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EMC5005 – Projeto Integrado em Engenharia Mecânica
Projetos Informacional e Conceitual
Equipe:Alexandre Neves Trichez Júnior Fabricio PereiraGabriela Khouri Giménez IsasiRaphael Weber MelloThiago de Jesus de Araujo RiosThyane Fuhrmann Gonçalves de OliveiraVinicius Ferigollo Manfio
Professor:Lauro Cesar Nicolazzi, Dr. Eng.
Outubro/2012
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
EMC5005 – Projeto Integrado em Engenharia Mecânica
Sumário
Contextualização – Baja SAE e Suspensão Trailing Arm;
Histórico e funcionamento dos amortecedores;
Requisitos de usuário e projeto: a casa da qualidade;
Brainstorming: geração de concepções;
Seleção da concepção.
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Monoposto
Robusto
All-terrain Vehicle
Regulamento da SAE International
Suspensão Trailing Arm
Também é chamada de “Braço Arrastado”
Suspensão que permite movimento independente das rodas em um mesmo eixo
Permite o uso de barra anti-rolagem
O único parâmetro variável com o curso de suspensão é a distância entre-eixos do veículo
Contextualização: Baja SAE e Suspensão Trailing Arm
Protótipo Baja SAE
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Histórico:
Até 1910: amortecedores eram dificilmente utilizados
1910 – 1925: eram utilizados principalmente amortecedores do tipo sólido-sólido
1925 – 1980: inicialmente amortecedores hidráulicos simples. Desenvolvimento progressivo até a criação de amortecedores ajustáveis. [1934: Monroe inicia a produção do tipo telescópico.
1947: Koning introduz o modelo telescópico ajustável. 1950: Carbon inventa e produz amortecedores telescópico com gás-pressurizado.]
1980 – 1985: grande entusiasmo quanto a possibilidade da utilização de suspensão ativa (o que eliminaria o amortecedor), porém não foi posto em prática devido a seu alto custo.
1985 – : desenvolvimento de amortecedores rapidamente auto-ajustáveis
2000 – : introdução, para veículos de alto custo, de um amortecedor magnetoreológico controlável.
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Funcionamento:
O amortecedor tem três funções básicas distintas:
Manter o contato dos pneus com o solo
Controlar os movimentos de abertura e
fechamento das molas
Proporcionar conforto, estabilidade e
segurança ao veículo
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Funcionamento:
Os amortecedores pressurizados diminuem a possibilidade de formação
de bolhas no fluido quando este é submetido altas temperaturas ou
quando há movimentação intensa da suspensão. O gás nitrogênio produz
uma ação mais rápida no trabalho do amortecedor. Seu desempenho é mais
constante trazendo melhor dirigibilidade e segurança.
Amortecedor telescópico com óleo
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Patentes:
• US970390 – Shock Absorber For AutomobilesC. A. Petersen (1910)
• US1028400 – Shock Absorber H. B. Stanton (1912)
• US1054010 – Shock AbsorberB. W. Matthews (1913)
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Patentes:
• US3167309 – Hidropneumatic Shock Absorber For Automotive Vehicles
F. Wössner (1965)
• US4546959 – Shock Absorber Having Adjustable Damping Means Including na Auxiliary Oil Tank
Satoru Tonu (1985)
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Histórico e funcionamento dos amortecedores
Normas:
• ABNT NBR 13308:2010:
Veículos rodoviários automotores – Amortecedor da suspensão — Verificação de desempenho e durabilidade — Método de ensaio
• ABNT NBR 15830:2010 :Veículos rodoviários automotores — Amortecedor da suspensão — Classificação, terminologia e identificação
Projeto Conceitual
Questionário e Pesquisa de
Mercado Avaliação das Respostas
Necessidades de Usuário
Requisitos de Usuário
Requisitos de Projeto
Avaliação dos Requisitos
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Projeto Informacional
Construção da Casa da Qualidade
Organograma das Atividades Realizadas
Importância dos Requisitos
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Pesquisa de Mercado
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Pesquisa de Mercado
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Requisitos de Usuário e ProjetoRequisitos de Usuário
Custo
Segurança
Design/Formato
Manutenção
Conforto proporcionado
Dificuldade para montagem
Massa
Tamanho
Resistência a ambientes agressivos
Material Utilizado
Durabilidade
Eficiência
Requisitos de Projeto Unidade associada
Eficiência Estrutural %
Condutividade Térmica Jm²/K
Intervalo de Manutenção h
Horas Úteis de Uso h
Usinabilidade --
Volume Ocupado m³
Tempo de Regulagem h
Tempo de Montagem h
Peso N
Custo com Produção R$
Custo com Manutenção R$
Custo com Materiais R$
Número de Componentes --
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Casa da qualidade
Requisitos de Projeto
1 – Número de Componentes
2 – Eficiência Estrutural
3– Custo com Materiais
4 - Peso
5 – Custo com Manutenção
6 – Volume Ocupado
7 – Horas úteis de uso
8 – Tempo de montagem
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Projeto Conceitual
Solução Ideal
Projeto Informacional
Estrutura de Funções Brainstorming
Seleção das ideias mais relevantes
Escolha das concepções
Matriz morfológica
Matriz de Pugh Avaliação das concepções
Atividades Desenvolvidas
Projeto Preliminar
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Estrutura de Funções
Dissipar Energia
Fricção
Configuração do amortecedor
Regulagem Fixação no carro Fixação no braço de suspensão
Batente de fim de curso
Posicionamento das molas
Compressão rápida
Compressão lenta
Rebound
Ponto SuperiorPonto Inferior
Armazenamento do material para fricção
Foi desconsiderado o uso de eletricidade gerar o efeito de amortecimento!
