PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE VEÍCULO RECREATIVO DO … · motos. O intuito foi reduzir custos sem comprometer a qualidade do projeto. O valor do protótipo Caiman é de, aproximadamente,

Departamento de Engenharia Mecânica

PROJETO E DESENVOLVIMENTO DE VEÍCULO RECREATIVO DO TIPO SAE "FORA-DE-ESTRADA":

(1) ESTRUTURA VEICULAR TIPO GAIOLA (2) SISTEMA PROPULSOR

Alunos: LUCAS RODRIGO DE LIMA S CARNEIRO (1212112) THIAGO SOUSA BASTOS (1412081)

Orientador: José Alberto dos Reis Parise Resumo

O presente relatório tem como objetivo descrever as características gerais, os processos de fabricação e as soluções de engenharia adotadas no projeto e na construção de um veículo fora de estrada. Denominado Projeto Caiman, foi realizado por alunos de engenharia mecânica, produção, de controle e automação, computação e de design da equipe Reptiles Baja da PUC-Rio, de acordo com o RBSB (Regulamento Baja SAE Brasil).

Introdução O Projeto Caiman é um veículo monoposto que procura atender à demanda por

veículos off-road para lazer com capacidade para transpor obstáculos, tendo como seu principal objetivo a Competição Baja Nacional SAE Brasil. Os critérios determinantes para avaliar o desempenho do projeto são descritos no RBSB como velocidade, tração, aceleração, dirigibilidade e confiabilidade, além dos requisitos obrigatórios de segurança e conforto.

O Caiman é o primeiro protótipo desenvolvido pela Equipe PUC-Rio Reptiles, criada em 2013 e tem como foco as características de robustez, design e segurança, de modo a torná-lo atraente para o eventual consumidor e a atender requisitos mínimos para a competição, com classificação final competitiva. Para tal, a equipe baseou-se nos resultados obtidos nas competições Regional Baja Sudeste SAE Brasil 2014, Nacional SAE Brasil 2015 e Regional Baja Sudeste SAE Brasil 2015, a partir das quais foi possível estimar e projetar as expectativas de qualificação para o ano 2016. Sendo assim, para o protótipo ser competitivo também no mercado consumidor, foi preparada uma pesquisa de mercado para melhor definir os requisitos de projeto. A pesquisa, cobrindo 132 voluntários com perfil alinhado com o público alvo, revelou uma opção, dentre outros fatores, por segurança e transposição de obstáculos.

Para estimar o desempenho do Projeto Caiman no cenário de competições, composto pelas equipes presentes na etapa nacional, foram utilizados indicadores baseados no desempenho dos concorrentes no Regional e Nacional 2015. Para provas que se repetem nas etapas nacional e regional como enduro, Suspension and Traction e arrancada, foi adotada uma abordagem que se baseia em dois parâmetros: tempo e pontuação. Para as demais provas, foi utilizado o método de entrevista por apostas para probabilidades subjetivas (Clemen, 2014). A partir desse método, foi possível estimar a pontuação esperada nas etapas de relatório e apresentação.

Como conclusão da análise foram escolhidas duas colocações de referência. A melhor das expectativas seria considerada extremamente positiva; caso o resultado obtido seja superior à mesma, faz-se necessário um estudo com o objetivo de entender a sua causa. No caso de resultados abaixo da pior colocação estimada, será considerado um retrocesso no


projeto, também decorrente de causas especiais. Os resultados situados na faixa entre os limites superior e inferior serão vistos como esperados e naturais, decorrentes de uma filosofia de evolução contínua, adotada no projeto e processos de fabricação (Womack, 2004). Portanto, as metas definidas para o protótipo se basearam em um equilíbrio de dois fatores: requisitos do cliente e desempenho na competição, tendo demonstrado, no final, um alinhamento de interesses.

