Para John Morey, un interés de toda la vida en los autos de carrera de escalada conduce a un proyecto increíble con la ayuda de SkyCiv. Crecer leyendo todo sobre motocicletas y automóviles., arreglarlos y modificarlos, concluyó que quería ser la persona que tomara las decisiones a la hora de armar las cosas. Desde las edades de 20-22, era dueño de un auto de carreras que finalmente se arruinó a causa de un accidente. 50 años después, ha reavivado su pasión por el deporte y le apasiona construir un coche nuevo.

Tipo: Mecánico
Ingeniero: John Morey

“No puedo transmitirle lo fácil y útil que fue usar su programa, y marcó una diferencia significativa en el proyecto.”

Sobre el proyecto

Para este proyecto, John quería crear un coche de carreras de escalada simple pero ligero y potente., comenzando con un kart a escala y un motor de 1300 cc. En el momento en que esto fue lanzado, John estaba trabajando en la construcción de su sueño., y estamos muy emocionados de verlo una vez terminado.!

Figura 1: Coche de carreras de escalada similar al diseñado por John

El reto

La principal prioridad de este proyecto fue la seguridad del conductor., conduciendo al desarrollo de un diseño de marco espacial 3D. Se dedicó una gran cantidad de trabajo a intentar escalar el marco de un modelo pequeño a tamaño real. Ante todo, El desafío aquí es tratar de mantener la rigidez y la ligereza para las fuerzas que se verían durante la carrera..

En este caso, Los autos monoplaza de rueda abierta para escalar colinas participan en el “Fórmula libre” clase, lo que significa que los autos en esta competencia no se ven afectados por muchas reglas, hacer que las decisiones de ingeniería sean más fáciles y más indulgentes.

Aquí es necesario considerar diferentes tipos de suspensión, pero el “espoleta” El diseño fue elegido por John y su equipo.. Para maximizar la carga aerodinámica del automóvil, John pudo conseguir que el ancho total del automóvil 2.5 metros, tan ancho como requiriera el remolque. Estas dimensiones de plano más grandes le dan al automóvil más área de superficie debajo del automóvil, ayudando con la carga aerodinámica a altas velocidades, que es extremadamente importante en curvas y curvas cerradas.

Otro aspecto técnico de este desafío es la aceleración del automóvil.. Según John, La aceleración no debe tener limitación de potencia a toda velocidad.. Para lograr esto se requiere 4WD y aproximadamente 400 HP que es bastante posible con un sobrealimentado 1300 motor cc. Solo requiere un “acelerador de plumas” fuera de la linea, pero a toda velocidad & carga aerodinámica, es posible una gran transferencia de energía.

Un sentimiento resumido de John:

“El proyecto pasó lógicamente de lo simple a lo complejo durante muchos años de iteraciones., conservando la rigidez, bajo peso, y seguridad del conductor.”

Cómo fue diseñado

Figura 2: 3Representación D del producto SkyCiv Structural 3D terminado

Los autos de carrera cuesta arriba han existido por un tiempo, por lo que hay bastante, Conocimientos generales de la industria, incluido el peso mínimo., espesor de pared, constructibilidad, recomendaciones de seguridad, etc.. Para este proyecto, la “espoleta” El diseño de la suspensión significaba que se necesitaría una resistencia adicional a la flexión de los tubos de conexión..

Manualmente, diseño de marco espacial cuando se supone que las juntas de pasador son extremadamente requiere mucho tiempo para un proyecto como este. Los ingenieros que siguen esta ruta tienden a cometer errores., y porque en la práctica las uniones soldadas (conexiones fijas) existe, Sería básicamente imposible de completar a mano.. Aquí es donde SkyCiv entró en juego para John.

Generar la geometría del marco en SkyCiv del proyecto se convirtió en un proceso de aprendizaje para John. Comenzó con un pequeño aspecto del automóvil utilizando medidas tomadas de dibujos hechos a mano por John., comenzando con el aro del conductor. Se dio cuenta de que estos cálculos a mano iban a ser difíciles., así que gradualmente agregó más y más a la pequeña estructura que tenía a medida que aprendía a usar el Plataforma SkyCiv.

