126
LINGUAGEM ACADÊMICA Dossiê: Baja SAE Clarengex v. 9, n. 1, jan./jun. 2019 ISSN: 2237-2318

LINGUAGEM ACADÊMICA Baja, foi observado que o sistema de direção é definido, em geral, por uma coluna de direção, que, em sua ponta superior, é preso o volante e, na ponta inferior,

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • LINGUAGEM ACADÊMICADossiê: Baja SAE Clarengex

    v. 9, n. 1, jan./jun. 2019

    ISSN: 2237-2318

  • Revista Científica do Claretiano – Centro Universitário

    LINGUAGEM ACADÊMICADossiê: Baja SAE Clarengex

  • Reitoria / RectorateReitor: Prof. Dr. Pe. Sérgio Ibanor PivaPró-reitor Administrativo: Pe. Luiz Claudemir BotteonPró-reitor Acadêmico: Prof. Me. Luís Cláudio de AlmeidaPró-reitor de Extensão e Ação Comunitária: Prof. Dr. Claudio Roberto Fontana Bastos

    Conselho editorial / Publish Committee

    Prof. Dr. Alexandre Bonafim Felizardo (UEG)Prof.ª Dra. Alexsandra Loiola Sarmento (UNIMONTES)Prof.ª Dra. Aline Sommerhalder (UFSCar-SP)Prof. Dr. Antônio Donizetti Gonçalves de Souza (UNIFAL-MG)Prof.ª Dra. Camila de Araújo Beraldo Ludovice (UNIFRAN)Prof. Me. Carlos Alberto Marinheiro (CLARETIANO)Prof.ª Ma. Carmen Aparecida Malagutti de Barros (CLARETIANO)Prof.ª Dra. Carolina Kesser Barcellos Dias (UNIPel)Prof. Dr. Christian José Quintana Pinedo (UFT)Prof. Me. Dirceu Fernando Ferreira (IFTM)Prof. Dr. Elvisney Aparecido Alves (CLARETIANO-SP e UNI-FACEF)Prof. Dr. Everton Luis Sanches (CLARETIANO-SP)Prof.ª Dra. Fatima Chechetto (UNESP)Prof. Dr. Fernando Donizete Alves (UFSCar-SP)Prof. Dr. Fernando de Figueiredo Balieiro (UNISEB)Prof. Dr. Francisco de Assis Breda (CLARETIANO-SP)Prof. Dr. Glauco Nunes Souto Ramos (UFSCar)Prof. Me. Gustavo Henrique Cepolini Ferreira (UNIMONTES)Prof.ª Dra. Hilda Maria Gonçalves da Silva (UNESP)Prof. Esp. José Augusto de Oliveira (CLARETIANO)Prof.ª Dra. Jussara Bittencourt de Sá (UNISUL)Prof. Dr. Juscelino Pernambuco (UNIFRAN)Prof.ª Dra. Maria Cecília de Oliveira Adão (CLARETIANO)Prof.ª Dra. Maria de Lourdes Faria dos Santos Paniago (UFG)Prof. Dr. Pedro Guilherme Fernandes da Silva (IFAL)Prof. Dr. Renato Luis Tâme Parreira (UNIFRAN)Prof. Me. Ricardo Boone Wotckoski (CLARETIANO)Prof. Me. Rodrigo Ferreira Daverni (CLARETIANO)Prof.ª Dra. Silvia Beatriz Adoue (UNESP)Prof.ª Dra. Semíramis Corsi Silva (UFSM)Prof. Dr. Stefan Vasilev Krastanov (UFMS)Prof.ª Dra. Zenith Nara Costa Delabrida (UFS)

    Informações Gerais / General InformationPeriodicidade: semestralNúmero de páginas: 125 páginasNúmero de artigos: 7 artigos neste volumeMancha/Formato: 11,3 x 18 cm / 15 x 21 cm

    Os artigos são de inteira responsabilidade de seus autores

  • Revista Linguagem Acadêmica Batatais v. 9 n. 1 p. 1-125 jan./jun. 2019

    ISSN 2237-2318

    Revista Científica do Claretiano – Centro Universitário

    LINGUAGEM ACADÊMICADossiê: Baja SAE Clarengex

  • © 2019 Ação Educacional Claretiana

    Equipe editorial / Editorial teamEditor responsável: Prof. Me. Rafael Menari Archanjo

    Organização / OrganizationProf. Me. Pablo Rodrigo Gonçalves

    Equipe técnica / Technical staff Normatização: Inaiê Cordeiro e Rafael Antonio MorottiRevisão: Eduardo Henrique Marinheiro, Rafael Antonio Morotti e Vanessa Vergani Machado Capa e Projeto gráfico: Bruno do Carmo Bulgarelli

    Direitos autorais / CopyrightTodos os direitos reservados. É proibida a reprodução, a transmissão total ou parcial por qualquer forma e/ou qualquer meio (eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação e distribuição na web), ou o arquivamento em qualquer sistema de banco de dados sem a permissão por escrito do autor e da Ação Educacional Claretiana.

    Permuta / ExchangeOs pedidos de permuta devem ser encaminhados à Biblioteca da instituição:[email protected]

    Bibliotecária / LibrarianAna Carolina Guimarães – CRB-8/9344

    Os trabalhos publicados nesta Revista são de inteira responsabilidade dos seus autores, não refletindo necessariamente a opinião do Claretiano – Centro Universitário, do Conselho Editorial ou da Coordenadoria Geral de Pesquisa e Iniciação Científica.

    370 L727

    Linguagem acadêmica: dossiê baja sae clarengex : revista científica do Claretiano – Centro Universitário – v.9, n.1, jan./jun. 2019) -. – Batatais, SP : Claretiano, 2019. 125 p.

    Semestral ISSN: 2237-2318 1. Educação - Periódicos. I. Linguagem acadêmica : revista científica do Claretiano - Centro Universitário.

    CDD 370

  • Sumário / Contents

    Editorial / Editor’s note

    ARTIGO ORIGINAL / ORIGINAL PAPER

    Aprimoramento e desenvolvimento de caixa de direção para protótipo Baja SAE ClarengexImprovement and development of Steering Box for the Baja SAE Clarengex prototype

    Dimensionamento de engrenagens para uma caixa de redução do protótipo Baja SAE ClarengexDimensioning a reduction box for a Baja SAE vehicle

    Dimensionamento de sistema de freios para protótipo off-road Baja SAE ClarengexBrake system design for off-road prototype Baja SAE Clarengex

    Gestão integrada aplicada ao projeto Baja SAE ClarengexIntegrated management applied to the project Baja SAE Clarengex

    Proposta de avaliação da eficácia prática do sistema de freio de protótipos Baja SAEProposal to evaluate the practical effectiveness of Baja SAE prototypes brake systems

    Proposta de compensação de emissão de CO2 durante a competição Baja SAE Nacional através do plantio de mudas de espécies nativasProposal of compensation of CO2 emission during the Baja SAE National competition through the planting of seedlings of native species

  • Materiais plásticos de engenharia aplicados na carenagem do Protótipo Baja SAE ClarengexEngineering plastic materials applied to the Baja SAE Clarengex Prototype fairing

    Política Editorial / Editorial Policy

  • 7ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 7, jan./jun. 2019

    Editorial / Editor’s note

    Prezado leitor,Esta edição especial da revista Linguagem Acadêmica é

    composta por um dossiê de artigos dos cursos de Engenharia do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro sobre o projeto Baja Clarengex. Os artigos que compõem este dossiê apresentam as pesquisas desenvolvidas pelos alunos e professores que atuam no projeto.

    Uma das características da educação superior é a sua relação com a pesquisa, e o Claretiano se preocupa com o desenvolvimen-to da prática científica e da escrita acadêmica por parte do aluno. Assim, o projeto Baja Clarengex visa à aplicação da pesquisa e dos estudos realizados durante o curso à construção de protótipos automotivos, em que os alunos podem concentrar todo o seu conhe-cimento e potencial.

    Os artigos desta edição são fruto do trabalho de pesquisa nas diversas etapas do projeto. São relatos de experiência que procu-ram mostrar como foram resolvidos diversos problemas e supera-dos os obstáculos que surgiram no desenvolvimento do protótipo. O objetivo é deixar um registro importante do projeto para aqueles que vierem a participar dessa importante iniciativa, que conta ainda com a participação da equipe em uma competição nacional voltada às instituições de ensino superior no desenvolvimento de veículos off-road.

    Gostaríamos de parabenizar todos os alunos e professores que se envolveram com esta publicação. E desejamos que tal inicia-tiva possa despertar o interesse em outros docentes e discentes na elaboração de projetos de pesquisa que culminem com resultados como os que apresentamos nesta revista.

    Boa leitura!

    Prof. Me. Pablo Rodrigo GonçalvesCoordenador do NUPIC – Núcleo de Pesquisa e Iniciação Científica

    Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro

  • 9ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Aprimoramento e desenvolvimento de caixa de direção para protótipo Baja SAE Clarengex

    Gustavo Noronha SALLES1

    Rodrigo Iago Rocha BERTAZZI2

    Eduardo CASARIN3

    Marcello Gonçalves RODRIGUES4

    Resumo: O Projeto Baja tem como objetivo a construção de um protótipo totalmente desenvolvido por alunos de engenharias para competições regionais, nacionais e mundiais, organizadas pela SAE (Society of Automotive Engineers – EUA). Com dificuldades em esterçar o volante do protótipo Baja SAE Clarengex, foi necessário o aprimoramento no sistema de direção do protótipo. Além de obter os valores e dimensões da geometria de Ackermann, houve a necessidade de refazer, desde o início, a caixa de direção, determinando o pinhão e a cremalheira ideais para que o Baja fizesse curvas precisas, sem que o piloto se esforce em demasia. Foram feitos cálculos para que o sistema ficasse leve, de fácil condução, sendo redimensionado para o protótipo ter o melhor desempenho possível.

    Palavras-chave: Caixa de Direção. Pinhão. Cremalheira. Baja. Protótipo.

