Estudo da cinética vertical de um sistema de suspensão dianteira de um veículo "Side-by-Side" para competição em todo-o-terreno

Abstract

O presente relatório descreve o estudo de um modelo numérico, focado na cinemática vertical de um sistema de suspensão dianteira aplicado a um veículo “Side-by-Side” (SSV) de competição em todo-o-terreno. O sistema de suspensão representa um dos componentes mais críticos e determinantes no desempenho e segurança de veículos deste tipo, influenciando diretamente não só a estabilidade, como a tração, a condução e o conforto dinâmico. Considerando as características extremas das competições off-road, compreender o comportamento dinâmico e estrutural da suspensão é fundamental para otimizar o desempenho global do veículo. O estudo teve como principal objetivo, a modelação e simulação comportamental da suspensão dianteira através de um modelo simplificado de ¼ de veículo (quarter-car model), desenvolvido no software MSC Adams, com base em medições obtidas a partir de um modelo CAD do Can-Am Maverick X3. A geometria do sistema foi representada com recurso a elementos simples que substituem as peças reais, reduzindo os recursos computacionais sem comprometer a validade cinemática. Foram testados dois modelos distintos, diferenciados pelo comprimento dos braços oscilantes (aumentado em 3 cm no Modelo 2), de forma a avaliar a influência dessa alteração geométrica no comportamento dinâmico. As propriedades físicas foram definidas com base em dados reais do veículo, fichas técnicas e cálculo, incluindo massa suspensa, rigidez de mola, amortecimento e características dos pneus. As simulações abrangeram quatro cenários característicos de condições de competição: impacto após salto, queda em degrau (drop test), estrada com lombas e terreno com depressões irregulares. A análise dos resultados permitiu assim identificar tendências claras no comportamento da suspensão: o Modelo 2 apresentou melhor dissipação de energia, menor deformação do pneu e maior eficiência de amortecimento, resultando numa resposta mais estável. Em termos gerais, o aumento do comprimento dos braços oscilantes revelou-se positivo, permitindo melhor distribuição de esforços e redução do desgaste do pneu, sem comprometer o curso útil do amortecedor. A resposta dinâmica manteve-se estável e sem ressaltos, reforçando o equilíbrio entre conforto e desempenho competitivo. Abstract: This report describes the study of a numerical model focused on the vertical kinematics of a front suspension system applied to an off-road side-by-side (SSV) competition vehicle. The suspension system represents one of the most critical and determining components in the performance and safety of such vehicles, directly influencing not only stability but also traction, handling, and dynamic comfort. Considering the extreme characteristics of off-road competition, understanding the dynamic and structural behavior of the suspension is essential to optimizing the vehicle's overall performance. The main objective of the study was to model and simulate the behavior of the front suspension using a simplified quarter-car model, developed in MSC Adams software, based on measurements obtained from a CAD model of the Can-Am Maverick X3. The system geometry was represented using simple elements that replace real parts, reducing computational resources without compromising kinematic validity. Two distinct models, difference of the length of the swingarms (increased by 3 cm in Model 2), were tested to evaluate the influence of this geometric change on dynamic behavior. The physical properties were defined based on real vehicle data, technical specifications, and calculations, including sprung mass, spring stiffness, damping, and tire characteristics. The simulations covered four typical racing scenarios: impact after a jump, a drop test, a road with bumps, and uneven terrain. Analysis of the results identified clear trends in suspension behavior: Model 2 demonstrated better energy dissipation, less tire deformation, and greater damping efficiency, resulting in a more stable response. In general, increasing the length of the swingarms proved positive, allowing for better load distribution and reduced tire wear without compromising the shock absorber's useful travel. The dynamic response remained stable and smooth, reinforcing the balance between comfort and competitive performance. As a future work perspective, we recommend developing a half-car model that simultaneously includes the front and rear axles to more fully evaluate longitudinal load transfers and bounce effects. We also propose integrating the results into the finite element method, aiming for detailed structural analysis, identification of critical stresses, and optimization of component weights.