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2010-002-01 PE
Relatório de Projeto - Veículo Tipo Fora-de-Estrada Mini Baja
André Luiz Rocha D’ Oliveira, Breno Moreira Costa, Ronaldo Horácio Cumplido Neto Universidade Federal de Viçosa
EQUIPE UFVbaja – Universidade Federal de Viçosa
Minas Gerais, Brasil
Copyright © 2007 Society of Automotive Engineers, Inc.
2010-002-01PE
Relatório de Projeto - Veículo Tipo Fora-de-Estrada Mini Baja
André Luiz Rocha D’ Oliveira, Breno Moreira Costa, Ronaldo Horácio Cumplido Neto Universidade Federal de Viçosa
Copyright © 2007 Society of Automotive Engineers, Inc.
1 - RESUMO:
O projeto Baja SAE é uma competição entre Instituições de Ensino Superior que desafia estudantes de engenharia a
projetar e desenvolver veículos de competição monopostos
off-road, denominados mini-bajas.
Em 1995, a SAE Brasil introduziu essa competição no país,
tornando-se, desde então, uma das mais importantes
atividades extracurriculares para estudantes de engenharia.
Em 2008 foi criada a equipe de Mini Baja da Universidade
Federal de Viçosa (UFV), a UFVbaja Pererecas. A equipe
nasceu da iniciativa de alunos da primeira turma de
Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Viçosa
em parceria com o Departamento de Engenharia Agrícola. Além de alunos da Eng. Mecânica e Agrícola, fazem parte
da equipe graduandos de Engenharia Elétrica e Engenharia
de Produção, que ajudam a fazer do UFVbaja um time
multidisciplinar e robusto, com conhecimentos específicos
em todas as áreas necessárias para a execução do projeto.
A UFV é considerada uma das melhores instituições de
ensino do Brasil e de Minas Gerais. A universidade tem
como missão exercer ação integrada das atividades de
ensino, pesquisa e extensão. Desta forma, a equipe Mini
Baja UFV, possui grande relevância e contribuição para
uma formação acadêmica ampla dos alunos envolvidos com
o projeto.
Com este intuito, a equipe visa utilizar metodologias de
projeto específicas, que enfatizam as necessidades práticas
e teóricas existentes em qualquer atividade de engenharia.
Além disso, a ideologia adotada pelos membros da equipe
se baseia no princípio da interdisciplinaridade, ou seja, é
notável a necessidade de várias áreas do conhecimento
científico para a realização do projeto.
Assim, a UFVbaja Pererecas desenvolveu uma metodologia
de projeto específica, visando a união da teoria com a
prática e um profundo estudo das diversas áreas
tecnológicas envolvidas na competição. Com isso, as metas
da equipe podem ser concluídas e seus objetivos
alcançados.
2 - INTRODUÇÃO:
A equipe UFVbaja Pererecas é composta por alunos
graduandos dos cursos de engenharias mecânica, elétrica, agrícola e produção da Universidade Federal de Viçosa,
totalizando 20 membros oficiais. Para a formação da
equipe, visou-se focar em alunos que possuíssem um perfil
dinâmico e empreendedor, preparado para trabalhar com
diversas equipes e áreas do conhecimento. Além disso,
sempre compreendendo a importância da atividade para o
meio acadêmico e sua formação como profissional.
Para as etapas do desenvolvimento conceitual do projeto,
primeiramente dividiu-se o veículo mini-baja em áreas e
sistemas distintos. Assim, para cada sistema, formaram-se
grupos específicos, encarregados das melhores soluções de projeto para as respectivas áreas do veículo. Isso foi
possível adotando metodologias de projeto, utilizadas no
meio acadêmico e mercadológico.
Para o desenvolvimento técnico e preliminar do projeto,
foram usadas algumas ferramentas e métodos de
engenharia. Softwares matemáticos, como o MATLAB® da
empresa MATHWORKS® por exemplo, foram utilizados
para obtenção de alguns resultados. Além deste, o CAD
SolidWorks® foi escolhido por apresentar as plataformas
de simulações de forças estáticas, dinâmicas e outras, fornecendo resultados que possibilitaram validar o projeto
no que diz respeito à sua eficiência e confiabilidade
mecânica. Assim, a equipe visou adotar uma metodologia
capaz de fornecer as técnicas necessárias para projetar um
veículo seguro, eficiente e de alta confiabilidade.