    1 Gustavo Noronha Salles. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .2 Rodrigo Iago Rocha Bertazzi. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .3 Eduardo Casarin. Especialista em Administração Industrial pelo Instituto Nacional de Pós-Graduação (INPG). Especialista em Logística Empresarial pelo Instituto Nacional de Pós-Graduação (INPG). Bacharel em Engenharia Mecânica pela Escola de Engenharia de Piracicaba (EEP). Docente do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. Orientador do Projeto Baja SAE Clarengex do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .4 Marcello Gonçalves Rodrigues. Doutor e Mestre em Física Aplicada à Medicina e Biologia pela Universidade de São Paulo (USP). Bacharel em Física pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Professor do Claretiano – Centro Universitário e professor da Escola Superior de Tecnologia e Educação de Rio Claro. E-mail: .

  • ISSN 2237-231810

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Improvement and development of Steering Box for the Baja SAE Clarengex prototype

    Gustavo Noronha SALLESRodrigo Iago Rocha BERTAZZI

    Eduardo CASARINMarcello Gonçalves RODRIGUES

    Abstract: The Baja project aims to build a prototype fully developed by engineering students for regional, national and global competitions organized by SAE (Society of Automotive Engineers – USA). With difficulty in weeding the steering wheel of the Baja SAE Clarengex prototype, it was necessary to improve the steering system of the prototype. In addition to obtaining the values and dimensions of the Ackermann geometry, there was also a need to redo the steering box from the beginning by determining the pinion and rack ideal for the Baja to make accurate corners without the rider pushing too hard. Calculations have been made to make the system lightweight, easy to drive and resized so the prototype has the best performance possible.

    Keywords: Steering box. Pinion. Rack. Baja. Prototype.

  • 11ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    1. INTRODUÇÃO

    O Baja SAE é um protótipo criado para uma competição em que disputam diversas equipes de Instituições de Ensino Superior, com o objetivo de aplicar, a cada estudante, na prática, o conheci-mento obtido em sala de aula. O projeto é dividido em áreas que, juntas, desenvolvem um protótipo capaz de transpor obstáculos em terrenos acidentados. Por esse fato, todas as áreas são dependentes umas das outras, com o propósito de fazer todos os subsistemas funcionarem perfeitamente no produto acabado.

    Visto que a dirigibilidade do protótipo é uma parte importan-te e ofereceu dificuldades na competição nacional de 2019, a equi-pe de suspensão e direção do Baja SAE Clarengex recebeu a missão de desenvolver, desde o início, uma caixa de direção com melhor dimensionamento que a anterior, pois esta ficou demasiadamente pesada para fazer manobras, causando desconforto ao piloto.

    Para que a caixa de direção fique de acordo com o restante do protótipo, a equipe do Claretiano – Centro Universitário juntou-se à área de projeto estrutural para o desenvolvimento inicial. São ve-rificados, por meio do software Inventor, o ângulo e o tamanho do braço do Ackermann, a bitola dianteira e o entre-eixos. Com essas informações, é possível definir o quanto a cremalheira da caixa irá se deslocar. O volante não pode esterçar mais que três quartos de volta, pois o piloto usa restritores de braço; então, o pinhão precisa ser dimensionado, com o propósito de não deixar o volante pesado.

    Segundo Bosch (2005), a geometria de Ackermann é proje-tada para ajustar a trajetória das rodas externas e internas em uma curva, formando raios diferentes entre uma e outra. Se mal proje-tada, faz com que as rodas não retornem à posição original ao final de uma curva e pode deixar o volante pesado, causando desconforto ao piloto.

    Após uma busca em veículos de rua e outros protótipos de Baja, foi observado que o sistema de direção é definido, em geral, por uma coluna de direção, que, em sua ponta superior, é preso o volante e, na ponta inferior, o pinhão. Dentro da caixa de direção em si, o pinhão gira e transmite um movimento horizontal para a

  • ISSN 2237-231812

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    cremalheira, esta que possui braços articulados em suas extremida-des. Nesses braços, é rosqueado um terminal rotular de direção com regulagem para abrir ou fechar o ângulo de abertura das rodas. Por fim, é incorporado à manga de eixo o braço do Ackermann, que é projetado junto à suspensão do veículo.

    2. OBJETIVO E PROBLEMAS

    O assunto foi escolhido a partir da necessidade de oferecer ao piloto do Baja SAE Clarengex melhor manobrabilidade e maior conforto ao dirigir, com uma direção mais leve e precisa no desvio de obstáculos e contorno de curvas.

    Para que a caixa seja desenvolvida, é preciso que se defina, principalmente, a geometria de Ackermann, o deslocamento da cre-malheira, a relação de desmultiplicação do pinhão junto à crema-lheira, o diâmetro do pinhão e quantas voltas serão necessárias para esterçar o volante de um batente ao outro.

    O desenvolvimento de uma caixa de direção é bastante com-plexo e feito em conjunto com o projeto da suspensão do protótipo. Se, por exemplo, o dimensionamento do Ackermann ficar desali-nhado, a direção fica pesada, e essa parte é desenvolvida e calcula-da de acordo com a suspensão. Foi justamente esse o motivo para que o sistema de direção do antigo protótipo ficasse pesado:

    • O ângulo e o posicionamento do braço do Ackermann em relação à manga de eixo não foram corretamente dimen-sionados, causando um erro na geometria da suspensão e afetando diretamente a direção do protótipo.

    • A articulação que liga a cremalheira ao terminal de direção teria de ficar paralela à bandeja inferior do duplo A (tipo de suspensão usada no Baja SAE Clarengex).

    • A relação do pinhão e da cremalheira também foi mal di-mensionada, fazendo com que a força de entrada do sis-tema fosse alta, ocasionando uma rotação desnecessária além do batente e virando as rodas em demasia.

  • 13ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Assim, o objetivo principal deste trabalho é corrigir a rela-ção do pinhão e da cremalheira, pois o Ackermann e o ângulo da articulação são definidos pelo projeto da suspensão.

    O Projeto Baja SAE

    Segundo o site da SAE Brasil (SAE BRASIL, 2019), o Proje-to Baja SAE surgiu nos Estados Unidos e sua primeira competição foi em 1976, mas só em 1995 os brasileiros passaram a competir, na cidade de São Paulo, no autódromo de Interlagos, até 2002. Em 2003, a competição passou a ser realizada em Piracicaba, no ECPA – Esporte Clube Piracicabano de Automobilismo. Hoje, o evento nacional acontece em São José dos Campos.

    A SAE criou essa modalidade para oferecer aos alunos de Engenharia uma oportunidade de aplicar todo o conhecimento ad-quirido em sala de aula na prática, dando um melhor preparo para o mercado de trabalho. Participando do projeto, o aluno desenvolve habilidades de conceber e detalhar o projeto, construir o protótipo e lidar com a pressão de prazos e resolução de problemas que ocor-rem durante a competição.

    Planejamento do projeto

    De início, foram levantadas as necessidades, restrições e re-quisitos para que o sistema fosse condizente com o regulamento técnico que a SAE impõe para a competição. Essa etapa é impor-tante para que as solicitações e restrições sejam atendidas.

    Os seguintes requisitos descritos foram retirados do RA-TBSB – Regulamento Administrativo e Técnico Baja SAE Brasil (RATBSB, 2018):

    • Sistemas de direção devem ser mecanicamente operados. Sistemas steer-by-wire e sistemas operados hidraulica-mente são proibidos.

    • Para evitar travamento do mecanismo de direção, devem ser instalados batentes que limitem o esterçamento das ro-

  • ISSN 2237-231814

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    das. Batentes na manga de eixo ou nos braços de suspen-são não são aceitos.

    • Barras de direção ajustáveis devem ser travadas com uma porca que previna o seu afrouxamento.

    • O sistema de direção deve funcionar adequadamente de batente a batente, sem interferências entre as peças, ao longo de todo o curso de compressão e extensão da sus-pensão.

    • As peças não podem apresentar trincas, sinais de fadiga, soldas com baixa qualidade de execução ou componentes com dimensões abaixo das esperadas para os esforços aos quais a peça será submetida. Reforços ou reparos podem ser exigidos a critério do Juiz Credenciado de Segurança.

    • O volante não pode conter furos ou rasgos em que con-siga passar um círculo de 6mm de diâmetro, mas não um de 50mm. Este requisito tem o objetivo de impedir que dedos fiquem presos em caso de uma força brusca virar o volante.

    • O volante deve possuir um perímetro contínuo que seja aproximadamente circular ou oval, isto é, o perfil do perí-metro exterior pode possuir seções retas, mas não seções côncavas. Volantes em forma de “H” ou “8” não são per-mitidos.

    Figura 1. Volantes permitidos e não permitidos pelo regulamento.

    Fonte: RATBSB (2018, p. 78).

  • 15ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    • Todos os volantes serão avaliados pelos Juízes Credencia-dos de Segurança quanto à adequação do projeto, qualida-de de fabricação, robustez e fixação.

    Depois de definidos os pontos a serem levados em considera-ção em relação ao regulamento, foi determinado pela equipe tópi-cos importantes para que o produto acabado tenha qualidade:

    • Dirigibilidade precisa: para que o piloto consiga desviar de obstáculos, fazer manobras ágeis e obter segurança ao guiar o protótipo, o volante não deve ter folgas e a caixa precisa ser confiável.

    • Segurança: além da precisão ao dirigir ser importante para a segurança do piloto, o projeto deve prever que não haja superfícies que causem ferimento.

    • Custo: a equipe depende de patrocínio para a confecção do Baja; então, é necessário que o custo seja baixo para que atenda a realidade e facilite a obtenção de patrocinadores.

    • Peso: pela potência e torque do motor serem baixos, qual-quer alívio de peso é considerado importante, fazendo com que o protótipo seja o mais leve possível. Porém, bai-xo peso é aliado a materiais mais nobres e caros, então, os materiais e soluções devem aliar baixo peso, baixo custo e alta resistência.

    Dimensionamento de peças

    Foi determinado, pela equipe do projeto Baja SAE Claren-gex, que a caixa de direção deveria ter um curso de 127mm de um batente ao outro, e o volante teria um curso ¾ de volta. A partir desse parâmetro inicial, começou-se a definir os componentes da caixa.