O planejamento almeja a produção de 4 mil unidades por ano. Para tal escala é necessário que a equipe tenha compromisso com a redução de tempo de fabricação, simplificação do projeto, intercambiabilidade de peças e materiais de fácil obtenção no mercado. Como primeiro passo para esse ideal, a equipe focou em atender aos critérios de segurança e demais exigências da SAE para que o Protótipo Caiman pudesse competir. Além disso, cada sistema do protótipo é projetado tendo como objetivo facilitar a fabricação, de forma proposta anteriormente, visando a escala de fabricação. Gestão

O setor de gestão da equipe foi dividido em três pilares, visando a filosofia evolutiva do projeto: conhecimento, tempo e recursos humanos. Estes são aspectos continuamente reforçados pelos membros da equipe para se chegar ao objetivo final. O método de gestão adotado é o PDCA, segundo o qual, cada procedimento realizado deve ser seguido de verificação e alteração, quando necessário. Esta foi a metodologia adotada durante a competição. Problemas, como amortecedores quebrados, colapso de cubo de roda por fadiga e sistema de direção deformado no regime plástico, nortearam o projeto visando desenvolver estruturas mais robustas e geometrias mais apropriadas, conforme será explicado adiante.

Neste sentido, práticas foram adotadas incluindo, (i) o recolhimento contínuo de material didático;(ii) a transmissão de conhecimento por membros da equipe, mediante aulas que são gravadas; (iii) a matrícula em cursos de extensão e disciplinas regulares, para expandir o horizonte de conhecimento do grupo e, ademais, (iv) o registro de procedimentos-padrão, elaborados a partir da própria experiência do grupo (por exemplo: a sangria do sistema de freio). Todos os documentos seguem uma regra de armazenamento, sendo estes salvos em uma nuvem dropbox®, facilitando a comunicação interna da equipe.

Procedimento necessário em gestões eficientes, foi estabelecido um item de controle para conhecimento da chamada matriz de capacitação (Falconi, 2013). Esta contém registros do conhecimento que cada membro detém e é ordenada por iminência de saída do membro (colação de grau, estágio ou outro motivo). Permite determinar qual conhecimento precisa ser repassado com maior urgência, conforme exemplo na figura 1 do Anexo.

O segundo pilar, tempo, é gerenciado com o software Microsoft Project, onde se evidencia o diagrama de Gantt e tarefas críticas. Paralelamente, são feitas reuniões semanais para confirmar o cumprimento do cronograma.

A gestão dos recursos humanos, terceiro pilar, é feita a partir do modelo de administração participativa (Chiavenato, 2003), por conta do perfil do projeto Baja SAE Brasil. Partindo deste, desde antes do membro ser efetivado, a equipe identifica, mediante o teste Equilibria, qual perfil está em falta na equipe (prático, pensador, sociável ou relator), propiciando importantes subsídios para a identificação de vagas na equipe e, no processo seletivo, para a escolha do candidato mais adequado no momento. Além disso, estabeleceu-se a rotina de um estudo sobre o(s) motivo(s) de saída prematura de membros da equipe, para maximizar o tempo de atuação do membro, evitando a alta rotatividade na equipe. A figura 2, anexa, exemplifica este acompanhamento.. Após cada competição é feita uma análise “360°”, onde todos têm a oportunidade de se avaliar e também aos outros. Esta ferramenta já demonstrou ser de grande importância em mudanças de perspectivas na equipe.


Finalmente, um insumo de primordial importância para a consecução do projeto é o capital. O setor de marketing foi responsável por entrar em contato com patrocinadores em potencial e gerar conteúdo para a consolidação da marca.

Para o desenvolvimento do projeto, foram priorizados materiais e componentes disponíveis no mercado automobilístico brasileiro, especialmente utilizados em quadriciclos e motos. O intuito foi reduzir custos sem comprometer a qualidade do projeto. O valor do protótipo Caiman é de, aproximadamente, R$ 35.152,00 distribuídos conforme a Tabela 1, em anexo. Descreve-se, a seguir, o projeto técnico do protótipo.