3 - OBJETIVOS:
Os objetivos do protótipo mini-baja da equipe UFVbaja
Pererecas são que este atenda todos os requisitos de
segurança e performance automotiva proposto pela SAE.
Em outras palavras, o veículo deve ser capaz de superar
obstáculos decorrentes de diversos tipos de terreno, sendo
eficiente e resistente estruturalmente. Deve suportar vários
tipos de esforços provenientes das distintas condições de
trabalho que podem ser impostas pelo usuário, sendo seguro e eficaz. Assim, sendo um produto com características
mercadológicas desejadas para consumidores em geral.
Além disso, o projeto visa a interação de alunos graduandos
de engenharia com atividades práticas e dinâmicas,
fornecendo experiência e uma visão ampla do cotidiano de
um profissional desta área.
4 - METODOLOGIA CONCEITUAL:
O projeto da equipe UFVbaja seguiu todas as etapas de
projeto, desde a fase conceitual até a fabricação do
protótipo. A metodologia utilizada no projeto foi proposta
por Pahl et al, 2005, com as etapas apresentadas no
Apêndice 1 - figura A.1.
Antes de iniciar a fase conceitual, a equipe foi dividida em
seis sub-equipes técnicas, sendo estas as seguintes:
Estrutura e Acabamento; Suspensão, Direção e Rodado;
Transmissão e Motor; Freios e Acionamentos; Eletrônica,
Instrumentação e Comunicação; Gestão e Marketing.
Inicialmente, cada sub-equipe realizou uma pesquisa na
literatura (livros técnicos e artigos) para adquirir um
embasamento técnico sobre as respectivas áreas estipuladas.
Através disso, reuniram-se informações suficientes para a
elaboração de uma lista de requisitos, na qual foram
expostas a maioria das características do veículo, como
geometria, material, cinemática e ergonomia. Além disso,
foi possível a observação de certas variáveis que, ao longo
da fase conceitual, tiveram que ser determinadas para o
andamento do projeto.
Através dessa lista, após discussões para o clareamento e
otimização das funções, foi possível determinar uma
estrutura de funções, na qual o protótipo foi reduzido a
“problemas”. Assim, para o desenvolvimento do projeto,
princípios de solução foram elaborados para que as funções
fossem atendidas, de acordo com as necessidades de cada
sub-equipe. A figura 1 representa este processo
esquematicamente.
Figura 1: Utilização de princípios para funções “problemas”.
Com todas as informações em mãos foi construída uma
matriz morfológica, que informa as funções e os possíveis
princípios de solução encontrados.
Assim, após finalizado a montagem da matriz morfológica,
deu-se início a próxima fase do projeto conceitual, que é a
criação de variantes de solução.
Nessa fase, foram estabelecidas doze variações de veículos
mini-bajas. Em cada variação, podiam-se perceber
características predominantes diferentes (alguns eram
extremamente ousados em seus princípios de solução, e
outros eram conservadores).
Após o estabelecimento dessas variantes, restava avaliá-las,
determinando a concepção final do protótipo UFVbaja
Pererecas.
Porém, para a avaliação dessas variantes, foi necessário definir uma árvore de critérios, representada no Apêndice 1
- figura A.2 que seria baseada em parâmetros definidos pela
equipe e exigidos pelo regulamento da competição Baja
SAE Brasil.
As variantes foram analisadas em três principais
características – Eficiência, Confiabilidade e Segurança –
sendo essas subdividas em outros itens. Para todos os itens
foram atribuídos pesos, de acordo com sua importância no
projeto. Assim, após a definição da árvore e a avaliação das
variantes, aquela que obteve a maior pontuação foi definida
como variante final, ou seja, aquela que representa as melhores configurações para o veículo baja.
Com o conceito definido, finalizou-se a fase conceitual do
projeto, passando-se para a fase de projeto preliminar.
Nesta, começam a serem definidas as características de
finalização e construção propriamente ditas das funções do
protótipo.
FUNÇÃO – “PROBLEMA”
SOLUÇÃO
PRINCÍPIO
5 – SISTEMAS DO VEÍCULO:
De acordo com a metodologia, foi possível determinar cada
área do veículo de acordo com suas funções e necessidades
conceituais. Para o desenvolvimento da fase preliminar do
projeto, foram desenvolvidos, então, os sistemas do veículo.
