Design and Manufacture of a Formula Student Suspension

Abstract

En la Formula Student, la suspensión desempeña un papel fundamental para garantizar un rendimiento y seguridad óptimos del vehículo. Este estudio profundiza en el proceso de diseño y optimización de un sistema de suspensión para un coche de carreras de Formula Student. Basándose en prototipos de años anteriores, se perfeccionará y mejorará la geometría de la suspensión para optimizar la maniobrabilidad y el rendimiento de la suspensión, calculando las cargas y diseñando los brazos de suspensión para resistir las condiciones de la pista. El diseño de la suspensión IFS05 se basa en mejoras de los prototipos anteriores. Se implementa la geometría antidive y antisquat para controlar el cabeceo durante la aceleración y el frenado. Se reduce la distancia entre ejes a 1570 mm para mejorar la maniobrabilidad y el radio mínimo de giro a 3.9 m. La igualdad de la anchura de vía a 1200 mm aumenta la estabilidad. La disposición de las barras de suspensión se optimiza para la integridad estructural y la reducción de peso. Se ajusta la ganancia de camber y los objetivos estáticos para un mejor contacto y tracción del neumático. La definición precisa de los centros de balanceo minimiza las fuerzas de balanceo durante la dinámica. El diseño cuidadoso de la geometría de dirección para Ackermann del 100% con la máxima dirección. La reducción de las fuerzas de dirección en un 22% mejora la respuesta y la retroalimentación. Este estudio logra un diseño y desarrollo exitosos del sistema de suspensión IFS05 para el coche de Formula Student, lo que resulta en mejoras sustanciales de rendimiento. Mediante análisis rigurosos, validación y pruebas en pista, se han implementado mejoras significativas para abordar las deficiencias de versiones anteriores y elevar el rendimiento general del automóvil. Las modificaciones en la geometría y el diseño estructural han llevado a mejoras en la maniobrabilidad, estabilidad y rendimiento del coche, destacando la importancia de la innovación continua en la ingeniería del automóvil.

In Formula Student, suspension plays a crucial role in ensuring optimal vehicle performance and safety. This study delves into the design and optimization process of a suspension system for a Formula Student race car. Building upon prototypes from previous years, the suspension geometry will be refined and enhanced to optimize maneuverability and suspension performance, calculating loads, and designing suspension arms to withstand track conditions. The design of the IFS05 suspension is based on improvements from previous prototypes. Antidive and antisquat geometry are implemented to control pitch during acceleration and braking. The wheelbase is reduced to 1570 mm for improved maneuverability and a minimum turning radius of 3.9 m. Equalizing the track width at 1200 mm enhances stability. The arrangement of suspension bars is optimized for structural integrity and weight reduction. Camber gain and static targets are adjusted for better tire contact and traction. Precise definition of roll centers minimizes roll forces during dynamics. Careful design of Ackermann's 100% geometry with maximum steering is achieved. A 22% reduction in steering forces enhances response and feedback. This study achieves successful design and development of the IFS05 suspension system for the Formula Student car, resulting in substantial performance improvements. Rigorous analysis, validation, and track testing have led to significant enhancements addressing previous version deficiencies and elevating overall car performance. Changes in geometry and structural design have resulted in improvements in car maneuverability, stability, and performance, underscoring the importance of continuous innovation in automotive engineering.