Diseño y fabricación de basculante de competición para categoría MotoStudent

Abstract

Este proyecto surge como la necesidad de diseño y fabricación del basculante del prototipo de motocicleta diseñada para competir en la “MotoStudent VIII Edition”. El basculante es el componente que une el chasis con la rueda trasera y el sistema de suspensión. Esto hace que se requiera de un buen diseño para conseguir un buen rendimiento de la motocicleta. A lo largo del proyecto se explicará la evolución del diseño partiendo del empleado en la VII edición de MotoStudent hasta el diseño final que se empleará en la VIII edición. Para ello, se comenzará definiendo las características principales que definen un basculante y su importancia con respecto al ensamblaje completo del prototipo. Se definirá el diseño empleado en la VII edición de MotoStudent y se propondrán varios nuevos diseños que surgen como alternativa a la evolución del sistema de suspensión trasera del prototipo. A continuación, se presentarán los cálculos realizados para el diseño mecánico del basculante. Se detallará la evolución de este componente, desde el diseño inicial hasta el final, evaluando las mejoras implementadas durante el proceso. Esta evaluación se ha mostrado mediante tres diseños diferentes de basculante. Se comenzará definiendo la geometría del basculante, seguido de una clasificación y cálculo de las cargas a las que estará sometido, finalizando con un estudio resistente de tensiones y deformaciones para los distintos casos de carga estudiados. Con ello, se analizará el fallo del sistema mediante criterios de fallo estático, a fatiga y por amplificación dinámica. Por otro lado, se realizará el cálculo de otros elementos que permiten su correcto funcionamiento y su ensamblaje a otros componentes del prototipo, como es el caso de los ejes de unión con el chasis, la rueda y la suspensión. Una vez finalizado el diseño, se expondrá su proceso de fabricación. Se presentarán los materiales y la maquinaria disponible por parte de las empresas encargadas de la fabricación y montaje de los componentes, se explicarán los procesos de fabricación de cada uno de los componentes y se realizará un programa en detalle de los procesos de mecanizado junto con la obtención sus códigos. Se detallará el proceso de ensamblaje de las distintas piezas por medio de soldadura y, finalmente, su montaje en el prototipo final.

This project arises from the need for the design and manufacturing of the swingarm for the motorcycle prototype designed to compete in the "MotoStudent VIII Edition." The swingarm is the component that connects the chassis with the rear wheel and the suspension system. This makes a well-thought-out design essential to achieving optimal motorcycle performance. Throughout the project, the evolution of the design will be explained, starting from the one used in the VII edition of MotoStudent to the final design that will be implemented in the VIII edition. To achieve this, the project will begin by defining the main characteristics of a swingarm and its importance in relation to the complete assembly of the prototype. The design used in the VII edition of MotoStudent will be defined, and several new designs will be proposed as alternatives in response to the evolution of the rear suspension system of the prototype. Next, the calculations performed for the mechanical design of the swingarm will be presented. The evolution of this component will be detailed, from the initial design to the final one, evaluating the improvements implemented during the process. This evaluation will be illustrated through three different swingarm designs. The process will begin by defining the swingarm geometry, followed by a classification and calculation of the loads it will be subjected to, concluding with a strength analysis of stresses and deformations for the various loading scenarios studied. This will include an assessment of system failure based on static failure criteria, fatigue failure, and dynamic amplification. Additionally, calculations will be performed for other elements that ensure proper functionality and assembly with other components of the prototype, such as the connection axes with the chassis, the wheel, and the suspension. Once the design is completed, the manufacturing process will be presented. The materials and machinery available from the companies responsible for fabrication and assembly will be introduced, and the manufacturing processes of each component will be explained. A detailed machining process plan will be developed, including the generation of machining codes. The assembly process of the different parts through welding will be detailed, followed by their final installation in the prototype.