São eles:
5.1 - Transmissão e Motor:
O sistema de transmissão escolhido para este protótipo é
composto por um motor Briggs and Stratton de 10hp (motor
padrão), uma CVT (Transmissão de Variação Continua) de
polias expansivas, representada na figura 2, e uma redução
secundária, feita através de uma caixa de engrenagens
cilíndricas de dentes retos.
A partir da escolha do sistema citado, partiu-se para um
detalhado estudo dos seus componentes.
Figura 2: Representação de uma CVT.
As características do motor necessárias ao projeto, como
curvas de torque por giro e desenhos técnicos do mesmo,
foram estudadas visando auxiliar a construção e distribuição dos componentes do power train (conjunto dos
elementos que transmitem potência do motor), assim como
a eficiência deste sistema.
A partir da escolha da CVT como parte do sistema de
transmissão do veiculo, foi feito um estudo das
características físicas e de funcionamento deste mecanismo.
Para isso, alguns artigos e teses acadêmicas foram
analisados para estimar as relações de transmissão da CVT.
Assim, foi possível estabelecer a redução secundária de
acordo com a CVT, já que a redução total do carro foi estipulada visando que este atingisse velocidades altas e que
possuísse, também, tração e torque necessários em baixas
velocidades.
A figura 3 mostra uma configuração conceitual do power
train estabelecido para o protótipo.
Figura 3: Desenho esquemático do Power train.
A partir das características estabelecidas, foi possível
calcular a relação de transmissão secundaria da seguinte
forma: primeiramente a velocidade teórica máxima
desejada do veiculo v é estabelecida e, como é conhecido
o conjunto roda/pneu do veiculo, conseqüentemente é
conhecido o raio deformado, ou de rolagem, do veículo
dR . Logo, a partir da equação 1 , pode-se calcular a
velocidade angular rw da roda.
(1)
A velocidade angular de saída no eixo do motor mw para
esta velocidade teórica é conhecida, sendo de 3800rpm
(limitação imposta pelo regulamento da competição). Sabendo a relação de redução da CVT, pode-se calcular a
velocidade angular na polia movida da CVT pw pela
equação 2.
(2)
Assim, é possível calcular a relação secundaria pela
equação 3.
(3)
Com este resultado, partimos para o dimensionamento das
engrenagens em função dos diâmetros primitivos
necessários das mesmas. De fato, para que não haja falhas mecânicas na caixa, foi determinadas as forças existentes
nos contatos de engrenamento, em função do torque
necessário existente nas rodas. O material adotado para as
engrenagens foi o aço SAE 8620 e alguns dos critérios
adotados foram: flexão nos dentes, fadiga e durabilidade
superficial. Com isso, garante-se a confiabilidade desejada
do sistema em função dos esforços e solicitações existentes.
5.2 - Suspensão, Direção e Rodado:
De acordo com as etapas do projeto conceitual do Mini-
baja, foi eleito, tanto para suspensão dianteira quanto para a
traseira, o tipo de amortecedor duplo A (braços triangulares
sobrepostos). Essa escolha apresenta vantagens como alta
resistência, fácil cálculo do movimento das rodas e a não
necessidade do conjunto mola-amortecedor como elemento
estrutural, eliminando o risco de flambagem do mesmo. A
figura 4 mostra a configuração deste tipo de amortecedor, utilizado nas rodas dianteiras do veículo. Os amortecedores
e molas são personalizados, feitos sob encomenda pela
Offlimits, empresa parceira da equipe UFVbaja Pererecas.
Figura 4: Suspensão dianteira tipo duplo A.
A geometria e posicionamento dos braços da suspensão foi
otimizada através de uma rotina no programa MATLAB®,
da empresa MATHWORKS®. Essa rotina foi desenvolvida
na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2006 e
está disponível em domínio público, sendo modificada pela
equipe UFVbaja Pererecas de forma a atender os requisitos
de nosso projeto. Como dados de entradas, usa-se a
características do veículo, como peso, bitola, comprimento
entre outros. Os cálculos realizados controlam as medidas
dos braços, fixação na manga de eixo e no chassi, de forma
que a variação de bitola e cambagem estejam dentro de um
intervalo pré-estabelecido. No Apêndice 2 - figura A.3 encontra-se o diagrama exibido pela rotina usada para a
geometria otimizada da suspensão.