Estrutura

O objetivo da estrutura (chassi ou gaiola) é garantir proteção ao piloto e permitir suporte e fixação dos demais subsistemas, facilitando sua manutenção. Durante a fase de projeto, optou-se por contraventamento dianteiro, pois a liberdade obtida na parte traseira do protótipo ajudaria na fixação e no suporte do trem de força e suspensão, especialmente por conta da balança rígida. Quanto ao aço utilizado, foi escolhido o SAE 1020 devido ao seu baixo custo e grande disponibilidade no mercado. Foi realizado um estudo da variação da Rigidez à Flexão, do Momento Fletor e da área transversal do tubo em função de seu diâmetro e espessura. Como resultado obteve-se um perfil otimizado: 29,5mm de diâmetro por 1,6mm de espessura conforme a figura 3, no Apêndice. No entanto, esse perfil não é padronizado, o que implicaria aumento no custo. Como consequência, buscaram-se alternativas de perfis similares e disponíveis no mercado: diâmetros de 1 ¼” ou 1 ⅛”, ambos com 1,9mm de espessura. Na tabela 2, em anexo, podem-se observar os valores do fator de segurança para rigidez de flexão e momento fletor de ambos os perfis. A necessidade de garantir uma estrutura confiável ao cliente contra um decréscimo de 4,5 kg no veículo fez o perfil mais leve ser descartado, visando um veículo mais confiável e seguro para o mercado consumidor, além de se facilitar a produção em massa. Para garantir tal confiabilidade, foi realizada uma simulação de capotamento do veículo, figura 4, cujo resultado foi satisfatório em relação à segurança do condutor. A estrutura foi projetada de forma que todos seus perfis tubulares estivessem no mesmo plano, para que assim a manufatura fosse facilitada. Seguindo-se esta orientação, o processo de fabricação em massa resulta em menos etapas, reduzindo o custo de fabricação da gaiola. Além disto, o uso de um único tipo de tubo no cockpit, minimizou o número de maquinário envolvido na sua fabricação. Tubos com mais de uma dobra foram evitados no projeto, visto que, além de dificultar a fabricação, acumulam tensão residual, que os torna menos confiáveis para um protótipo que visa a a operação em condições muito adversas. Como resultado, obteve-se uma estrutura de 49 kg, que permite fácil acesso a todos os sistemas, e ao mesmo tempo, garante uma plataforma segura para o piloto e outros competidores, vide a figura 4.

Uma característica essencial para o projeto da gaiola é a posição de seu CG, visto que tal informação é utilizada em inúmeros cálculos, dinâmicos e estáticos. Foi calculado por meio de balanças individuais, chegando-se a: altura, 560 mm, distância para o eixo (bitola) dianteiro, 900 mm, e, para o traseiro, 700 mm.

O ponto de reboque foi posicionado a uma altura que permitisse, no início da imposição de carga, haver uma transferência desta carga para o pneu traseiro, priorizando, assim, a tração. Da mesma forma, que quando a força normal no pneu dianteiro tender a zero, o somatório de momentos em torno do CG deve, igualmente, tender a zero. Uma análise de diagrama de corpo livre forneceu a altura máxima, corrigida por um fator de segurança. Supondo a carga de reboque igual à força trativa máxima do veículo, a altura estabelecida foi de 515 mm .


No aspecto ergonômico o projeto ressaltou os seguintes fatores: eficiência funcional (medidas de produtividade, desempenho na execução de determinada tarefa), facilidade de uso, conforto, saúde, segurança e qualidade de vida. Objetivou-se aperfeiçoar o desempenho dos sistemas, aperfeiçoando a interação humana a partir do aprimoramento da interface operador-máquina. Foram levadas em consideração as características e a capacidade do piloto, sendo as dimensões interiores do veículo adaptadas às suas necessidades. O resultado do dimensionamento ergonômico objetivou produto atraente e também amigável, próprio para o uso humano. A opção pelo assento ajustável teve como objetivo sua adaptação para todos os percentis humanos de estatura, desde o mais baixo condutor até o mais alto. O objetivo do assento é apoiar o sujeito de modo que este possa manter uma postura saudável durante a realização de sua tarefa (Palmer, 1976). O sistema de direção foi projetado para que o esterçamento total das rodas (de batente a batente) demandasse um giro não maior que 180º do volante, evitando o cruzamento dos braços (que estarão com a restrição das “algemas”) ao se fazer uma curva. A distância entre o ponto H, na interseção entre as linhas do torso e da coxa e o assoalho, influencia diretamente na aplicação de força nos pedais. O ângulo formado entre o pé e o pedal deve ser maior que 90º, tanto para pedais mais próximos ao chão como para os mais altos. Para exercer força sobre os pedais o joelho eleva-se, para em seguida empurrar o pedal desejado. Dedicou-se atenção especial ao conforto do ocupante, muito embora garantir com precisão tais ângulos, não seja trivial, devido à ampla faixa de percentis humanos de estatura. A parede corta-fogo foi projetada com um ângulo de 15° em relação à vertical, valor ideal para a posição da coluna, em atendimento à norma. Em linhas gerais, a meta principal foi assegurar, com o auxílio da antropometria, que as necessidades do usuário e os atributos do produto se integrassem, aumentando o bem-estar do usuário e o desempenho dos produtos (Grandjean e Moraes, 2004). A tabela 3, no Anexo, mostra os ângulos ergonômicos para cada percentil, consultados no presente projeto, sendo o percentil preferencial aquele que inclui o maior número de consumidores possível - de acordo com uma distribuição normal. ` Trem de Força O trem de força tem como objetivo transferir e converter a potência do motor às rodas, de forma a prover torque e rotação necessários ao veículo para o mesmo superar as forças que se opõem ao movimento. Alguns parâmetros devem ser levados em consideração para o dimensionamento do sistema. Como ponto de partida, o presente protótipo terá massa estimada de 270kg, incluindo o piloto e os pneus terão diâmetro de 21 polegadas, sendo o raio dinâmico de 24cm (Naunheimer et al., 2011).