    Na Equação 1, é mostrado o espaço que o pinhão percorre em relação à cremalheira numa volta completa para achar o diâmetro primitivo (LOPES; GALDINO, 2013):

    Equação 1: 𝑒 = 𝜋. 𝑑𝑝

  • ISSN 2237-231816

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Onde:• e: espaço percorrido em uma rotação do pinhão.• dp: diâmetro primitivo.Sabendo que 𝑒 equivale a 169,3mm, obtêm-se que o diâmetro

    primitivo é igual a 53,90mm.A partir da Equação 2, é possível definir quantos dentes terá o

    pinhão, colocando o módulo M = 1,5 (LOPES; GALDINO, 2013):Equação 2: 𝑑𝑝 = M . ZOnde:• 𝑑𝑝: diâmetro primitivo.• M: módulo do dente.• Z: quantidade de dentes.Confrontando os resultados das equações com a Tabela 1 de

    engrenagens, concluiu-se que o pinhão ideal é o de 36 dentes.

  • 17ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Tabela 1. Engrenagem de dente reto e ângulo de pressão 20º.

    Fonte: ATI Brasil (2018).

    A Tabela 2 mostra as especificações da engrenagem a ser uti-lizada:

  • ISSN 2237-231818

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Tabela 2. Dados da engrenagem selecionada.

    Dados de entrada

    Diâmetro externo – De 57,000mm

    Ângulo de pressão 20,00°

    N.° de dentes – Z 36

    Resultado

    Módulo calculado – M 1,500mm

    Resultados para o módulo padrão

    Módulo padrão – M 1,500mm

    Diâmetro externo – De 57,000mm

    Diâmetro primitivo – D 54,000mm

    Diâmetro interno – Di 50,499mm

    Diâmetro de base – Db 50,743mm

    Passo primitivo – P 4,712mm

    Altura do dente – h 3,251mm

    Fonte: elaborado pelos autores.

    De acordo com a Tabela 3, foi escolhida a cremalheira, que para o acoplamento, precisa ter o mesmo ângulo de pressão e mó-dulo:

    Tabela 3. Cremalheira de dente reto.

    Fonte: ATI Brasil (2018).

    A Tabela 4 demonstra as especificações da cremalheira sele-cionada:

  • 19ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    Tabela 4. Cremalheira de dente reto.

    Cremalheira de dente reto

    Ângulo de pressão 20º

    Módulo – M 1,5mm

    A 17mm

    B 17mm

    Fonte: elaborado pelos autores.

    Projeto conceitual

    Para a modelagem e detalhamento da caixa, foi usado o soft-ware Autodesk Inventor. Nele, foi possível analisar o funcionamen-to; verificar possíveis erros conceituais; obter novas ideias; colocar a caixa no protótipo, para acomodá-la de acordo com o restante do projeto e não interferir em outros sistemas; e conferir como ficaria o produto acabado com mais clareza. Definindo o material usado, também foi estabelecido o peso total da caixa e de cada peça usada nela.

    A realização do projeto e simulação dos sistemas são muito importantes para procurar erros ainda no desenho. Sem essa ação, o custo se elevaria muito e demoraria muito tempo, o que apresenta-ria prejuízo para a equipe.

    Análise da arquitetura da caixa

    O sistema é constituído das seguintes peças:• Caixa: constituída pela caixa, trava do pinhão, parafusos

    e porca de fixação. Tem como função principal agrupar e alinhar os outros componentes.

    • Cremalheira: constituída pela cremalheira e dois pinos uti-lizados como batente. Tem a função de transmitir o movi-mento do volante para as articulações.

  • ISSN 2237-231820

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    • Eixo: constituído por um eixo, um calço com rolamento interno e o pinhão. Tem a função de transmitir o movimen-to do volante à cremalheira.

    Figura 2. Pinhão e cremalheira.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    Escolha de material

    Para a confecção da caixa, é preciso que o material escolhido seja resistente, durável, leve e com baixo custo. Também é impor-tante que ofereça segurança para o piloto e facilidade de fabricação.

    Devido ao seu elevado modulo de elasticidade, o aço foi es-colhido, e, para o pinhão e a cremalheira, definiu-se o aço 1045, por ter também um custo baixo em relação a outros materiais. Na caixa em si, o material usado é o aço 1020.

    Um dos desafios da competição é fazer com que a equipe lide com os baixos recursos de fabricação, o curto tempo para confec-cionar as peças e o reduzido orçamento. Um artifício muito usado

  • 21ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    é a obtenção de patrocínios, o que ajuda bastante nos problemas relatados anteriormente.

    Lubrificação

    É de extrema importância que haja lubrificação nas áreas que sofrem atrito, o que ajuda no desempenho do conjunto e na durabi-lidade das peças.

    Segundo uma apostila de lubrificação mecânica disponibili-zada pelo SENAI (1997), lubrificantes são importantes para reduzir o desgaste e o atrito entre as peças, contribuindo também para a limpeza, proteção contra corrosão e refrigeração. São classificados em sólidos, líquidos e gasosos, e o que foi usado neste projeto é o pastoso, que seria a graxa.

    3. RESULTADOS

    É importante comentar que, além do sistema de pinhão e cre-malheira, que atendeu melhor este projeto, existe a caixa de dire-ção de setor e rosca sem fim, porém, esse é um sistema usado em veículos mais antigos, cujos exemplos de uso em Baja não foram encontrados.

    A estruturação é muito importante para organizar as ideias e registrar tudo, para que futuros integrantes da equipe possam fazer melhorias com base no que já se tem estudado e nos erros que anti-gos integrantes possam ter cometido no projeto, com o objetivo de sempre evoluir.

    4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

    Todas os requisitos foram respeitados durante o projeto, e o sistema de direção segue à risca o regulamento da competição. As especificações requeridas foram importantes para as tomadas de decisão por parte da equipe, fazendo com que o objetivo fosse alcançado.

  • ISSN 2237-231822

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 9-22, jan./jun. 2019

    A utilização de peças prontas e peças simplificadas para a fabricação ajudou na redução de custos e tempo, não prejudicando a equipe no cronograma e no orçamento. Além disso, o software contribuiu para que o sistema seja confiável e seguro.

    O objetivo do trabalho foi alcançado, e, no fim dos processos, a equipe obteve um projeto consistente da caixa de direção, com custo reduzido.

    REFERÊNCIAS

    ATI BRASIL 2018. Catálogo de componentes para transmissão. Disponível em: . Acesso em: 23 abr. 2019.

    BOSCH, R. Manual de tecnologia automotiva. 25. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2005.

    LOPES, J. C. L.; GALDINO, L. Dimensionamento do sistema cremalheira-pinhão de dentes retos. Revista Augusto Guzzo, São Paulo, n. 12, p. 127-139, 2013. Disponível em: . Acesso em: 9 ago. 2019.

    RATBSB. Regulamento administrativo e técnico Baja SAE Brasil. 2018. Disponível em: . Acesso em: 13 jun. 2018.

    SAE BRASIL. Informações sobre a competição Baja SAE. 2019. Disponível em: . Acesso em: 29 abr. 2019.

    SENAI. Lubrificação mecânica. 1997. Disponível em: . Acesso em: 30 maio 2019.

  • 23ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Dimensionamento de engrenagens para uma caixa de redução do protótipo Baja SAE Clarengex

    Lucas Henrique FRANÇA1

    Yago Aguia Grande Luiz da SILVA2

    Eduardo CASARIN3

    Otávio Augusto Nadai de BARROS4

    Resumo: Em veículos com motores a combustão interna, a conversão de saída entre o motor e as rodas é alcançada pela combinação das forças que ocorre no Powertrain. O Powertrain é todo o sistema de que alguma forma realiza ou transforma as forças até a roda do veículo, isso envolve vários componentes de um carro, como o motor, embreagem, caixa de câmbio, diferencial e rodas. A caixa de redução é um dos principais elementos do sistema Powertrain, e sua função é reduzir sua velocidade angular, podendo aumentar o torque do veículo, este artigo tem como propósito analisar os pontos positivos e negativos do projeto da caixa de redução do protótipo Baja SAE Clarengex do Claretiano Centro Universitário utilizada na competição 2018/2019, e, assim, colocar em pratica após alguns estudos quais as melhores opções para o mesmo. Com essa análise, o foco está em melhorias para projetos futuros, buscando identificar e registrar os pontos positivos e negativos de uma caixa de redução com engrenagens cilíndricas de dentes retos aplicada no protótipo Baja SAE Clarengex.

    Palavras-chave: Projeto. Caixa de Redução. Powertrain. Engrenagens de Dentes Retos. Baja SAE.

    1 Lucas Henrique França. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .2 Yago Aguia Grande Luiz da Silva. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .3 Eduardo Casarin. Bacharel em Engenharia Mecânica pela Escola de Engenharia de Piracicaba (EEP/FUMEP - 2004), Pós-graduado em Administração Industrial (2007) e Logística Empresarial (2009) pelo Instituto Nacional de Pós-graduação (INPG), Pós-graduado em Metodologia de Educação a Distância (2012) pelo Centro Universitário Claretiano de Batatais (CEUCLAR) e pós-graduado em Gestão de Projetos pela Universidad Europea del Atlántico (ESP 2019). Atualmente é docente no Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro e Engenheiro de Frota Sênior na Elektro Redes S.A. Orientador do Projeto Baja SAE Clarengex do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .4 Otávio Augusto Nadai de Barros. Mestre em Física pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Bacharel em Física pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Professor do Centro Universitário Anhanguera - Rio Claro e Piracicaba, Claretiano Colégio e Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .

  • ISSN 2237-231824

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Dimensioning a reduction box for a Baja SAE vehicle

    Lucas Henrique FRANÇAYago Aguia Grande Luiz da SILVA

    Eduardo CASARINOtávio Augusto Nadai de BARROS

    Abstract: The powertrain system is a set of several components that aims to generate movement to the vehicle, which consists of a set of engine, CVT, reduction box, transmission shafts and finally the wheels, which in turn transmit energy to generate movement. The reduction box is one of the main elements of the powertrain system, and its function is to reduce its angular velocity, which can increase the torque of the vehicle, this article has as purpose to analyze the positives and negatives of the design of the reduction box of the prototype Baja SAE Clarengex of the Claretian University Center used in the competition 2018/2019, and thus put into practice after some studies, what better options for it. Finally, with this analysis, the focus is on improvements in future projects, seeking to identify and record the positives and negatives of a reduction box with cylindrical spur gears applied in the Baja SAE Clarengex prototype.

    Keywords: Project. Reduction Box. Powertrain. Gears of the Spur. Baja SAE.