Uma das modificações feitas na rotina foi o fato do
programa garantir que os braços estejam o mais próximos
de serem paralelos, ou seja, de pólo infinito. Desta forma
consegue-se uma boa altura entre o assoalho do veículo
(300 mm) e o solo, além de um baixo roll center,
diminuindo a rolagem do bólido em curvas.
Foi certificado também, que a inclinação do pino mestre (KPI) ficasse dentro de um valor de 4° a 9°, reduzindo o
momento produzido nas rodas dianteiras pela resistência a
rolagem dos pneus. Para nosso sistema, a inclinação do
pino mestre foi de 4, 693°.
Outro parâmetro relevante é o ângulo de caster, gerado na
fixação dos braços de suspensão no chassi. Para o mesmo,
foi escolhido o valor de 12°±30’.
A manga de eixo foi concebida com o desenho simétrico ao
plano horizontal, assim, sendo possível intercambiar essa peça para todas as rodas. Para as rodas traseiras, as juntas
esféricas serão substituídas por juntas que permitam apenas
um grau de liberdade. Serão usados dois rolamento cônicos
para que haja resistência a esforços axiais, além de
retentores de rolamento. A configuração da manga de eixo
está representada na figura 5.
Figura 5: Vista explodida da manga de eixo do veículo.
É importante ressaltar que o braço de direção será fixo em
uma peça móvel. Desta forma, em projetos futuros, será
possível mudar a geometria da direção sem substituir a
manga de eixo.
Em relação aos materiais escolhidos, o cubo será feito de aço SAE 4340 e a manga de eixo de alumínio 6160.
Pelo bom desempenho, baixo custo e facilidade de
fabricação, a caixa de direção do veículo será formada por
um conjunto pinhão-cremalheira. A mesma será
posicionada atrás do eixo dianteiro do veículo, com as
respectivas dimensões do pino de direção, do braço e do
ângulo entre eles. A figura 6 mostra a caixa de direção do
veículo.
Figura 6: Caixa de direção do veículo.
Para obrigar o braço de direção a fazer o mesmo arco que as
bandejas da suspensão quando estes estiverem trabalhando,
(minimizando esforços sofridos pelo volante), o pino de
direção será paralelo à roda e ortogonal ao pino mestre. O
braço da direção ficará em um espaço entre as balanças da
suspensão duplo A, o que torna a direção mais leve, além
de possibilitar que a caixa de direção fique mais próxima do
eixo dianteiro. A cremalheira terminará em um ponto
situado no mesmo eixo onde serão colocados os pontos de
fixação das bandejas da direção.
Tanto para a cremalheira como para o pinhão foram feitas
verificações para critérios de falha sob flexão, fadiga e
desgaste. Os componentes obtiveram respostas satisfatórias
e resistirão bem aos esforços solicitantes.
5.3 - Freios e Acionamentos:
Mecanismos de frenagem possuem o objetivo de reduzir
progressivamente a velocidade de um veículo, ou fazê-lo parar travando as quatro rodas, e/ou conservá-lo imóvel se
já estiver parado.
O sistema de freios do veículo mini-baja foi desenvolvido
para travar as quatro rodas usando o tipo de freio a disco.
Na solução, foi adotado, no eixo dianteiro, um disco em
cada roda, e no eixo traseiro apenas um disco. A pinça,
pastilha e disco, foram calculados devido às características
globais do carro. Após isso, foi feita uma pesquisa de
mercado, onde foram encontradas peças semelhantes às
dimensionadas, sendo tais já utilizadas em veículos tipo ATV – All-Terrain vehicle. Assim, pela facilidade em se
encontrar essas peças no mercado, as mesmas foram
adotadas.
As pinças são supridas por dois cilindros mestres simples
da Wilwood®, com ¾’’ de polegada de furo de saída. Os
dois cilindros mestres são utilizados para aumentar a
segurança do sistema de freios (como exigido no
regulamento). Assim, a falha de um componente não
implica que o sistema falhe de modo geral. Outro fator que
implicou na escolha desse componente foi o tamanho, peso
e a facilidade de montagem nos pedais.
Na saída dos cilindros, consta uma válvula de pressão
residual, que regula o fluxo de fluido de freio, permitindo
regulagem de vazão do mesmo para as pinças, sendo a
maior frenagem no sistema dianteiro.
Os cilindros-mestre são montados nos pedais em um
esquema de alavanca na sua haste. Com isso, a força
exercida pelo piloto é multiplicada por quatro vezes ao
chegar ao cilindro mestre, sendo necessário menor esforço
do condutor para parar o veículo.