En cuanto a las suspensiones de muelles, John decidió modelarlos como tubos de marco rígido., ya que estaba preocupado por las fuerzas y las tensiones, no deflexión del resorte.

“Sorprendentemente pude hacerlo después de unas horas., y las respuestas tenían sentido en términos de las tensiones que había calculado a mano, así que comencé a agregar a mi modelo de rectángulo único y terminé con todo el auto, incluida la holgura de la transmisión por cadena y la holgura de la varilla de empuje de suspensión.”

Pasar de la aceleración y las fuerzas en g fue bastante fácil para John usando SkyCiv. Se utilizaron diagramas básicos de carrocería libre interior y elevación frontal con aceleración en g para calcular las cargas dados los pesos del marco., que le fueron entregados automáticamente desde SkyCiv.

Para john, También quedó claro que la parte superior del cuerpo y las piernas del conductor excluyen las diagonales a través de esos rectángulos, por lo que se han diseñado aproximadamente a mano como vigas. Se enteró durante el enderezamiento de mi marco espacial. 50 hace años que sobre 90% de la flexibilidad torsional ocurre en estos 2 rectángulos, en un marco espacial bien triangulado.

Los casos de carga de horquilla & Los cálculos de tensión se hicieron a mano inicialmente con diagramas de cuerpo libre, hecho más simple que la situación exacta, para poder hacer un cálculo manual, y luego con un factor de seguridad adicional agregado.

Figura 3: Resultados de la deflexión de la vista en planta para un caso de carga de ejemplo

Cómo ayudó SkyCiv

Para la mayoría de proyectos mecánicos como este, Se necesita un software extremadamente robusto y complejo para el análisis de complejos, piezas mecanizadas. Para John aunque, pudo aprovechar las funciones de modelado y análisis rápidas y sencillas de SkyCiv Estructural 3D – un módulo que no se usa comúnmente para el diseño del chasis de un auto de carreras. Usualmente utilizado para construcción estructural y diseño de marcos., pudo flexionar la versatilidad de la plataforma SkyCiv para su impresionante proyecto.

Al inicio del proyecto, Era imperativo que John confirmara algunos cálculos manuales que había completado, pero lo que es más importante, averigua las desviaciones de su marco. Los casos de carga para 3 g en las curvas, 3 g frenado, 3 g aceleración, 3 g bump eran fáciles de aplicar según John.

“…los resultados de tensión / deflexión lineal fueron fáciles de entender en el modelo renderizado, que también tiene un sombreado realmente bueno.”

Figura 4: 3D renderizado 3D Estructural El esfuerzo axial es el resultado de la carga aerodinámica y las cargas en las curvas en el marco.

Sin ayuda de software, esperaba darse por vencido cuando se volviera demasiado. Conocer las fuerzas a mano con el funcionamiento del automóvil., John pudo usar el solucionador analítico en Structural 3D para obtener las tensiones de los miembros de su estructura y las desviaciones resultantes.

John hablando sobre el valor de la representación 3D y la representación de los resultados analíticos.:

“Encontré varias interferencias que no eran evidentes en mis dibujos y pude mejorar varias posiciones difíciles de los miembros diagonales. Esto mostró el camino para muchos otros cambios pequeños pero importantes en la forma del chasis y salvó muchas páginas de cambios dibujadas a mano.”

Derivado de la aplicación de curvas 3g, frenado, aceleración, y “protuberancia” casos de carga, John usó los resultados de la desviación para verificar sus cálculos manuales y verificarlos, permitiéndole hacer cambios transversales a su marco espacial. Esto era necesario para optimizar tanto el peso como la rigidez del bastidor del automóvil.. Por ejemplo, termina necesitando aumentar el tamaño del marco alrededor de las piernas del conductor y el área de la cadera para aumentar la seguridad en caso de choque.