  • 25ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    1. INTRODUÇÃO

    O projeto Baja SAE Brasil tem como finalidade desafiar os estudantes de engenharia de diversas áreas a colocarem em prática o que foi desenvolvido em sala de aula, visando proporcionar ex-periências ao graduando, preparando-o para o mercado de trabalho.

    Ao ingressar no programa Baja SAE, o aluno tem a possi-blidade de se envolver com casos e problemas reais da criação de um veículo off road, desde a concepção, projeto detalhado, testes e apresentações, assim se desenvolvendo para o mercado de trabalho.

    O protótipo é desenvolvido com base em regras criadas pela SAE Brasil (RATBSB, 2018), que tem como objetivo estabelecer alguns padrões de segurança do carro para o condutor, permitindo que as equipes compitam de igual para igual, com o diferencial de projeto que pode se destacar ao longo da competição. Algumas dessas regras preestabelecidas são: dimensões do veículo (mínimas e máximas), algumas regras estruturais e o motor, que será comen-tado a seguir.

    A competição teve início na universidade da Carolina do Sul, EUA, em 1976, e, no Brasil, as atividades relacionadas começaram em 1991, com o lançamento, em 1994, do projeto Baja SAE. Os alunos que participam da competição Baja SAE Brasil têm a tarefa de formar equipes dentro das universidades, cada uma delas subdi-vididas em 8 áreas, sendo elas: elétrica e eletrônica, cálculo estru-tural, powertrain (transmissão), freio, suspensão e direção, marke-ting e vendas e design, cada uma responsável por uma etapa que, no final, resultará no veículo. O mais interessante é que uma área depende da outra, assim, o projeto funciona como uma empresa, com regras e deveres a serem realizados, levando os participantes a trabalharem em equipe (RATBSB, 2018).

    Um ponto importante que a SAE proporciona para as equipes que obtêm os melhores resultados dentro da competição, depois de terem passado por todos os tipos de provas e avaliações, é a opor-tunidade de competir nos EUA, no campeonato mundial, com equi-pes de outros níveis e de diversos lugares do mundo, o que agrega muita experiência ao estudante (SAE BRASIL, 2018).

  • ISSN 2237-231826

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Com isso, os alunos devem construir um protótipo comple-to, sendo o sistema de transmissão um dos subsistemas mais im-portantes, responsável pela dinâmica do veículo e também um dos mais oportunos para inovações. Segundo o regulamento (RATBSB, 2018), o motor é padrão, sendo a combustão interna Briggs & Strat-ton Intek Pro® 10 hp de 305 cilindradas, que é um motor estacio-nário utilizado em geradores e bombas d´agua. Uma transmissão do tipo CVT (Continuously Variable Transmission), modelo Comet 790, e uma caixa de redução por engrenagens, que deve fornecer ao protótipo uma redução de velocidade e, por consequência, um torque maior do que aquele gerado apenas pelo motor.

    2. RELATO DE EXPERIÊNCIA

    No projeto do veículo foi desenvolvido um sistema de engre-nagens da caixa de redução para o protótipo da equipe Baja SAE Clarengex (2018/2019). A caixa de redução é composta por engre-nagens, eixos, mancais de apoio (rolamentos) e as “tampas”, que empacotam os elementos anteriores, além de chavetas, anéis elásti-cos e retentores. Este trabalho foca apenas o dimensionamento das engrenagens que foram utilizadas na caixa de redução, descrevendo os cálculos e as dimensões das engrenagens. A metodologia inicia--se através de:

    1) Cálculos das forças de resistências impostas ao veículo, para definição de força trativa necessária nas rodas para que o veículo ultrapasse os obstáculos.

    2) Partindo para o cálculo da redução ideal, que vai definir a relação da caixa de redução fixa.

    3) E, por fim, o dimensionamento dos componentes (engre-nagens e eixos).

    3. DEFINIÇÃO DE CAIXA DE REDUÇÃO

    Segundo Bigaton (2018), trata-se de um mecanismo ligado através de engrenagens capaz de reduzir a velocidade de um motor,

  • 27ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    podendo, assim, gerar um aumento de potência, possibilitando-o trabalhar em diversos seguimentos e ajustando-o de acordo com as necessidades desejadas. Existem vários modelos de redução, no entanto, as mais conhecidas são a redução com engrenagens e a redução com polias. Neste projeto foi utilizada a redução com en-grenagens, pois esse tipo de redução nos permite a construção de um componente mais compacto e com menores perdas, o que aten-de em maiores proporções as necessidades do projeto (NORTON, 2013).

    O objetivo da caixa de redução voltado para o veículo Baja SAE é ter um aumento de torque fornecido nas rodas, pois o carro precisa vencer alguns obstáculos que apenas o CVT não proporcio-naria.

    4. COMPONENTES DA CAIXA DE REDUÇÃO

    Após estudos e análises, foram decididos os componentes ne-cessários para a construção da caixa de redução (NORTON, 2013). Esses componentes são: um conjunto composto de 4 engrenagens, um conjunto de 3 eixos, sendo eles entrada, intermediário e saída, rolamentos, estrutura que envolve os conjuntos de engrenagens e eixos e, por fim, material a ser utilizado na construção.

    5. ENGRENAGENS

    Existem diversos tipos de engrenagens: elas têm a finalidade de transmitir o torque e velocidade angular em diversas aplicações, e cada uma delas tem sua aplicação.

    As engrenagens possuem alguns fatores para os cálculos que são padronizados com relação à forma do dente e ao tamanho. A American Gear Manufacturers Association – AGMA apoia pesqui-sas sobre o projeto, os materiais e a manufatura de engrenagens e publica padrões para seus projetos, manufatura e montagem. Exis-tem outras companhias que fazem essa padronização, como as nor-mas DIN, porém, o trabalho foi com base na AGMA.

  • ISSN 2237-231828

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    De acordo com Norton (2013), o meio mais fácil de transferir movimento rotatório de um eixo a outro, é com um par de cilin-dros rodando. Se houver atrito suficiente disponível na interface de rolamento, esse mecanismo funcionará muito bem. Não haverá escorregamento entre os cilindros até que a força de atrito máxima disponível na junção seja excedida pelas demandas da transferência de torque. As principais deficiências do mecanismo de comando de rolamento de cilindro são a capacidade relativamente baixa de torque e a possibilidade de escorregamento. Alguns mecanismos de comando requerem sintonia de fase dos eixos de entrada e saída para propósito de sincronismo, isto requer a adição de alguns den-tes aos cilindros rodando, assim, eles se transformam em engrena-gens (NORTON, 2013).

    Tipos de engrenagens

    A cilíndrica de dentes retos tem a finalidade de variar forças e velocidades de rotação de eixos. São aplicadas a eixos paralelos ligando os dentes de uma engrenagem a outra, é um dos tipos mais simples, tornando o produto de baixo custo se comparado com os demais; no entanto, existe a desvantagem de produzir maiores ru-ídos em seu funcionamento. Esse tipo de engrenagem gera apenas os esforços tangenciais (responsáveis pelo o aumento do torque) e radiais aos eixos (BUDYNAS; NISBETT, 2011).

  • 29ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Figura 1. Engrenagens cilíndricas de dentes retos.

    Fonte: Budynas e Nisbett (2011, p. 680).

    As engrenagens do tipo helicoidais são engrenagens em que seus dentes não são paralelos ao eixo; elas têm certos ângulos (de hélice) a ser definidos em relação aos eixos. Algumas vantagens se comparadas às engrenagens de dentes retos são que produzem um ruído menor, pois sua face de contato é menor, permitindo um es-corregamento do seu ponto de contato, o que não gera os impactos encontrados em engrenagens de dentes retos. Outro ponto impor-tante é que as engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais de mes-mo módulo e largura que as de dentes retos são capazes de suportar mais cargas, pois os dentes da helicoidal são efetivamente maiores, uma vez que estão posicionados diagonalmente. Uma desvantagem desse tipo de engrenagem é que ela produz esforços axiais, obri-gando o dimensionamento dos mancais de rolamento, além, é claro, dos esforços tangenciais e radiais (BUDYNAS; NISBETT, 2011).

  • ISSN 2237-231830

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Figura 2. Engrenagens helicoidais.

    Fonte: Budynas e Nisbett (2011, p. 680).

    As cônicas realizam alterações de rotação e direção do eixo e podem ser encontradas em modelos com dentes retos, aspirais ou helicoidais, e cada um desses modelos possui uma caracterís-tica para cada aplicação. Neste tipo de engrenagem é necessário analisar os esforços para definição do formato do dente, tendo as mesmas características das engrenagens cilíndricas de acordo com o dente, variando apenas os sentidos das forças (BUDYNAS; NIS-BETT, 2011).

    Figura 3. Engrenagens cônicas.

    Fonte: Budynas e Nisbett (2011, p. 681).

  • 31ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    A engrenagem do tipo sem-fim opera de uma maneira dife-rente em relação às outras, o mecanismo consiste em uma outra en-grenagem análoga a um parafuso girar, fazendo a engrenagem sem--fim (como uma porca do parafuso) movimentar, também, através de um contato axial, porém, em uma velocidade reduzida e também envolvida por eixos não paralelos (BUDYNAS; NISBETT, 2011).

    Figura 4. Engrenagem sem-fim.

    Fonte: Budynas e Nisbett (2011, p. 681).

    Por se tratar de um tipo de engrenagem com um custo de fa-bricação menor em relação aos outros tipos, e atender os requisitos de resistências e dimensões mais compactas, a equipe optou pela utilização da engrenagem cilíndrica de dentes retos.

    Material da engrenagem

    O material definido para as engrenagens foi um aço 8620, que, através de alguns estudos e pesquisas com outras equipes, per-cebemos que é altamente recomendado para a construção de engre-nagens, pois além de ser considerado um material de boa liga (o que permite um material mais constante em relação a suas carac-

  • ISSN 2237-231832

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    terísticas físicas e químicas) é também um material que responde muito bem aos tratamentos térmicos a ele submetidos, de acordo com sua aplicação, nesse caso, a cementação.

    Os aços são basicamente uma mistura de ferro e carbono, ou seja, uma liga. Em algumas ligas se utiliza elementos como silício, fósforo ou outros elementos, dependendo da finalidade do aço a ser construído. De modo geral, o aço é uma liga de ferro e carbono, onde o carbono tem uma variação de 0,05% a 2% na composição (UNTERWEISER, 1982).