O projeto do pedal foi feito com o intuito de se obter vida
infinita para a peça. Com o auxilio de um rotina no
MATLAB®, produzida pelos membros da equipe UFVbaja,
foi possível caracterizar a matéria-prima (aço ANSI 1020)
através do tipo de processo mecânico utilizado. Assim, foi
possível definir a curva SN, necessária para fazer os
cálculos de fadiga no SolidWorks®. Além do teste de
fadiga, também foi realizado o teste estático, supondo uma
situação máxima, onde o pedal seria solicitado ao extremo.
Para a distribuição de pressão no sistema de frenagem,
foram utilizados tubos flexíveis de Teflon PTFE,
envolvidos por uma malha de aço inoxidável. Esse tubo é extremamente resistente à temperatura e sua malha de aço
inox lhe permite baixas perdas de pressão durante a
frenagem.
5.4 - Estrutura e Acabamento:
Foram feitos estudos ergonômicos e de resistência para o
projeto da estrutura do veículo. Em termos ergonômicos,
analisar a relação homem máquina tem sua importância
devido às condições em que o veículo será submetido. Condições severas de uso carecem de uma preocupação
maior com o piloto, pois este pode sofrer conseqüências
caso esta relação não esteja adequada.
O veículo baja proposto pelo nosso projeto passou por uma
análise ergonômica detalhada, enquadrando-se às normas
de ergonomia automotiva e ao regulamento da competição
Baja SAE. A definição da disposição do condutor do
veículo se deu partindo-se do SgRP (Seating Reference
Point – Apêndice 3 - figura A.4), ponto este definido sobre
o quadril do modelo antropométrico que abrange 95% da população. Identificou-se, então, a categoria em que o
veículo se encontra, analisada pela altura do banco. De fato
percebe-se que quanto mais baixo mais esportivo e quanto
mais alto maior será o caráter utilitário do veículo. De
forma análoga, outros pontos propostos pelo modelo foram
utilizados para estipular a posição dos pedais, da coluna de
direção, curso do banco etc., sendo possível determinar as
principais dimensões necessárias do habitáculo (em mm),
mostradas na figura 7.
A partir dos requisitos ergonômicos e dos requisitos de
segurança (impostos pelo regulamento da competição), foi desenvolvido um chassi de forma a garantir boa relação
entre rigidez, resistência e peso da estrutura, chegando-se à
uma massa total de 37 kg. Além dos aspectos estruturais
foram considerados também aspectos referentes à
fabricação da estrutura, evitando-se acúmulo de juntas
soldadas em poucos pontos, reduzindo e padronizando as
dobras. A figura 8 mostra a configuração final da gaiola
(estrutura) do veículo mini-baja.
Figura 7: Dimensões do habitáculo do piloto.
O tubo selecionado para a fabricação da estrutura é um tubo
de aço SAE 1020 que apresenta uma densidade mássica
linear cerca de 30% menor que a do tubo mínimo proposto pelo regulamento (1018).
Figura 8: Estrutura desenvolvida para o veículo.
Os elementos estruturais foram escolhidos por meio de
cálculo da rigidez flexional e pela resistência a flexão do
material. A tabela 1 mostra os valores obtidos pelas
equações 4 e 5 que representam a resistência à flexão e a rigidez flexional, respectivamente, além das dimensões para
cada tubo de aço.
c
ISM
y
f
(4)
IE (5)
Tabela 1: Parâmetros dos tubos de aços 1018 e 1020.
Características
AISI
1018
AISI
1020
Módulo de Young (E) 205 GPa 205
GPa
Limite de escoamento
(Sy)
370 MPa 393MPa
Diâmetro Externo
(mm)
25,4 31,75
Espessura de
parede(mm)
3,05 1,60
Momento de Inércia
(m4)
1,362 x
10-8
1,699x
10-8
Produto E x I (N x
m2)
2792,28 3540,1
Momento Fletor (N x
m)
396,829 424,24
Optou-se por analisar a estrutura quanto a cargas estáticas
equivalentes sob diferentes condições de solicitação. As
condições adotadas foram as seguintes: Impacto frontal,
impacto lateral, capotamento frontal, impacto sobre duas
rodas, solicitação estática sobre quatro rodas e rigidez
torcional. As simulações foram executas com o auxílio do
pacote Simulation contido no software SolidWorks®. Os resultados encontram-se no Apêndice 3 - figuras A.5 a A.10
e, de fato, comprovam a alta confiabilidade e resistência da
estrutura.
