Otimização multiobjetivo dos parâmetros da suspensão de uma motocicleta

Abstract

O uso de motocicletas como meio de transporte vem aumentando ano após ano. O projeto de suspensão deste tipo de veículo, em sua concepção, passa pela análise do tipo de utilização que se fará da motocicleta além de aspectos estéticos, ergonômicos, de conforto e de segurança. Neste sentido, a vibração é a principal variável influente para o conforto, originada da via e nas manobras de aceleração, desaceleração e vibração do motor. Este trabalho propõe o estudo multiobjetivo sobre redução de vibração no piloto e também melhora da dirigibilidade por meio da análise do Koch Index. A modelagem do sistema de suspensão da motocicleta proposto nesse trabalho inclui 5-GDL (graus de liberdade) para dinâmica vertical, 4-GDL para dinâmica lateral e 12-GDL no modelo biodinâmico. Seis parâmetros de rigidez, amortecimento e posição do centro de gravidade são selecionados como variáveis de projeto, além de três funções objetivo, a fim de verificar o comportamento das fronteiras de Pareto geradas pelos algoritmos de otimização. A motocicleta foi submetida a uma manobra de troca simples de faixa e a uma pista com rugosidade classe B (ISO 8606, 1995). Os resultados mostram que os novos parâmetros obtidos através da otimização geraram uma melhora grande na dirigibilidade da motocicleta, associado a uma redução na vibração sentida pelo piloto. O algoritmo utilizado no estudo em questão concorda com estudos anteriores, mostrando-se adequado.

The use of motorcycles as a means of transportation has been increasing year after year. The suspension design of this type of vehicle, in its conception, goes through the analysis of the type of use that will be made of the motorcycle besides aesthetic, ergonomic, comfort and safety aspects. In this sense, vibration is the main influential variable for comfort, originating from the track and in the engine acceleration, deceleration and vibration maneuvers. This paper proposes a multiobjective study on pilot vibration reduction and also improving drivability through Koch Index analysis. The modeling of the motorcycle suspension system proposed in this paper includes 5-DOF (degrees of freedom) for vertical dynamics, 4-DOF for lateral dynamics and 12-DOF in the biodynamic model. Six parameters of stiffness, damping, and center of gravity position are selected as design variables and three objective functions to verify the behavior of the Pareto boundaries generated by the optimization algorithms. The motorcycle was subjected to a simple lane change maneuver and a class B roughened track (ISO 8606, 1995). The results show that the new parameters obtained through the optimization generated a great improvement in the motorcycle maneuverability, associated with a reduction in the vibration felt by the rider. The algorithm used in the study in question agrees with previous studies, proving to be adequate.