    Para a padronização do material, existem diversas normas técnicas para a classificação, no caso: ABNT, ISO, ASM, ASTM, SAE, DIN, AISI, BS e AFNOR.

    Segundo Ogata (2013), a norma mais utilizada no país é o sistema padronizado pela SAE e AISI, no qual se baseia a ABNT para a classificação técnica. No sistema SAE/AISI, os aços são informados por números, onde, de modo geral, os dois primeiros números informam o teor aproximado do elemento liga e os dois últimos informam o teor de carbono. Logo, para identificar o teor de carbono, divide-se por 100 os dois últimos números, a fim de que se possa saber o teor.

    O aço 8620 é aplicado em diversas áreas da mecânica auto-motiva, como na fabricação de pinos e buchas e para a fabricação de engrenagens, que possui várias características que beneficiam o projeto.

    A sua composição química média é apresentada a seguir, jun-tamente com suas características (UNTERWEISE, 1982).

  • 33ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Figura 5. Quadro de características e composição química do SAE8620.

    Fonte: Adaptado de Unterweiser (1982).

    A seguir, tem-se as propriedades mecânicas do material utili-zado na construção das engrenagens pela equipe.

    Dureza Brinnel – 149HB Resistência a Tração – 540 MPa Limite de Escoamento – 385 MPa Alongamento Total – 30%

    Tratamento térmicoO tratamento térmico utilizado para este projeto foi o da

    cementação, em que, adicionando-se C (Carbono), busca-se en-durecer suas características superficiais e aumentar a resistência ao desgaste mecânico. Como as engrenagens ficarão em contato, esse processo se torna de extrema importância, porém, mantendo as mesmas propriedades internas, no caso do SAE8620, uma boa ductibilidade.

    O tipo de material, bem como suas características e suas pro-priedades, além dos tratamentos térmicos utilizados, são assuntos extremamente extensos e de maior complexidade e obviamente de grande importância; porém, o objetivo principal deste artigo é a descrição de cálculos para o dimensionamento das engrenagens, então, buscamos focar as fórmulas para o dimensionamento e,

  • ISSN 2237-231834

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    como citado anteriormente, analisar os pontos positivos e negativos das escolhas feitas no projeto.

    Dimensionamento

    O projeto é composto por dois conjuntos de engrenagens, que serão analisados a seguir: dois pares de engrenagens cilíndricas de dentes retos. O primeiro par compreende a primeira redução, que é a redução de entrada, e o segundo par, a redução final, considerada redução de saída.

    No início dos cálculos, foi definido, de acordo com a tabela da AGMA, que o pinhão 1 ficaria com 18 dentes.

    Para todas as engrenagens foi definida uma espessura com 30mm e módulo 3. Esses valores foram definidos como questão de segurança sobre o dimensionamento, também de acordo com a AGMA. Algumas premissas devem ser definidas no início, para que os cálculos sejam validados no final. Dessa forma, poderão ser recalculados ou não, de acordo com os resultados finais dos cálcu-los de resistências.

    O início do cálculo define a primeira engrenagem pinhão 1, com o número de dentes equivalente Z=18, módulo 3. Com esses valores, foi usada a equação 1 para calcular o diâmetro primitivo.

    Dp = M.z (1)

    Sendo:Dp – diâmetro primitivo. M – Módulo.Z – N de dentes.

    Dp = 3 * 18

    Dp = 54 mm

    Para o diâmetro externo, usou-se a Equação 2.

    De= Dp + 2 . M (2)

  • 35ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    Sendo:De – diâmetro externo.

    De = 54 + 2 * 3

    De = 60

    Pela Equação 3. Tem o diâmetro interno.

    D1 = Dp – 2 . 1,66 . M (3)

    Sendo:Di – diâmetro interno.

    Di = 54 – 2 * 1,166 * 3

    Di = 47mm

    Para todas as engrenagens, deve-se ter uma altura para não haver desgaste alto das engrenagens, elevando sua vida útil. Para isso, é usada a Equação 4.

    H = 2,166 . M(4)

    Sendo:H – Altura dos dentes.

    H = 2,166 * 3

    H = 6,5 mm

    Em seguida, deve ser calculado o passo diametral da engre-nagem (P). Equação 5.

    (5)

    Sendo:P – Passo diametral.

    P = (54 * π)

    18

  • ISSN 2237-231836

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    P = 9.42 mm

    Essas mesmas equações utilizadas para encontrar os valores do pinhão 1 foram usadas para as demais engrenagens, conforme a Tabela 1, a seguir.

    Tabela 1. Quadro de medidas da engrenagem.

    ENGRENAGEM Z M Dp De Di H PZ1 18 3 54 60 47 6,5 9,42Z2 50 3 150 156 143 6,5 9,42Z3 21 3 63 69 56 6,5 9,42Z4 58 3 174 180 167 6,5 9,42

    Fonte: elaborado pelo autor.

    Para determinar a distância centro a centro das engrenagens, foi utilizada a Equação 6, sendo o primeiro resultado entre os eixos 1 e 2 e o segundo resultado entre os eixos 2 e 3.

    (6)

    Sendo:Dc – distância centro a centro.

    Dc12 = (54 + 150)

    2

    Dc12 = 102 mm

    Dc23 = (63 + 174)

    2

    Dc23 = 118,5 mm

    Para a tensão máxima admissível no pé do dente, é necessário determinar a força tangencial atuante, na Equação 7. A engrenagem que sofre maior esforço é o pinhão 2, pois, mesmo não estando no

  • 37ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    eixo de saída da caixa de redução, ela é a de menor diâmetro, sendo nela a maior força atuante. Para obter a força atuante, primeiro de-vemos descobrir o torque atuante no eixo. Equação 8.

    (7)

    Sendo:Tr – torque no eixo da engrenagem.Tm – torque do motor.Nm – rpm do motor.Nt – eficiência.Nr – rotação do eixo.

    Tr = 18,6 * 9

    Tr = 167 N.m

    (8)Sendo:Ft – força tangencial.Mt – torque no eixo da engrenagem.R0 – diâmetro do eixo.

    Ft = 167 N .m

    0,029 m

    Ft = 5772,4 N

    Obtida a força tangencial que atua sobre o dente da engrena-gem, é possível obter a tensão máxima (σmax) (9).

  • ISSN 2237-231838

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    (9)

    Sendo:σmax – tensão máxima.σmax = 5772,4 N * 3,5 * 1,0 ≤ σmaterial

    30mm * 3

    σmax = 209,6 N/mm² ≤ σmaterial

    O dimensionamento dos componentes foi realizado de acordo com os resultados obtidos na Definição de Relação de Transmissão (4.1.2), e obtivemos o seguinte resultado (PAIOLA; BALDUINO, 2018).

    Figura 6. Engrenagens da caixa de redução.

    Fonte: elaborado pelos autores.

  • 39ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

    Para a construção dos eixos e dos furos das engrenagens, uti-lizamos tabelas de ajustes por interferência, fornecidas pela fabri-cante dos rolamentos. Durante a montagem, o único problema que tivemos foi no ajuste dos dentes, pois, na usinagem destes, não se atentou para o fator de folga entre os dentes. Por esse motivo, de-pois de a caixa ser montada, ela travou e não conseguimos girar os eixos. Devido as engrenagens já estarem cementadas, os ajustes tiveram de ser feitos por ferramentas de cerâmica e diamante. Após o ajuste feito, a caixa foi remontada.

    Os primeiros testes foram feitos na bancada, manualmente, para evitar alguma travada brusca, o que poderia causar um aci-dente. Depois dos primeiros testes, partimos para o teste em uma máquina fresadora, onde fixamos o eixo de entrada no cabeçote porta ferramenta da máquina e a caixa na mesa da máquina. Então começamos a variar as rotações da máquina, aumentado aos poucos até que chegasse próximo da rotação máxima que o nosso carro poderia chegar (aproximadamente 4000 rpm), considerando apenas a rotação do motor e a redução do CVT. Nessa situação, deixamos ela girar por aproximadamente 40 minutos, e conseguimos fazer al-gumas pequenas análises, como a temperatura das tampas da caixa e também a vibração. Quanto à temperatura, os resultados foram satisfatórios; após os 40 minutos, a temperatura da caixa estava en-tre 60° e 65°C, o que já era esperado pela equipe. Já as vibrações estavam pouco anormais, através de algumas análises e algumas discussões, chegamos à conclusão de que as vibrações poderiam ter sido afetadas pelo ajuste manual que foi feito nos dentes. Outro problema identificado foi o ruído, pois esse tipo de engrenagem, durante seu engrenamento, sofre pequenos impactos entre os den-tes na sua linha de contato, diferentemente de uma engrenagem de dente helicoidal, por exemplo, em que, durante seu engrenamento, é gerado um deslizamento entre os dentes, e não um impacto. Por fim, fizemos o teste em campo, com a caixa de redução montada no carro. Simulamos algumas situações, onde a caixa foi exposta a condições mais severas de tração, fazendo ainda o controle da

  • ISSN 2237-231840

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 23-40, jan./jun. 2019

    temperatura, que permaneceu na faixa dos 60°C, e verificando, pe-riodicamente, o estado da caixa para evitar acidentes.

    Enfim, pudemos concluir que uma caixa de redução com en-grenagens cilíndricas de dentes retos é bastante versátil, os cálculos e sua montagem são bem mais simples, assim como a usinagem dos dentes – apesar dos problemas que tivemos quanto ao ajuste deles, sua construção é bem mais prática relacionada aos outros tipos de dentes. Podemos citar como pontos negativos nesse tipo de engre-nagem o ruído e também seu dimensionamento. Se comparada com uma engrenagem de dentes helicoidais com mesma largura, é me-nos resistente e acaba ficando superdimensionada. De modo geral, ela se torna viável, por ter sua construção mais barata e, se for bem dimensionada, possui uma boa robustez. Por esses motivos, aten-deu todas as nossas expectativas.

    REFERÊNCIAS

    BIGATON, P. C. Projetos Mecânicos. Etec Cel. Fernando Febeliano da Costa – Piracicaba. 2018. Disponível em: . Acesso em: 20 abr. 2019.

    BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley. Porto Alegre: Bookman, 2011.

    NORTON, R. Projeto de máquinas. 4. edição. Porto Alegre: Bookman, 2013.