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Brainstorming: geração de concepções
Fricção
Sólido - Sólido
Fluido Viscoso
Efeito Fluidodinâmico
Configuração do Amortecedor
Alavanca de Palhetas
Telescópio
Alavanca com Pistões Paralelos Fluido
Nitrogênio Ar
Fluido Viscoso
Buscar soluções para as funções do produto descritas anteriormente
Não se deve “julgar” nenhuma idéia nessa etapa
de projeto
Feita em reunião com a equipe
durante o período de aula
A seleção das ideias é feita posteriormente, eliminando soluções
inviáveis
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
SoluçõesFunções elementares Princípios de Solução
Armazenamento de fluido Interno Externo Externo suspenso
Fixação no carro Olhal Junta esférica
Fixação no braço de suspensão Olhal Junta esférica
Posicionamento mola Externo em paralelo Dois batentes com rosca Flanges roscadas Duas flanges fixas
Batente de fim de curso tração Mola interna na carcaça Elastômero interno na carcaça
Batente de fim de curso compressão Elastômero na haste Elastômero fixo na carcaça
Mola interna na carcaça
Elastômero interno na carcaça
Fluido Óleo viscoso Ar Nitrogênio
Regulagem compressão rápida Agulha regulável com parafuso externo
Regulagem mola/esfera
Regulagem parafuso/esfera
Regulagem compressão lenta Agulha regulável com parafuso externo
Regulagem mola/esfera
Regulagem parafuso/esfera
Regulagem rebound Regulagem na haste interna
Regulagem na haste externa
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
ConcepçõesFunções elementares
Concepções do produtoOpção I (pistões paralelos) Opção II (telescópio) Opção III (telescópio)
Armazenamento de fluido Interno Externo Externo suspenso
Fixação no carro
Fixação no braço de suspensão
Posicionamento mola Mola externa ao amortecedor
Batente de fim de curso tração
Batente de fim de curso compressão
Fluido Nitrogênio Ar
Regulagem compressão rápida
Regulagem compressão lenta
Regulagem rebound
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Matriz de Pugh
Requisitos de Usuário Peso Concepção 1 Concepção 2 Concepção 3Custo 2,6 -1 1 1
Segurança 4,2 0 1 0Design/Formato 3,4 0 1 1
Manutenção 4 -1 1 1Conforto proporcionado 3,6 0 1 -1
Dificuldade para montagem 3,4 -1 1 0Massa 4,8 -1 1 1
Tamanho 4,4 -1 1 1
Resistência a ambientes agressivos 4,2 1 0 0
Material Utilizado 4 1 1 1Durabilidade 4,8 0 0 0
Eficiência 3,4 1 1 0SOMA (SEM PESO) -2 10 5
SOMA (COM PESO) -7,6 37,8 19,6
Foi utilizado como referência o amortecedor da Elka
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Concepção FinalFunções elementares Concepção II - Configuração do tipo "Telescópio"Armazenamento de fluido Externo, fixo à carcaça do amortecedor
Fixação no carro Junta esférica
Fixação no braço de suspensão Junta esférica
Posicionamento mola Flanges roscadas, permitindo a regulagem de pré-carga
Batente de fim de curso tração Elastômero na haste, externo ao amortecedor
Batente de fim de curso compressão Mola interna na carcaça
Fluido Nitrogênio
Regulagem compressão rápida Regulagem mola/esfera
Regulagem compressão lenta Agulha regulável com parafuso externo
Regulagem rebound Regulagem na haste externa
Dúvidas
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção
Referências
https://www.monroe.com.br/ - acesso em 05/10/2012 http://www.elkasuspension.com/ - acesso em 2/10/2012 http://www.lcool.org/technical/shock_absorbers/shock_absorbers.html - acesso 7/10/2012 http://www.youtube.com/watch?v=vcSH2z706rU DIXON, J. C. The Shock Absorber Handbook. Second Edition. Warrendale: SAE,
2007
Amortecedor de alta performance para veículo off-road
Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção