Trabalho G2: Características do veículo

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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

PME 3540 – Engenharia Automotiva I

Trabalho G2: Características do veículo

Danilo Perez Falsetta – 9348557

Mateus Ojeda - 8656073

Noboru Kinoshita - 7206238

Rodolpho Caetano Eugênio Romeu - 8074971

São Paulo 2020

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Neste relatório serão apresentadas algumas características do veículo e determinados alguns parâmetro para duas condições de carga: EOM (Em Ordem de marcha) e PBT (Peso Bruto Total, ou plena carga). Os parâmetros a serem calculados são os seguintes:

a) Reações no solo por eixo e por roda;

b) Coordenadas (x, y, z) do centro de gravidade do veículo completo;

c) Momentos de inércia de massa (valores estimados de Ix, Iy, Iz) num sistema de coordenadas com origem no centro de gravidade.

a) Para se calcular as reações no solo por eixo utilizou-se a tabela de especificações do veículo dada em [2].

Obteve-se os seguintes valores para o cálculo das reações:

● Massa em ordem de marcha: 1321 kg ● Massa em plena carga: 1740 kg ● Comprimento: 4522 mm

● Largura: 1799 mm

● Distância Entre-eixos: 2700 mm

● Distribuição de peso dianteira/traseira: 61.4/38.6 %

A reação no solo por eixo na configuração EOM é

1. Eixo Dianteiro . g . 0, 14 948, N W_fEOM = M_EOM 6 = 7 7 2. Eixo Traseiro . g . 0, 86 997, N W_tEOM = M_EOM 3 = 4 1

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Considerando uma distribuição simétrica no eixo, ou seja, o peso igualmente distribuído entre as rodas direita e esquerda, tem-se que para o EOM a reação em cada roda é

974, N W_fdEOM = W_feEOM = WfEOM₂

= 3 4

498, N W_tdEOM = W_teEOM = WtEOM₂ _{= 2} ₆

A distribuição de carga para o caso com Peso Bruto Total (PBT) será calculada no item b.

b) O cálculo da coordenadas do centro de gravidade do veículo foi dividida em três partes: longitudinal, vertical e lateral. E, vale ressaltar que os parâmetros empregados nos cálculos a seguir estão apresentados em [2].

Longitudinal:

Considera-se para o cálculo do centro de massa a distribuição de carga dada por [2]. Dessa forma, fazendo-se a somatória para os momentos com polo na eixo traseiro temos que:

. x , 14.W .2700 657mm

W = 0 6 ⇒x = 1

Lateral:

Foi considerada a hipótese de que a distribuição de peso lateral é simétrica. Portanto, a posição dela em relação ao centro da roda traseira direita é:

97mm y = 1798₂ ₋

2 205 _{= 7}

Vertical:

Para determinar a posição vertical, foi utilizado como referência o artigo [3], que possui medições para diversos tipos de veículos dos centros de massa.

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Pode-se verificar que, para veículos do tipo sedan, a altura com relação ao solo está em torno de 500mm e 600mm, apesar dos veículos medidos serem do final da década de 90. Portanto, a carroceria muito mais pesada do que as que encontramos atualmente.

Decidiu-se utilizar o valor da medição de altura do centro de gravidade do Honda Civic 1998 com relação ao solo, que é de 513 mm.

Para um pneu 205/55 R16 91V, temos que o raio do pneu é metade do aro da roda mais a banda do pneu:

6. 5 58mm

r = 1 25,4₂ + 5 = 2

13 58 55mm

z = 5 − 2 = 2

Para o cálculo do centro de massa do veículo em PBT, foi estimado para que o CG vertical z permaneça inalterado, pois as massas dos passageiros e da carga do porta malas encontram-se posicionadas próximas a altura de 513 mm.

Enquanto isso, para a posição lateral, estima-se que seja exatamente o mesmo, pois condiciona-se a avaliação para que passageiros e bagagem estejam dispostos simetricamente em relação ao eixo x.

A posição longitudinal, por sua vez, foi avaliada para:

● 2 passageiros de 70kg na primeira fileira, muito próximos de x;

● 3 passageiros de 70kg na segunda fileira, com 1 m de distância em relação aos passageiros do banco dianteiro;

● bagagem de 70kg em x = 0mm;

Logo, tem-se a seguinte equação para calcular x₂

.1740 0.0 .70.657 1321 .70).1657 471mm

x₂ = 7 + 3 + ( + 2 ⇒x₂ = 1

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1657; 97; 55)mm CG_EOM = ( 7 2

1471; 97; 55)mm CG_{P BT} = ( 7 2

Por fim, tem-se uma representação esquemática para o CG em EOM e PBT na figura seguinte:

Figura 1 - Esquema com centros de gravidade para EOM e PBT.

c) Para o cálculo dos momentos de inércia do veículo também será feita uma comparação com o modelo Civic 1998, descrito em [3]. Porém, como a massa de ambos difere, será feita uma aproximação considerando um peso menor, mas com a mesma distribuição de massa.

Essa será a metodologia empregada para calcular os momentos de inércia do carro no caso EOM. Já, para o caso PBT, será feita uma mudança de polo, usando o novo centro de massa, com o peso do veículo adotado.

A tabela 1 traz os momentos de inércia do Honda Civic 1998 e os resultados obtidos para o Honda Civic Si:

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(kg.m )

Ix 2 Iy (kg.m )2 Iz (kg.m )2

Civic 1998 365 1617 1785

Civic Si 421 1865 2059

Tabela 1 - Momentos de inércia (EOM).

Na situação de PBT, será incrementada a massa dos passageiros e da bagagem, e considerada a mudança no centro de gravidade do veículo. Como a alteração de posição se dá apenas no eixo x, fica evidente que o momento de inércia em relação a este eixo será o mesmo da situação EOM, diferindo apenas pela correção de massa. Enquanto os demais momentos devem ser calculados da seguinte forma:

d I_G = I_O+ m 2

onde é a distância entre os eixos. d

Para o momento de inércia em relação a y, tem-se

468 1320 20). 518 kg.m

I_y = 2 + ( + 4 0,186₂ 2 = 2 2

Para o momento de inércia em relação a y, tem-se

714 1320 20). 774 kg.m

I_y = 2 + ( + 4 0,186₂ 2 = 2 2

Seguem na tabela 2 os resultados para o veículo com PBT:

(kg.m )

Ix 2 Iy (kg.m )2 Iz (kg.m )2

555 2518 2774

Tabela 2 - Momentos de inércia do modelo Honda Civic Si (PBT).

Assim, fica claro que a mudança de pólo, por ser relativamente pequena, pouco altera os momentos de inércia calculados. A diferença se dá principalmente pelo próprio incremento de massa gerado por passageiros e bagagem.

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Referências Bibliográficas

[1] Honda Civic Si 2019. Disponível em: < https://www.honda.com.br/automoveis/civic si >. Acesso em: 17 de Março de 2020.

[2] Automobile Catalog. Disponível em: < https://www.automobile-catalog.com/car/20

19/2795120/honda_civic_si_coupe.html >. Acesso em: 17 de Março de 2020.

[3] HEYDINGER, Gary J., BIXEL, Ronald A., GARROTT, W. Riley, PYNE, Michael, HOWE, J. Gavin, GUENTHER, Dennis A., Measured Vehicle Inertial Parameters - NHTSA’s Data Through November 1998 . Society of Automotive Engineers, Inc. 1999.