    OGATA, H. T. Determinação da Influência das tensões residuais nas propriedades de fadiga em aço SAE8620 processado com diferentes profundidades de camada de cementação. 2013. 145 f. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Paraná. Curitiba - PR. 2013. Disponível em: . Acesso em: 25 abr. 2019.

    PAIOLA, G. F.; BALDUINO, R. Dimensionamento de uma caixa de redução para um veículo Baja Sae. 2018. 35 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Claretiano – Centro Universitário, Rio Claro, 2018.

    RATBSB. Regulamento Administrativo e Técnico Baja Sae Brasil. Portal SAE Brasil. 2018. Disponível em: . Acesso em: 20 mar. 2019.

    SAE BRASIL. Programa Baja SAE Brasil. Portal SAE Brasil. 2018. Disponível em: . Acesso em: 27 abr. 2019.

    UNTERWEISER, P. M. Heat Treater’s Guide Standard Pratices and Procedures of Steel. Ohio. American Society for Metals. Metals Park. 1982.

  • 41ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Dimensionamento de sistema de freios para protótipo off-road Baja SAE Clarengex

    Bruno Daniel Andrade DELIBERATO1

    Paulo Eduardo OCTAVIANO2

    Eduardo CASARIN3

    Marcel Allan de Moraes IZZI4

    Resumo: Este artigo tem como objetivo o estudo e dimensionamento do sistema de freios do protótipo Baja SAE Clarengex do Claretiano – Centro Universitário. O projeto Baja SAE consiste no estudo e construção de um protótipo off-road. Equipes de diversos institutos de Ensino Superior do curso de Engenharia competem em provas estáticas e dinâmicas. O sistema de freio utilizado em protótipos Baja SAE é o sistema de freio a disco. O regulamento da competição Baja SAE apenas restringe o sistema de freio quanto à condição de travamento das quatro rodas e regulamenta que os sistemas dianteiro e traseiro devem ser independentes. O dimensionamento do sistema de freios segue os princípios da física, tais como as leis de Newton e o princípio de Pascal. Os resultados encontrados foram testados na competição Baja SAE nacional 2018 e posteriormente discutidos no final deste trabalho.

    Palavras-chave: Freios. Baja SAE Brasil. Dimensionamento.

    1 Bruno Daniel Andrade Deliberato. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .2 Paulo Eduardo Octaviano. Bacharelando em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .3 Eduardo Casarin. Especialista em Administração Industrial pelo Instituto Nacional de Pós-Graduação (INPG). Especialista em Logística Empresarial pelo Instituto Nacional de Pós-Graduação (INPG). Bacharel em Engenharia Mecânica pela Escola de Engenharia de Piracicaba (EEP). Docente do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. Orientador do Projeto Baja SAE Clarengex do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .4 Marcel Allan de Moraes Izzi. Mestrando em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (UNESP). Especialista em Docência no Ensino Superior pela Faculdade Cidade Verde (FCV). Bacharel em Engenharia Mecânica pela Escola de Engenharia de Piracicaba. Bacharel em Engenharia Civil pelas Faculdades Integradas Einstein de Limeira. Diretor Geral do Comitê Técnico do Programa Baja SAE BRASIL. Docente do curso de Engenharia Mecânica do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .

  • ISSN 2237-231842

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Brake system design for off-road prototype Baja SAE Clarengex

    Bruno Daniel Andrade DELIBERATOPaulo Eduardo OCTAVIANO

    Eduardo CASARINMarcel Allan de Moraes IZZI

    Abstract: This article aims to study and design the brake system of the SAE Clarengex Baja prototype, from Claretiano – Centro Universitário. The BAJA SAE project consists of the study and construction of an off-road prototype. Teams from various institutes of higher education of the engineering course compete in static and dynamic tests. The brake system used in BAJA SAE prototypes is the disc brake system. The BAJA SAE competition regulations only restrict the brake system to the condition of locking the four wheels and regulates that the front and rear systems must be independent. Sizing follows the principles of physics, such as Newton’s laws and Pascal’s principle. The results obtained were tested in the competition BAJA SAE national 2018 and indexes discussed at the end of this work.

    Keywords: Brakes. Baja SAE Brazil. Sizing.

  • 43ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    1. INTRODUÇÃO

    O projeto Baja SAE consiste na construção de um protótipo fora de estrada (off-road). Segundo o regulamento SAE BRASIL (2018), devem ser consideradas condições como tipo e suspensão adequada para terrenos acidentados e a melhor maneira de se trans-mitir potência e torque do motor para todas as rodas. Outros pon-tos, como a disposição adequada dos tubos que compõem o chassi, assim como seu acabamento, a dirigibilidade condizente ao tipo de circuito e um sistema de freios que atenda às especificações de segurança, também devem ser considerados.

    No protótipo Baja SAE Clarengex utiliza-se um sistema hi-dráulico de freio a disco, como representado nas Figuras 1 e 2. O processo de frenagem inicia-se com o acionamento do pedal pelo piloto, que, por meio de um sistema de alavanca, multiplica a força aplicada, resultando na força necessária para o atuador do cilindro mestre.

    Figura 1. Sistema de freios.

    Fonte: adaptado de Costa (2002).

  • ISSN 2237-231844

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Figura 2. Disco de freio.

    Fonte: adaptado de Yoshida (2013).

    2. SISTEMA DE FREIOS

    Quando um veículo é colocado em movimento, o motorista naturalmente pensa ser capaz de trazê-lo de volta ao repouso. Esta é a função do sistema de freio (STONE; BALL, 2004).

    De modo geral, um sistema de freios deve atender a três ti-pos de solicitação, sendo elas: desacelerar o veículo até a parada; manter estável a velocidade durante um declive; e manter o veículo parado, sendo imposto a uma força resistiva. Esses três casos são expostos às condições normais de operação, situação e desgaste de componentes e falha do sistema (LIMPERT, 1999).

    Tipos de sistemas de freio

    Atualmente, são encontrados na maioria dos veículos dois tipos de sistemas de freios, sendo eles o freio a tambor e o freio a disco (GILLESPIE, 1992).

    Há outros sistemas de freios além dos tradicionais freios a tambor e freio a disco, sendo alguns deles o freio aerodinâmico, uti-lizado em dragster (veículos de competição de tipo drag) e o freio

  • 45ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    pneumático (comumente conhecido como freio a ar), utilizado em veículos de passeio, caminhões e trailers (PUHN, 1985).

    Princípio hidráulico

    Quando o condutor de um veículo em movimento quer pará--lo, devido à quantidade de massa que possui, a força para freá-lo ultrapassa as habilidades físicas de um ser humano, portanto, é ne-cessário algo que disponibilize esta força. Veículos comerciais de passeio utilizam a hidráulica para gerá-la. O princípio hidráulico baseia-se em um sistema; quando aplicada uma força em um ponto, ela gera uma pressão que será transmitida ao longo de todo o fluido (STONE; BALL, 2004), conforme Figura 3.

    Figura 3. Distribuição de pressão.

    Fonte: adaptado de Silveira (2010).

    Outra importante característica pela Lei de Pascal pode ser constatada na alteração de força quando alterada a área de saída em relação à entrada (STONE; BALL, 2004), podendo ser verificado na Figura 3 e na Equação 1.

  • ISSN 2237-231846

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    P=F/A

    Equação 1

    Onde:P – pressão (Pa) / F – força (N) / A – área (m²)

    Freios a disco

    Sistemas de freio a disco são similares aos de freio a tambor. A diferença construtiva está na substituição do tambor e seus com-ponentes internos por um disco (rotor), uma pinça (caliper) e duas pastilhas (lining/pad) (PUNH, 1985), conforme Figura 4.

    Figura 4. Disco de freio.

    Fonte: adaptado de Nestor (2013).

    O acionamento do freio a disco é hidráulico. Ao acionar o pedal de freio, a pressão hidráulica criada no sistema é transferida para as pastilhas, que, ao pressionarem o disco, geram fricção entre as partes, transformando energia cinética em energia térmica (LIM-PERT, 1999).

  • 47ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    As vantagens em relação ao sistema de freio a tambor são: o disco fica exposto ao meio ambiente e, consequentemente, à ven-tilação. Com uma maior área para troca de calor, a dissipação de calor ocorre mais rapidamente, o que minimiza a redução do co-eficiente de atrito entre disco e pastilhas, além de ter uma melhor resistência ao desgaste. O menor desgaste possibilita uma vida útil mais longa e diminui as manutenções ao longo de seu tempo de vida (PUHN, 1985).

    Cilindro mestre

    Existem vários tipos de cilindro mestre, sendo os mais uti-lizados os modelos de cilindro mestre simples e cilindro mestre duplo (Figura 5).

    Figura 5. Cilindro mestre duplo e simples.

    Fonte: adaptado de Zangarini (2006).

    Seu funcionamento baseia-se em três situações: repouso, acionamento e retorno. No retorno, o furo de respiro faz com que a pressão interna do reservatório se iguale à externa; simultaneamen-te, os furos de alimentação e compensação transmitem essa equa-lização da pressão para as câmaras. No acionamento, empurra-se o êmbolo; desse modo, a gaxeta veda o furo de compensação, geran-do pressão no sistema. No retorno, o êmbolo retorna rapidamente a sua posição original com o auxílio da mola de retorno e da pressão do sistema; porém, essa pressão diminui gradativamente por meio dos orifícios de compensação, alimentação e respiro, para que não ocorra geração de pressão negativa no sistema.

  • ISSN 2237-231848

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    3. METODOLOGIA

    Para o dimensionamento de um sistema de freio para o pro-tótipo Baja SAE Clarengex, foi necessário realizar a análise de dinâmica longitudinal do protótipo, na qual foi possível modelar o comportamento físico do protótipo em situação de frenagem ou aceleração. Nessa análise, podem-se encontrar as forças normais de carregamento dinâmico nas rodas e, consequentemente, descobrir o torque necessário em cada disco para parar o protótipo.

    Por meio da equação descrita por Seward (2014): , onde x é a distância do centro de massa de cada componente até o centro do eixo dianteiro ou o solo, descobriu-se, aproximadamente, a posição longitudinal do centro de massa do protótipo em posição estática.

