aula3 introdução à dinâmica de veículos

DINÂMICA DE VEÍCULOS

1/2014

Profa. Suzana Moreira Avila, DSc

DINÂMICA DE VEÍCULOS

INTRODUÇÃO

AULA 3

Introdução à Dinâmica Veicular

Desempenho: Aceleração

Frenagem

Dirigibilidade (handling)

Conforto (ride)

Forças dominantes:produzidas pelo contato entreos pneus e a pista

Introdução à Dinâmica Veicular

• Compreende a interação entre:

- Motorista

- Veículo

- Carga

- Meio Ambiente

Vamos abordar três aspectos principais:

- Segurança Ativa

- Conforto do Motorista e Ocupantes

- Satisfação em Dirigir

Introdução à Dinâmica Veicular

Envolve vários aspectos do conhecimento humano:

- - Mecânica Clássica

- - Física e Química

- Eletrônica

- Psicologia e Comunicações

Utiliza diversas ferramentas de engenharia:

- Avaliações Subjetivas

- Medições Objetivas

- Testes Laboratoriais e em Veículo

- Simulações de Dinâmica Veicular

Introdução à Dinâmica Veicular

Motorista

Interage com o veículo de várias maneiras:

- Volante de Direção (Dinâmica Transversal)

- Pedal do Acelerador (Dinâmica Longitudinal)

- Pedal do Freio

- Embreagem e/ou Alavanca de Cambio

Introdução à Dinâmica Veicular

Motorista

O Veículo proporciona diversas respostas e informações:

- Vibrações (Longitudinais, Verticais e Transversais)

- Ruídos (Motor, Transmissão, Chassis, Pneus)

- Instrumentos (Velocidade, Rotação Motor,

Temperaturas, etc.)

Introdução à Dinâmica Veicular

Motorista

O ambiente também influencia o motorista:

- Clima

- Condições do Trânsito

- Tipo de piso e estado de conservação das

estradas.

Introdução à Dinâmica Veicular

Cargas

Veículos transportam passageiros e carga. Estes

carregamentos modificam suas características

dinâmicas. Em muitas condições isto pode ocorrer de

forma significativa:

- Mudanças de peso, inércia e altura do CG (Centro de

Gravidade)

- Comportamento dinâmico da própria carga – líquidos,

cargas vivas, etc.

Introdução à Dinâmica Veicular

Meio Ambiente

O meio ambiente afeta tanto o veículo quanto o

motorista:

- Veículo

- Condições da Estrada (Irregularidades, Atrito, Gradientes,

Traçado, etc.)

Ar (Resistência Aerodinâmica, Ventos

Laterais)

- Motorista Clima, Visibilidade

Conceitos Básicos

Dinâmica veicular é a parte primária da engenharia baseada na mecânica clássica focada em veículos suportados por rodas e pneus.

-Tem interação com:

- Motorista ou condutor;

-Veículo;

- Forças que regem o movimento.

Detalhando:

- Ação de segurança e conforto.

- Redução do impacto com a superfície de contato.

Objetivos

Aplicação dos conceitos básicos de dinâmica:

- Vertical

- Lateral

- Longitudinal

Equacionamento de métodos analíticos para

determinação de conforto e desempenho.

Terminologia utilizada em dinâmica veicular.

Influência da suspensão na dinâmica vertical e na

dinâmica lateral.

Geometria dos sistemas envolvidos na suspensão.

Desenvolvimento dos Modelos

Desenvolvimento dos Modelos

Sistemas de Coordenadas

Modelos matemáticos baseados nas leis de NEWTON

O objetivo é descrever as relações de esforços que atuam em um

sistema em relação a um referencial inercial, para tanto se faz

necessário a adoção de um sistema de coordenadas.

- COORDENADAS GLOBAIS: Expressa as grandezas do movimento

no referencial inercial (FIXO).

- COORDENADAS LOCAIS: Expressa as grandezas de movimento

em um referencial local (PRESO AO VEÍCULO).

Embora as grandezas possam ser expressas em referenciais locais,

elas são definidas em relação ao referencial inercial ou absoluto.

