Projeto de componentes estruturais em veículos motorizados de duas rodas

Abstract

Num veículo motorizado de duas rodas o elemento estrutural que faz a ligação entre os vários componentes que o compõem é o quadro. Este apresenta grande importância pois é o elemento que vai definir parâmetros como a manobrabilidade, posição do centro de massa e o modo como os elementos que constituem o veículo se comportam entre si. O objetivo é obter um quadro rígido mas ao mesmo tempo flexível. Neste projeto é desenvolvido um quadro com o propósito de participar na prova Motostudent. Inicialmente são apresentadas as várias geometrias utilizadas na atualidade, os aspetos a ter em conta durante o projeto de um quadro e os materiais permitidos pelo regulamento da prova. Após a seleção do material é desenvolvida uma geometria que possui como base o protótipo desenvolvido pela equipa Motochanics para a edição de 2015/16 da prova Motostudent, onde a sua estrutura foi analisada e o protótipo testado em pista. Durante o desenvolvimento da estrutura, parâmetros como rigidez lateral, longitudinal e torsional são analisados através do método de elementos finitos usando o programa Catia V5 da Dassault Systèmes, bem como as condições de trabalho mais exigentes a que o quadro está sujeito durante a sua utilização (aceleração, curva e travagem), e ainda as frequências naturais do mesmo. São igualmente analisados os vários testes necessários à homologação da estrutura para a participação na prova.

In two-wheeled vehicles (motorcycles here), the body frame is a very important element for the structural role played in the stable geometry for safe driving and protection. This component must withstand prescribed static and dynamic loads according to speci cations issued for speci c areas of design for these vehicles. In this work, the design standards issued on the behalf of Motostudent competition were followed carefully. The leading focus of this thesis was the revision and proposals for the analysis of an existing design of the body frame and its improvement for the static and dynamic structural behavior. The study was carried out only by nite element modeling using Catia V5 from Dassault Syst emes software. The analysis involved static loads prescribed by the Moto-student contest rules. The body frame, formerly built with welded thin walled round section pipes, has this option replaced by a cast aluminum shell with internal reinforcing ribs as described with detail in the text. Several designs were examined with the nite element program and improvements were achieved for weight saving still maintaining an adequate sti ness. It is important to enhance that the body frame sti ness had to bear on prescribed values obtained by speci c loading/displacement obtained with an appropriate test rig.