    Segundo o regulamento da competição Baja SAE (SAE BRA-SIL, 2018), o protótipo deve ser capaz de travar as quatro rodas no asfalto. Isso representa que o protótipo sofrerá uma aceleração de frenagem de 0,85g, pois o asfalto possui um coeficiente de atrito médio com o pneu de 0,85. Partindo dessa premissa, usa-se a equa-ção de Gillespie (1995) para determinar a força de frenagem máxi-ma que o protótipo deve possuir: , onde µ é o coeficiente de atrito entre pneu e solo e W é a força peso total do protótipo.

    Sabendo a força de frenagem total, aplica-se a equação de Seward (2014) para saber a transferência de peso entre os eixos: , onde H é a altura do centro de massa em relação ao solo e L é o comprimento de entre eixos do carro.

    Após conhecer o carregamento dinâmico de cada roda, ou seja, a força normal em cada eixo em situação de frenagem, é pos-sível conhecer o torque em cada disco de freio. Segundo Seward (2014), a força normal multiplicada pelo coeficiente de atrito é a função que determina a força de frenagem máxima em cada roda. Multiplicando a força de frenagem pelo raio do pneu, encontramos o torque necessário em cada disco de freio.

    Para conhecer a pressão necessária na linha de freio, usamos a equação descrita por Milliken e Milliken (1995): , onde Ff é a for-ça de frenagem na roda, Rp é o raio do pneu, Rd é o raio do disco

  • 49ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    de freio, µ é o coeficiente de atrito entre o disco e a pastilha (0,3 a 0,45) e o Acil é a área do êmbolo do cilindro de freio.

    Com a pressão do sistema hidráulico conhecida, pode-se usar a equação de Milliken e Milliken (1995) para encontrar a relação de alavanca necessária do pedal: , onde P é a pressão, Acm é a área do êmbolo do cilindro mestre e Fp é a força no pedal. Para saber o comprimento do pedal, usamos também a equação de Milliken e Milliken (1995): , onde Xp é o comprimento do pedal e Xcm é a distância do acionador do cilindro mestre até o pivô do pedal.

    4. RESULTADOS

    No ano de 2018, foram decididas, nas premissas de projeto, as características técnicas do protótipo a fim de que este pudesse ter êxito na transposição de obstáculos. Os pre-sets do carro são:

    • Altura do carro: 400mm.• Entre eixos: 1400mm.• Tire track: 1275mm.• Diâmetro do pneu: 600mm.O protótipo com essa configuração resultou em um centro de

    massa posicionado a 474mm do solo e 595mm do eixo traseiro e com massa total de 330Kg aproximadamente (com piloto). O resul-tado da força máxima de frenagem do protótipo com essa massa de 330Kg é 2751,7N.

  • ISSN 2237-231850

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Gráfico 1. Força de frenagem x aceleração em g.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    A transferência máxima de massa em situação de frenagem foi de 931,65N.

    Gráfico 2. ΔW x Ff Transferência de massa em situação de frenagem.

    Fonte: elaborado pelos autores.

  • 51ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Gráfico 3. W (eixo traseiro) x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    Gráfico 4. W (eixo dianteiro) x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    Analisando os gráficos, podem-se obter os torques necessá-rios para travamento das rodas, que são 294,2Nm na dianteira e 118,58Nm na traseira.

  • ISSN 2237-231852

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Gráfico 5. Torque na roda traseira x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    Gráfico 6. Torque na roda dianteira x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    O resultado da pressão máxima necessária na linha de freio para situação de máximo torque nas rodas dianteiras é de 6,8MPa, que equivale a 1004,1 PSI.

  • 53ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    Gráfico 7. Pressão Mpa x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

    A força máxima necessária para alcançar a pressão durante a qual ocorre o travamento das rodas usando uma relação de pedal de 5, ou seja, uma alavanca de acionamento para o pé com distância de 220mm e uma alavanca de acionamento do cilindro mestre de 40mm, é de 352,4N.

    Gráfico 8. Força no pedal x aceleração.

    Fonte: elaborado pelos autores.

  • ISSN 2237-231854

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    5. DISCUSSÃO

    A capacidade de manufatura própria possibilita a construção de componentes perfeitamente adequados ao sistema de freio, con-forme os números gerados durante o processo de desenvolvimento do projeto. Todavia, visto que este não é palpável, o recurso utilizado foi a aquisição dos componentes já disponibilizados no mercado, buscando os que mais se adequaram aos valores estabelecidos no projeto. Podem-se, também, evoluir alguns pontos do projeto, bem como dentro deste subsistema.

    Conforme constatado, a força de frenagem é alta, devido à massa do protótipo estar aproximadamente em 330kg. Para que esse valor seja diminuído, é necessário um estudo de materiais dis-poníveis no mercado e que respeitem o regulamento para a constru-ção do protótipo, mas que, além disso, conciliem custo benefício. Torna-se inviável a aplicação de materiais nobres devido ao seu alto valor comercial.

    O protótipo Baja SAE Clarengex é configurado com um mo-tor traseiro, tração traseira, além de o piloto estar situado atrás do centro de gravidade. Com isso, a variação de carregamento no ins-tante de frenagem para os eixos dianteiro e traseiro é totalmente diferente, o que gera uma diferença de torque de frenagem bem específica para cada eixo. Para a otimização dessa variação, a pri-meira opção seria aumentar a distância entre eixos, porém, existe um limite. Uma segunda opção é o trabalho de reduzir a altura do carro, mas isso torna dificultosa a transposição de obstáculos.

    O sistema está dotado de um valor alto de pressão do fluido de freio, por conta de haver um raio grande do pneu, massa do pro-tótipo elevada e as relações de cilindro mestre e pinças. Os valores de torque de frenagem são bem dispersos de um eixo para outro, contudo, foi necessária uma pressão alta, para que fosse suficiente atender às demandas de torque de frenagem dos eixos. Para uma melhor distribuição da pressão, o mais adequado é o balance bar, tornando ajustável a pressão do fluido para cada eixo. Este não foi aplicado em razão do elevado custo.

  • 55ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    6. CONSIDERAÇÕES FINAIS

    Os objetivos propostos foram alcançados. O resultado obtido na prova de frenagem foi o esperado, e, durante toda a competição, o sistema atuou de forma adequada.

    Com o dimensionamento adequado do sistema de freio para o protótipo Baja SAE Clarengex, conclui-se que os componentes au-tomotivos comerciais são superdimensionados e, consequentemen-te, pesados para aplicação em um protótipo off-road do tipo Baja.

    A partir dos resultados, pode-se definir que a redução de mas-sa do protótipo é necessária; com isso, os componentes do sistema de freio poderão ser minimizados. Para melhor eficiência de frena-gem, podemos utilizar o balance bar, com diferentes necessidades de pressão de fluido de freio em relação ao eixo dianteiro e traseiro. Com esse componente, não haverá pressão excessiva ao eixo que requer baixo torque de frenagem.

    Para o protótipo Baja SAE Clarengex 2019, o subconjunto de freio objetiva uma redução de, pelo menos, 20% da massa.

    REFERÊNCIAS

    COSTA, P. G. A bíblia do carro. São Paulo: Senna, 2002.

    GILLESPIE, T. D. Fundamental of vehicle dynamics. PA: Society of Automotive Engineers, 1992.

    LIMPERT, R. Brake design and safety. 2. ed. Warrandale, PA: Society of Automotive Engineers, 1999.

    MILLIKEN, W. F.; MILLIKEN, D. L. Race car vehicle dynamics. 1. ed. Warrendale, PA: Society of Automobile Engineers Inc, 1995.

    NESTOR, M. Dimensionamento de um freio para baja. 2015. 46 f. Monografia. (Tecnologia em Mecânica Automotiva) – Centro Paula Souza, Santo André, 2015. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2019.

    PUHN, F. Brake handbook. 2. ed. Tucson: HB Books, 1985.

  • ISSN 2237-231856

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 41-56, jan./jun. 2019

    SAE BRASIL. Regulamento administrativo e técnico Baja SAE Brasil. 2018. Disponível em: . Acesso em: 30 maio 2019.

    SEWARD, D. Race car design. 1. ed. Londres: Macmillian Education, 2014.

    SILVEIRA, R. Dimensionamento e projeto do sistema de freios de um veículo fora de estrada tipo baja Curitiba, Paraná. 2010. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2019.

    STONE, R.; BALL, J. K. Automotive Engineering Fundamentals Warrandale, PA: Society of Automotive Engineers, 2004.

    YOSHIDA, L. Projeto adaptativo de um sistema de freios para utilização em carro de competição classe formula SAE. 2013. 99 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2013. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2019.

    ZANGARINI, G. R. Introdução a freios automotivos. Apostila. Unicamp: Campinas, 2010. Disponível em: . Acesso em: 25 maio 2019.

  • 57ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    Gestão integrada aplicada ao projeto Baja SAE Clarengex

    Anderson de OLIVEIRA1

    Bruno RODRIGUES2

    Israel Rogerio Pereira de TOLEDO3

    Pablo Rodrigo GONÇALVES4

    Flávio BARBOSA5

    Resumo: A gestão integrada do Baja SAE Clarengex tem como objetivo colocar em prática novas metodologias de trabalho inspiradas no Sistema Toyota de Produção (STP), assim adquirindo uma melhor divisão de tarefas, conceitos de trabalho e aumento de produtividade, evitando desperdício e ampliando a eficiência por área de atuação como estabelecimento de metas. Com o objetivo de evitar a probabilidade de ocorrência de falhas no processo de fabricação do protótipo, foi implementada a ferramenta de qualidade chamada FMEA (Failure Mode and Effect Analysis), e, para a administração e melhoria contínua, usaram-se as ferramentas chamadas: 5W2H, PMBOK e Ciclo PDCA. O Baja SAE é um projeto acadêmico que oferece ao aluno de Engenharia a oportunidade de aplicar, na prática, os conceitos vistos em sala de aula, visando aumentar suas chances de entrar no mercado de trabalho ao permitir um comprometimento em um projeto real de Engenharia, desde seu planejamento até a construção.

    Palavra-chave: Gestão. FMEA. Baja SAE. 5W2H. PMBOK. Ciclo PDCA.

