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Artículo de Investigación

Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 29, No. 2, pp. 183-190, abril-julio, 2008. ISSN 1316-7081

Diseño y construcción de un prototipo de amortiguador para un
vehículo fórmula SAE
Design and construction of a shock absorber prototype for a
SAE formula vehicle
Romero, Juan y Díaz, Sergio
Laboratorio de Dinámica de Máquinas, Universidad Simón Bolívar
Caracas 1080-A,Venezuela
juanromero@usb.ve
Recibido: 17-04-2007

Revisado: 23-02-2008

Resumen
Motivado por el continuamente creciente reto de la competencia Formula SAE®, el objetivo del presente trabajo es diseñar
y construir un prototipo de amortiguador que se adapte a las necesidades de un vehículo Fórmula SAE en cuanto a su desempeño, ajustabilidad, confiabilidad, costo y peso. Primero se realiza una investigacióndel funcionamiento de distintos tipos de amortiguadores disponibles. Luego de definir algunas características generales del prototipo, se definen la curva
característica (fuerza Vs. velocidad), el coeficiente de amortiguación y la relación compresión/extensión objetivos de diseño. Para esto se analizan curvas características de amortiguadores comerciales y también, haciendo uso del modelo de ¼
decarro, se analiza el efecto de la rugosidad de la carretera y la amortiguación sobre la manejabilidad y maniobrabilidad
del vehículo. Después de determinar las cargas que se generan sobre el amortiguador, se dimensionan los detalles y se verifica la resistencia mecánica de cada pieza. Culminado esto, se procede a la fabricación, ensamblaje y prueba del prototipo. Con este proyecto se demuestra quees posible diseñar y construir en Venezuela amortiguadores especializados para un
Fórmula SAE. Además, aunque hay que hacer más pruebas para definir optimizaciones a las válvulas, se obtiene un prototipo que cumple con los requerimientos, resultando en una opción favorable para su uso en un Fórmula SAE frente a las
disponibles comercialmente de autos o bicicletas.
Palabras clave: Diseño,amortiguador, suspensión, vehículo, Fórmula SAE.
Abstract
Motivated by the continually growing challenge of the SAE® Formula competition, the primary goal of the present study is
to design and fabricate a prototype of shock absorber adapted to the requirements of performance, adjustability, reliability,
cost and weight of a Formula SAE vehicle, which are not fully satisfied by commercially availabledampers. After defining
some general characteristics of the prototype, the desired characteristic curve (Force vs. Velocity), effective damping coefficient, and compression/extension ratio are established. To achieve this, characteristic curves of commercial shock absorbers are analyzed and the quarter car model is used to study the road roughness effect on the ride and handling of the vehicle.Detailed dimensioning and mechanical strength verification is performed after an analysis of the loads on the
prototype. Finally, the prototype is mounted on a dynamometer to determine its characteristic curve and verify the requirements fulfillment. This project shows that it is possible to design and fabricate specialized Formula SAE shock absorbers in
Venezuela. Also, even though more testing isnecessary to define valve optimization, the prototype meets the requirements
and results into a feasible option to be used in an F-SAE against the available race car or bike dampers options.
Key words: Design, shock absorber, suspension, vehicle, SAE Formula.

Revista Ciencia e Ingeniería. Vol. 29, No. 2, abril-julio, 2008

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Romero y Díaz

1 Introducción

ΔP = k ⋅ Q

La competencia Formula SAE® esun reto para estudiantes que deben concebir, diseñar y construir cada año un
vehículo de carreras cada vez más competitivo. El objetivo
del presente trabajo es diseñar y construir un prototipo de
amortiguador para un vehículo Fórmula SAE (F-SAE), que
tenga un desempeño acorde con las exigencias del vehículo
y la competencia (Romero, 2005).
En un vehículo de carreras se necesita maximizar la...