DISEÑO MECÁNICO DE UN CHASIS TUBULAR PARA UN VEHÍCULO TIPO FÓRMULA

Abstract

Formula Student es una competición universitaria a nivel internacional en la que estudiantes de varias universidades y diferentes grados deben diseñar, fabricar y pilotar un vehículo monoplaza estilo fórmula. El presente trabajo fin de grado recoge una propuesta del diseño completo del chasis de este vehículo. Primero se realizó el diseño gráfico mediante la herramienta SolidWorks, donde se respetaron las medidas exigidas por la normativa de la competición de los elementos tubulares que conforman el chasis y la posición de cada uno de sus elementos principales (arco principal, arco frontal, etc.). Seguidamente se eligieron los materiales óptimos para la fabricación de este chasis con la herramienta GrantaEdupack, teniendo en cuenta resistencia, rigidez, precio y respetando los requisitos mínimos que figuran en la normativa. El siguiente paso fue realizar el mallado de la estructura mediante el software Ansys Workbench, limpiando la estructura, eligiendo el tipo de elemento utilizado y ajustando el tamaño de estos. Una vez creado el diseño, generado el mallado y seleccionado los materiales candidatos para la fabricación del chasis, se realizaron los estudios estructurales exigidos por la normativa, donde aplicando una serie de fuerzas con diferentes condiciones de contorno se tuvieron que obtener unos desplazamientos de la estructura dentro del límite que figura en la normativa y que no se produjera el fenómeno de plastificación en ninguna zona del diseño para que este chasis fuese operativo y competitivo. Después de realizar la comparación de los resultados de los estudios mencionados anteriormente, se eligió el mejor material para la fabricación del chasis, con el cual se realizaron los estudios dinámicos y se determinó la rigidez de la estructura que se mencionan en el siguiente párrafo. A continuación, se estudió el criterio de rigidez a torsión y flexión de la estructura y se realizaron diferentes ensayos dinámicos, los cuales dependen de las masas principales del vehículo (ensayo de aceleración, ensayo de frenada, ensayo de remolque y ensayo de curva) para ver la respuesta del chasis en referencia a las tensiones y desplazamientos generados durante la conducción en pista. Para finalizar la parte de cálculos estructurales, se realizó una optimización de la estructura reduciendo su peso y de esta forma haciendo el chasis más ligero pero resistente. Finalmente, se llevó a cabo una evaluación de los costes de fabricación de este chasis, donde se incluye el precio del material utilizado, la mano de obra y el coste del proceso de soldadura de los tubos que conforman el chasis.