XXXI Congresso de Iniciação Científica
Desenvolvimento de um conjunto de mangas de eixo dianteiras direcionadas a um veículo formula SAE
Carolina Berton Sanches, Miguel Ângelo Menezes, Lucas Fornazieiro de Oliveira, Danilo Alves Dias, Gustavo Marques Pereira, Campus de Ilha Solteira, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Curso de Engenharia Mecânica, carolinabertonsanches@gmail.com
Palavras Chave: Manga de Eixo, Formula SAE, Suspensão e Direção
Introdução
A idealização do projeto do sistema de suspensão e direção do veículo tem como propósito alcançar a melhor dinâmica veicular e desempenho possíveis em meio a diversos percursos. Uma manga de eixo tem como finalidade associar os sistemas de suspensão, direção, freio e transmissão no conjunto traseiro e apenas os três primeiros sistemas, no dianteiro. Sendo assim, no presente trabalho é apresentado o projeto das mangas dianteiras de um veículo formula SAE.
Objetivo
O objetivo do trabalho é caracterizar a concepção e análise numérica de uma manga de eixo através de elementos finitos, baseando-se na literatura existente e em projetos anteriores.
Material e Métodos
Primeiramente, decidiu-se qual o material mais apropriado para a fabricação da manga de eixo (upright), considerando principalmente as propriedades mecânicas:
peso específico e usinabilidade. Baseando-se em especificações da literatura e nas propriedades consideradas, definiu-se como o material adequado a liga de Alumínio 7075-T651, por ser um material leve, com excelente usinabilidade, elevada dureza e resistência, tenaz, resistente à corrosão, soldável, de custo razoável e recomendado para aplicações onde atuam esforços mecânicos elevados, tal como uma manga de eixo de um veículo. Posteriormente, determinou-se o processo de fabricação do componente, considerando o material já destacado e a geometria da peça, como sendo por usinagem CNC, que é um processo preciso e eficiente, sobretudo, na usinagem de geometrias relativamente complexas. Em seguida, desenvolveu-se o design da geometria da manga, utilizando-se o software SolidWorks® e considerando os carregamentos aplicados.
Simultaneamente, baseando-se na literatura e em projetos anteriores, a fim de garantir menores tensões em pontos específicos da manga, usou-se como suporte das análises estruturais efetuadas o software ANSYS®. Nas figuras 1 e 2 são apresentados as forças aplicadas e o design da geometria, respectivamente.
Figura 1. Carregamentos aplicados na manga em (a) Maximum Braking e (b) Maximum Cornering.
Figura 2. Design da geometria da manga de eixo.
Resultados e Discussão
Figura 3. Análises estruturais realizadas no design final da manga em (a) Maximum Braking e (b) Maximum Cornering.
Assim, as tensões presentes nas regiões sob as maiores forças aplicadas na manga são da ordem de 320MPa a 340MPa, intervalo abaixo do limite de escoamento do material igual a 420MPa.
Conclusões
Os resultados são satisfatórios para uma manga mais leve em comparação as empregadas anteriormente, ocorrendo as maiores tensões nas regiões no entorno das conexões com as bandejas. Isso para um fator de segurança maior que 5, o que garante o desempenho seguro do componente.
Agradecimentos
À parceria UNESP - Banco Santander e à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira pelo apoio material e financeiro, como a equipe Fênix Racing formula SAE pelo suporte e colaboração nos dados do trabalho.
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1 Seward, D., Race Car Design. Macmillan Education, 2014, 272.
2 Jawad, B. A.; Polega B. D., Design of Formula SAE Suspension Components. Lawrence Technological University, SAE Technical Paper Series, 2002, 13.
3 Klava, B., Desenvolvimento das Etapas de Análise e Otimização Estrutural de uma Manga de Eixo. 2003, 120.
4 Diniz, P. A., Projeto de um conjunto de mangas de eixo para um veículo Formula SAE. 2017, 203.
(a)
(b)
(a)
(b)