    1 Anderson de Oliveira. Bacharel em Engenharia Mecânica do Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .2 Bruno Henrique Rodrigues. Bacharel em Engenharia Mecânica do Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .3 Israel Rogério Pereira de Toledo. Bacharel em Engenharia Mecânica do Claretiano – Centro Universitário. E-mail: .4 Pablo Rodrigo Gonçalves. Mestre em Engenharia de Produção pela Universidade de São Paulo (USP). Especialista em Análise de Sistemas pela Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP). Bacharel em Planejamento Administrativo e Programação Econômica pelo Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. Coordenador do Núcleo de Pesquisa e Iniciação Cientifica (NUPIC) do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. Professor do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .5 Flávio Barbosa. Especialista em Gerenciamento de Projeto pela Fundação Getúlio Vargas (FGV). Especialista em Segurança do Trabalho pelo Claretiano – Centro Universitário. Bacharel em Engenharia de Produção Mecânica pela Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Docente do curso de Engenharia Mecânica do Claretiano – Centro Universitário de Rio Claro. E-mail: .

  • ISSN 2237-231858

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    Integrated management applied to the project Baja SAE Clarengex

    Anderson de OLIVEIRABruno RODRIGUES

    Israel Rogerio Pereira de TOLEDOPablo Rodrigo GONÇALVES

    Flávio BARBOSA

    Abstract: The integrated management of Baja SAE Clarengex aims to put into practice new work methodologies inspired by the Toyota Production System (STP), thus acquiring a better division of tasks, concepts of work, increase of productivity, avoiding waste and increasing efficiency by area of activity, such as goal setting. In order to avoid the probability of occurrence of failures in the prototype manufacturing process, a quality tool called FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) was implemented, and for the administration and continuous improvement, the following tools were used: 5W2H, PMBOK and Cycle PDCA. The Baja SAE Project is an academic project that offers an engineering student the opportunity to apply in practice the concepts seen in the classroom to increase their chances of entering the job market by allowing them to commit to a real life project engineering, since its planning and construction.

    Keywords: Management. Baja SAE. FMEA. 5W2H. PMBOK. Cycle PDCA.

  • 59ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    1. INTRODUÇÃO

    O surgimento de novas tecnologias e produtos têm obrigado as empresas dos mais diversos ramos a manterem-se competitivas e utilizarem ferramentas que permitam controlar e planejar o uso de recursos da maneira mais enxuta possível.

    O gerenciamento de projetos traz um composto de técnicas que se tornam essenciais para que as empresas elevem suas chances de atender de forma eficaz os desejos de seus clientes, utilizando os recursos de forma adequada e controlando os riscos efetivamente. Existem variados níveis de dificuldade em diferentes tipos de pro-jetos, como também existem padrões definidos que servem como base para qualquer desenvolvimento.

    O Project Management Institute – PMI é uma organização internacional sem fins lucrativos que se dedica à padronização de gerenciamento de projetos em todos os ramos de atividades (PMI, 2013). A aplicação de técnicas e processos de gerenciamento ade-quados ao projeto tem o objetivo de produzir os melhores resultados possíveis. Ao utilizar ferramentas de gestão de projetos, é provável que diversos problemas durante a sua execução sejam resolvidos ou evitados, devido ao controle que se tem ao empregar técnicas de gerenciamento (HELDMAN, 2005).

    O uso de técnicas e ferramentas de gerenciamento independe da complexidade do projeto, podendo ser aplicado em todas áreas de atuação, como, por exemplo, construção, indústria, tecnologia da informação, tanto no segmento comercial quanto em institui-ções de ensino (PMI, 2013). No seguimento de Engenharia, pode--se mencionar o Projeto Baja, da Society of Automotive Engineers (SAE), com o propósito de apoiar o preparo de alunos para o mer-cado de trabalho.

    Esse projeto se baseia em uma competição, na qual alunos de Engenharia são estimulados a formar uma equipe, que repre-sente sua instituição de ensino, para criar um veículo off road des-de seu início, passando por detalhamento e construção até chegar aos testes (SAE BRASIL, 2018). Projetos que utilizam ferramen-tas adequadas de administração permitem à equipe um diferencial

  • ISSN 2237-231860

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    engenhoso, visto que, assim, se torna possível prever problemas e dificuldades durante seu desenvolvimento, como ter informações e documentos acessíveis, o que facilita nas tomadas de decisão.

    Diante da importância das metodologias de gerenciamento no desenvolvimento de projetos, o trabalho determina expor e utili-zar as ferramentas e técnicas, conduzidas pelo PMI, no desenvolvi-mento do Projeto Baja SAE Brasil da equipe Clarengex. Na Figura 1, apresenta-se o protótipo finalizado e participando da etapa nacio-nal da competição:

    Figura 1. Carro Baja SAE Clarengex (2019).

    Fonte: acervo dos autores.

    Justificativa

    A utilização de técnicas de gerenciamento de projetos organizará o trabalho da equipe Clarengex de forma eficaz, permi-tido maior confiabilidade nos dados expostos para parceiros e pa-trocinadores em momentos de captação de insumos e capital finan-ceiro. O uso de ferramentas de administração, realizado de forma organizada e de fácil acesso para alteração, é um valor imprescindí-vel para a SAE e que faz a equipe se destacar durante a competição.

  • 61ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    Objetivo

    A administração de projetos permite a otimização do trabalho de forma estruturada e organizada. Entre outros benefícios do uso de técnicas e ferramentas de gestão, salienta-se o fortalecimento de embase nas tomadas de decisão no decorrer do projeto, bem como a antecipação de problemas que poderão surgir durante sua execu-ção. Por haver diferentes orientações quanto ao planejamento de projetos, é possível que as equipes encontrem dúvidas e dificulda-des com relação à técnica a ser utilizada e sua administração final. Nesse sentido, a etapa necessária ao correto gerenciamento pode, inicialmente, representar resistência no desenvolvimento do proje-to.

    O projeto proposto pelo Baja SAE Brasil, do qual a equipe Clarengex participa há quatro anos, requer, além de teoria e testes práticos, a apresentação, organização e estruturação de relatórios que comprovem a segurança dos veículos e quais métodos foram utilizados na sua concepção, bem como informações disponíveis para que o projeto ganhe pontos na competição. Além de elevar o destaque da equipe e seus integrantes, uma boa representatividade do projeto possibilitará maiores condições de a equipe angariar pa-trocínios que ajudem na sua execução.

    Problematização

    O presente projeto propõe: a) mapear e aplicar técnicas e fer-ramentas de projetos que possam auxiliar a equipe Clarengex a ob-ter maior controle no desenvolvimento de seu projeto Baja; b) fun-damentar conceitos através de um referencial teórico; c) falar sobre o cenário em que se situa o projeto da equipe Clarengex atualmente; d) identificar áreas do projeto que requerem maiores observações de gerenciamento durante sua execução; e) apresentar técnicas de gerenciamento sugeridas pelo Project Management Institute – PMI para as áreas de foco do estudo, como o uso do FMEA, adequando--o às necessidades da equipe; f) coletar, organizar e controlar dados reais do projeto, mediante técnicas e ferramentas orientadas pelo

  • ISSN 2237-231862

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    PMI, juntamente com a metodologia do PMBOK (PMI, 2013), e administrar de forma prática, para orientar futuros gerenciamentos do projeto.

    2. DESENVOLVIMENTO

    O projeto

    Projeto é um esforço temporário empreendido para criar um produto, serviço ou resultado exclusivo (PMI, 2013). Por ser tem-porário, um projeto deve ser elaborado para ter início e término. Em resumo, projetos são únicos; afinal, eles precisam atingir um objetivo claro, dentro de um prazo determinado, contando com re-cursos limitados (humanos, financeiros e materiais), que devem ser melhorados para alcançar as metas traçadas, sem frustrar as pers-pectivas de seus patrocinadores, que, em programas estudantis, são de máxima importância.

    Segundo o PMI (2013, p. 32), “[...] patrocinador é uma pes-soa ou grupo que fornece recursos e suporte para o projeto e é res-ponsável pelo sucesso do mesmo”. Neste projeto, o apoio desses parceiros representou 50% do orçamento final.

    São objetivos de um projeto: a) desenvolver um novo pro-duto, serviço ou resultado; b) efetuar uma mudança na estrutura, envolvendo pessoas e/ou processos; c) adquirir, modificar ou de-senvolver um sistema; d) realizar uma pesquisa cujo resultado será registrado.

    As diferenças entre “processo” e “projeto” são que o primeiro é contínuo e produz resultados com padrão. As características de um processo são, portanto, a sua continuidade; a geração de resul-tados padronizados e sua forte definição. Já as características de um projeto são sua temporalidade (duração); a geração de um resultado único e sua elaboração progressiva.

  • 63ISSN 2237-2318

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    Ciclos do projeto

    Todo projeto é divido em ciclos ou fases, sejam grandes ou pequenos. O projeto do protótipo Baja SAE trabalha com os ciclos de iniciação, planejamento, execução, monitoramento, controle e, no final, o encerramento (PMI, 2013).

    Planejamento do projeto

    O planejamento é uma forma de revistar todos os pontos de um projeto, sendo um tema bastante discutido por vários teóricos, como Candido (2012, p. 17):

    O planejamento é um elemento dinâmico que pode sofrer modificações no decorrer do ciclo de vida do projeto. Por isso, gestor e equipe devem estar sempre atentos às docu-mentações e suas atualizações. Nessa fase, todos os envol-vidos precisam ser considerados, principalmente o cliente. É comum chamar de stakeholders os envolvidos direta ou indiretamente com o projeto.

    A Figura 2 mostra uma ideia macro de como é o planejamen-to e os caminhos a serem seguidos, para que ele possa ocorrer da forma mais próxima do esperado. O esquema a seguir inclui 20 processos de gerenciamento de projetos.

  • ISSN 2237-231864

    Revista Linguagem Acadêmica, Batatais, v. 9, n. 1, p. 57-75, jan./jun. 2019

    Figura 2. Fluxograma dos processos.

    Fonte: Macêdo (2011).

    Execução do projeto

    O processo de execução segue o planejamento do projeto; assim, os recursos são coordenados e direcionados para que os ob-jetivos do planejamento sejam atendidos, para que a execução man-tenha o plano sob controle e para que, assim, se consiga assegurar que a execução tenha sincronia com os objetivos traçados. O maior desafio que se tem dentro da execução é o ciclo dos cronogramas. Tais restrições e as limitações adicionais de tempo e orçamento fi-cam a cargo do gerente de cada área do projeto, e a equipe determi-na o método mais apropriado