5.5 – Eletrônica:
O veículo possui um sistema eletrônico de instrumentação
com a utilização de diversos sensores para a aquisição de
dados, tornando possível medir e monitorar as seguintes
variáveis:
Velocidade;
Rotação do motor;
Temperatura do motor;
Nível de combustível;
Quilometragem percorrida pelo veículo;
Tempo de funcionamento do motor;
Posição do freio.
O processamento dessas informações é feito através de um
circuito microcontrolado (composto pelo Microchip
PIC16F877A), que envia esses dados para os mostradores localizados no painel do veículo, permitindo ao piloto
visualizar as condições de funcionamento. Além disso, o
sistema de telemetria envia, por ondas de radiofreqüência,
as informações para os membros da equipe nos boxes, onde
são mostradas em displays em um painel alimentado por
rede elétrica ou baterias. Esse painel possui função de
comunicação com o computador através da conexão USB,
no qual, por meio de um software, é possível acessar,
armazenar e gerar gráficos em tempo real dos dados na tela
do computador. A função de armazenamento dos dados
proporciona a equipe futuros estudos de comportamento e
possíveis melhoramentos no veículo. A figura 9 apresenta
um fluxograma simplificado do processo.
No circuito de instrumentação eletrônica, são utilizados os seguintes sensores: Sensor de pressão analógico
(combustível); Sensor de pressão on/off (freio); Sensor de
temperatura analógico; Sensores indutivos digitais
(velocidade e rotação).
Figura 9: Fluxograma da transmissão de dados do veículo.
Esses sensores são conectados ao microcontrolador
PIC16F877A, que por sua vez processa os dados obtidos e
os envia para os mostradores do veículo e para a
transmissão sem fio.
A escolha do microcontrolador PIC16F877A foi baseada no
fato desse componente conter os recursos exigidos pelo
sistema, como: conversores analógico/digital, entradas digitais, comunicações seriais, interrupções e memória
EEPROM, além de ser de fácil acesso, baixo custo e
reprogramável.
Para a realização das tarefas específicas do
microcontrolador, é necessário a criação de um firmware. É
nesse firmware que estão as configurações de
funcionamento específicas da eletrônica do UFVbaja. A
linguagem de programação utilizada foi a “C”, utilizando o
programa CCS Compiler.
Nos painéis, tanto do veículo quanto dos boxes, são
utilizados LED’s e displays de cristal líquido. Esses
dispositivos são de fácil visualização e de baixo consumo
de energia. Nesses displays são mostrados em tempo real
os valores de velocidade, rotação, temperatura do motor,
nível de combustível, quilometragem e tempo de
funcionamento do motor do veículo. A interface no
computador (conexão USB) foi desenvolvida no programa
MATLAB® e possui um executável (.exe).
No sistema de Telemetria, é utilizado um par de
transceptores digitais presentes no veículo e nos boxes que
comunicam entre si por radiofreqüência através do
protocolo ZigBee. As informações enviadas aos boxes são
recebidas e recebem tratamento por outro circuito
microcontrolado que faz a comunicação com o painel dos
boxes e com o computador através da porta USB.
Além do circuito eletrônico de instrumentação e telemetria,
há também mais dois sistemas elétricos independentes no
veículo: para a luz de freio e o circuito de controle de funcionamento do motor (Kill Switches), esquematizados
no Apêndice 4 - figuras A.11 e A12. Para o sistema elétrico
do freio optou-se por utilizar LED’s em vez de lâmpadas
incandescentes, devido seu baixo consumo de energia e
melhor efeito visual. São 10 LED’s brancos ligados em
paralelo, cada um com seu respectivo resistor limitador de
corrente. Por cima dos LED’s brancos são adicionados
filtros ópitcos de cor vermelha. Para o controle de
funcionamento do motor do veículo, são utilizadas duas
chaves normalmente abertas (kill switches tipo soco:
apertar para travar e girar para destravar). Essas duas chaves são ligadas em paralelo, de forma que pressionando
qualquer uma delas, o motor do veículo é desligado. Um
desses botões ficará localizado no painel interno e o outro
no lado externo do veículo.
6 - RESULTADOS:
Á partir da metodologia utilizada foi possível adotar as
melhores soluções de projeto para cada função do veículo
(transmitir potência, controlar movimento, absorver
impacto etc.). A tabela 2 resume as principais características do protótipo em função de cada sistema.
