XXXI Congresso de Iniciação Científica
Dimensionamento e análise numérica de um cubo de roda de um veículo formula SAE
Lucas Fornaziero de Oliveira, Miguel Ângelo Menezes, Danilo Alves Dias, Gustavo Marques Pereira, Carolina Berton Sanches, Campus de Ilha Solteira, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Curso de Engenharia Mecânica, lucas.forna.lfdo@gmail.com
Palavras Chave: Cubo de Roda, Formula SAE, Suspensão e Direção.
Introdução
O sistema de suspensão e direção de um veículo é desenvolvido para proporcionar um melhor desempenho dinâmico em meio as situações diversas do veículo em pista. Para uma curva, por exemplo, há muitas forças envolvidas que influenciam esse desempenho, onde poderia se desgastar ou romper algum componente da suspensão. Um dos componentes que mais é afetado por essas forças é o cubo de roda, que recebe as cargas diretamente da roda. Sendo assim, este trabalho foi desenvolvido com a finalidade de apresentar um projeto alternativo de um cubo de roda.
Objetivo
Desenvolvimento e analise numérica de um cubo de roda, demonstrando parâmetros e métodos para a realização do projeto.
Material e Métodos
De início foi determinado qual material seria mais apropriado para fabricação do cubo de roda, levando em consideração, principalmente, suas propriedades mecânicas, tais como: peso específico e usinabilidade.
Baseado na literatura disponível e em projetos anteriores foi definido que o material adequado seria a liga de Alumínio 7075-T651 devido as suas qualidades benéficas para o projeto, pois o material é leve, possui excelente usinabilidade e dureza, além de elevada resistência, tenaz, resistente à corrosão e soldável. Em seguida, foi decidido qual o processo de fabricação do componente de acordo com as características do material utilizado; sendo assim, a usinagem CNC foi determinada como melhor método, por ser capaz de realizar trabalhos precisos e eficientes. Posteriormente, utilizando os softwares SolidWorks® e ANSYS® foi feito o design da geometria da peça e as análises estruturais com o intuito de amenizar tensões atuantes no cubo. Nas figuras 1 e 2 são apresentadas as imagens do design e de uma das análises realizadas.
Figura 1. Design de geometria de projeto de um cubo de roda.
Figura 2. Cargas aplicadas no cubo.
Resultados e Discussão
Figura 3. Simulação estrutural efetuada no design final do cubo.
Na figura 3 pode ser observado que as tensões que atuam no componente estão entre 54MPa e 120MPa, um resultado muito abaixo do limite de escoamento do material, que é igual a 420MPa.
Conclusões
Os resultados são satisfatórios para um cubo de roda mais resistente e leve em comparação aos empregados anteriormente, ocorrendo as maiores tensões na face com o rolamento externo conectado a manga.
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.