DINÂMICA VEICULAR

VERTICAL

LONGITUDINAL

TRANSVERSAL

DINÂMICA LONGITUDINAL

- MOVIMENTAÇÃO DO VEÍCULO NO EIXO LONGITUDINAL

- RELACIONADA COM PERFORMANCE E SEGURANÇA

- ACELERAÇÃO E RETOMADA DE VELOCIDADE,

VELOCIDADE MÁXIMA E CAPACIDADE DE SUBIDA EM

RAMPAS (“POWER TRAIN”)

- CAPACIDADE DE DESACELERAÇÃO E ESTABILIDADE EM

FRENAGEM (SISTEMA DE FREIOS)

DINÂMICA VERTICAL

- ACELERAÇÕES E DESACELERAÇÕES NO EIXO VERTICAL,

DEVIDAS A SOLICITAÇÕES DO PISO

- RELACIONADA COM O NÍVEL DE CONFORTO DO VEÍCULO

- PRINCIPAL SISTEMA ENVOLVIDO – SUSPENSÃO

- OUTROS FATORES IMPORTANTES – RIGIDEZ DO CHASSIS,

BANCOS, COXINS DE MOTOR E TRANSMISSÃO

- EM VEÍCULOS PESADOS, TAMBÉM AS SUSPENSÕES DE

BANCO E DE CABINE

DINÂMICA TRANSVERSAL

-COMPORTAMENTO EM CURVAS E MANOBRAS DE EMERGENCIA,

ESTABILIDADE DIRECIONAL

-IMPORTANTE EM TERMOS DE SEGURANÇA ATIVA, CONFIANÇA

NO VEÍCULO E SATISFAÇÃO EM DIRIGIR

-PRINCIPAIS SISTEMAS ENVOLVIDOS - SUSPENSÃO E DIREÇÃO

- OUTROS FATORES IMPORTANTES – TIPO DE TRAÇÃO, RIGIDEZ

ESTRUTURAL, AERODINÂMICA E DISTRIBUIÇAO DE MASSA DO

VEÍCULO

Modelagem

Forma de abordagem e convenções:

Sistema de coordenadas local Longitudinal

Lateral

Vertical

Rolagem (roll)

Arfagem (pitch)

Guinada (yaw)

Forma de abordagem e convenções:

Sistema de coordenadas global Longitudinal

Lateral

Vertical

Ângulo de avanço (ψ)

Ângulo de curso (ν)

Ângulo de deslizamento (β)

Modelagem

Forma de abordagem e convenções:

Segunda Lei de Newton

Modelagem

Cargas Dinâmicas sobre o Veículo

Forma de abordagem e convenções:

W = m·g peso do veículo atuando no CG

W/g·ax força inercial devido à aceleração ax

Wf e Wr forças dinâmicas normais à pista

Fxf e Fxr forças trativas

Rxf e Rxr resistências ao rolamento

DA força de arrasto aerodinâmico,

atuando no centro aerodinâmico (ha)

Rhz e Rhx forças no engate

Cargas Dinâmicas

Cargas Dinâmicas

Cargas Dinâmicas

Cargas Dinâmicas

Exercício

Localize o centro de gravidade (posição entre eixos, a2 e a1, e altura h) de um

veículo automotivo. Em posição horizontal, um veículo de comprimento l = 230 cm

aplica Fz1 = 9565N no eixo dianteiro e Fz2 = 10435N no eixo traseiro. Ao elevá-lo

num pistão até atingir angulação de 30ºgraus, conforme a Figura, a distribuição de

força se altera para Fz1 = Fz2 = 10KN. O raio da roda R = 30 cm. Assume-se a

gravidade g = 10m/s², roda indeformável. Determine a altura h e a posição dos eixos

de roda (a2 e a1) deste veículo.

Referências

Gillespie T.D., Fundamentals of Vehicle Dynamics, SAE, 1992

Rodrigues C. Apostila do Curso de Suspensão e Direção

da FEI.

Franco, J. Notas de aula do Curso de DinâmicaVeicular da

AEA.