Com as soluções desenvolvidas e garantindo uma
construção eficiente dos sistemas elaborados, o veículo da
equipe UFVbaja Pererecas possui a confiabilidade e
segurança necessárias para um bom desempenho na
competição baja SAE.
Tabela 2: Configurações desenvolvidas para os sistemas do
veículo.
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
TRANSMISSÃO E MOTOR
Motor Briggs and Stratton, 10
HP (definido por
regulamento)
Sistema de transmissão
CVT e Caixa de Engrenagens
SUSPENSÃO, DIREÇÃO E RODADO
Suspensão dianteira e
traseira
Tipo duplo A
FREIOS E ACIONAMENTOS
Cilindro mestre Duas unidades tipo
simples
Disco de freio Três unidades – 2
dianteiras e 1 traseira
Fluido Tipo DOT 5.1
ESTRUTURA E ACABAMENTO
Material selecionado SAE 1020
7 - CONCLUSÃO:
Seguindo a metodologia adotada, e tendo o auxílio de softwares e CAD’s de engenharia, foi possível desenvolver
o protótipo da equipe UFVbaja Pererecas. O mesmo atende
a todos os requisitos de segurança, sendo capaz de vencer
diversos tipos de obstáculos e esforços, sendo eficiente e
competitivo. Além disso, o protótipo se enquadra nas
normas de ergonomia automotiva existentes.
O projeto ainda trouxe benefícios acadêmicos e profissionais para os alunos envolvidos, visto que este
possui como base a interdisciplinaridade, promovendo o
crescimento profissional dos membros da equipe.
8 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
1 - Behar, M. "Defying Gravity." Scientific American. vol.
286, No. 3 (Março de 2002): 32 - 4.
2 - Peacock, B., Karwowski, W. Automotive Ergonomics.
CRC, 1993.
3 - Linder, A., Avery , M. et al. Change of Velocity and Pulse Characteristics in Rear Impacts. Folksam Research,
Sweden, No. 285 – 2002.
4 - Gillespie, T. D. (Thomas D.), Fundamentals of Vehicle
Dynamics, Warrendale, PA: Society of Automotive
Engineers, c1992.
5 - Nicolazzi, L. C. (Lauro C.), Uma Introdução à
Modelagem Quase-Estática de Veiculos Automotores de
Rodas, Florianópolis, SC; Universidade Federal de Santa
Catarina, UFSC, 2008
6 - Fernandes, M. A. , Estudo em Sistemas de Direção
Veicular, São Paulo, SP. Escola Politecnica da
Universidade Federal de São Paulo, 2005
7 - PEREIRA, F. Microcontroladores PIC:
Programação em C.São Paulo: Érica, 2007;
8 - Manual: Microchip. PIC16F87XA
Datasheet. USA: Microchip, 2001;
9 - SHIGLEY, J.E; MISCHKE, C.R; BUDYNAS, R.G.
Mechanical Engineering Design. 7th Edition, McGraw –
Hill Professional.
10 - http://ruralwillys.tripod.com/ - acesso em 01/11/09.
9 - APÊNDICE:
9.1 – Apêndice 1:
Figura A.1: Etapas da metodologia definida por Pahl et. al. 2005
Figura A.2: Árvore de Critérios
9.2 – Apêndice 2:
9.3 – Apêndice 3:
Figura A.3: Diagrama exibido pela rotina em MATLAB para a geometria da suspensão
Figura A.4: Modelo ergonômico de referência utilizada no projeto. Fonte: PEACOCK et. al. 1993
Figura A.5: Distribuição de tensão sobre a estrutura para a
condição de capotamento frontal.
Figura A.7: Deslocamento da estrutura para a condição de
carregamento de torção.
Figura A.9: Distribuição de tensão sobre a estrutura para a
simulação de impacto sobre duas rodas.
Figura A.6: Deslocamento da estrutura para a condição de
carregamento estático sobre quatro rodas.
Figura A.8: Distribuição de tensão sobre a estrutura para a condição de impacto frontal.
Figura A.10: Distribuição de tensão sobre a estrutura para a
simulação de impacto lateral.
9.4 – Apêndice 4:
Figura A.11: Diagrama esquemático do circuito da Luz de freios.
Figura A.12: Diagrama esquemático do circuito de controle do motor (Kill Switches).