buen desempeño en el campeonato Regional Cady Yumbel. Se enfoca en tres aspectos clave: la rigidez torsional del chasis, la rigidez de los brazos de suspensión y la optimización de la rigidez de los espirales. En primer lugar, se realiza un análisis sobre la importancia de la rigidez torsional en el comportamiento dinámico del vehículo. Un ensayo de torsión revela una baja rigidez, lo que motiva la decisión de implementar una jaula antivuelco. La instalación de esta jaula no solo cumple con los requisitos del reglamento del campeonato, sino que también aumenta significativamente la rigidez torsional del chasis. En segunda lugar, se explora el efecto del ángulo de camber en el comportamiento del vehículo en su paso por curva. Un entendimiento de las fuerzas laterales que actúan sobre los neumáticos resulta fundamental para apreciar la importancia de mantener este ángulo constante. En respuesta a esto, se toma la decisión de rigidizar los brazos de suspensión con el objetivo de minimizar las variaciones en los ángulos de camber. Se realizan ensayos de rigidez de los brazos de suspensión tanto antes como después de los refuerzos para evaluar la efectividad de estas modificaciones. Por último, se calcula la rigidez óptima de la suspensión mediante el modelo "Quarter Car Model", el cual nos indica un valor de rigidez que maximiza la adherencia de los neumáticos a la pista y, por lo tanto, mejora el rendimiento del vehículo. Se establecen medidas específicas para los espirales con el objetivo de obtener la rigidez óptima deseada. Estas modificaciones permitirán mejorar la distribución de cargas sobre los neumáticos y aumentar su adherencia al terreno de la pista. Como resultado, se espera reducir el tiempo de vuelta del vehículo y mejorar su desempeño general en el Campeonato Regional Cady Yumbel.

This report aims to design, manufacture, and implement structural reinforcements in the competition vehicle of the Engineering Faculty at the Universidad de Concepción, with the objective of achieving optimal performance in the Cady Yumbel Regional Championship. It focuses on three key aspects: the torsional stiffness of the chassis, the stiffness of the suspension arms, and the optimization of the spring stiffness. Firstly, an analysis is conducted on the importance of torsional stiffness in the vehicle's dynamic behavior. A torsion test reveals low stiffness, which motivates the decision to implement a roll cage. The installation of this roll cage not only complies with the championship regulations but also significantly increases the torsional stiffness of the chassis. Secondly, the effect of the camber angle on the vehicle's cornering behavior is explored. Understanding the lateral forces acting on the tires is crucial to appreciate the importance of maintaining this angle constant. In response to this, the decision is made to stiffen the suspension arms to minimize variations in camber angles. Stiffness tests of the suspension arms are conducted both before and after the reinforcements to evaluate the effectiveness of these modifications. Finally, the optimal suspension stiffness is calculated using the "Quarter Car Model," which indicates a stiffness value that maximizes tire grip on the track and, therefore, improves vehicle performance. Specific measures are established for the springs to achieve the desired optimal stiffness. These modifications will enhance the distribution of loads on the tires and increase their traction on the track surface. As a result, it is expected to reduce the vehicle's lap time and improve its overall performance in the Cady Yumbel Regional Championship.