Com estas premissas, foram definidos alguns requisitos de projeto que o presente veículo seja capaz de cumprir e assim competir em igualdade com os primeiros colocados nas principais provas dinâmicas como aceleração, velocidade final, tração e o enduro. Entre os parâmetros principais do projeto estão: velocidade final, aceleração máxima e capacidade de rampa. Velocidade Final:

Para a velocidade final foi estabelecido um benchmarking entre os primeiros colocados dos nacionais de 2013. Chegou-se, então, ao valor médio próximo de 50km/h (vide Tabela 13). Foi escolhido um valor 10% superior à velocidade máxima destes carros, de modo a superá-los. Capacidade de Rampa:


Para a definição da capacidade de rampa do presente veículo, foi realizada uma pesquisa de mercado entre ATV e quadricículos, para definir a capacidade de rampa. A análise dos veículos “concorrentes” levou ao valor de 30 graus (vide Tabela 14) Aceleração Máxima:

Mais uma vez foi realizado benchmarking entre os primeiros colocados na prova de tração do campeonato de 2013 (Tabela 15). Sendo a prova de aceleração disputada em 50 metros é possível, com o tempo das equipes, estimar o valor da aceleração máxima de tais veículos. Chegou-se, então, ao valor de projeto de 4,93m/s2 Escolha da Transmissão: Em seguida foi necessário escolher o tipo de transmissão a ser adotada. Foi montada uma matriz de decisão que priorizasse: (i) fácil manutenção; (2) baixo custo e (iii) simplicidade devido à falta de experiência da equipe. Foram atribuídas notas a cada sistema relativas a cada critério (Tabela 16). O sistema de transmissão escolhido, com a maior média, foi o por CVT . Escolha da CVT:

Um terceiro processo de benchmarkin, dentre os principais modelos de CVT utilizados em equipes de Baja, foi realizado. Listados os principais modelos, foram analisadas as faixas de operação dos mesmos e a eventual existência de parâmetros reguladores do comportamento da CVT (molas, cames e pesos variáveis). Visto que todas as CVTs analisadas possuem reguladores de comportamento, a escolha foi baseada puramente em suas faixas de operação. Dividindo-se a faixa máxima de operação pela mínima, chega-se à amplitude do CVT. Por possuir a maior amplitude (Tabela 17) dentre os modelos mais utilizados, foi escolhido o CVTech series 06. Escolha da Relação de Redução:

Definidos os requisitos de projeto, partiu-se para o cálculo da relação de redução necessária para que os mesmos fossem cumpridos.

a) O cálculo para a capacidade de rampa foi efetuado utilizando-se a redução máxima da CVT. O diagrama de corpo livre iguala as forças resistivas (arrasto aerodinâmico, resistência ao rolamento e o gradiente de inclinação da rampa) à força trativa tal que:

onde é a Redução máxima da CVT e é a relação de redução fixa a ser calculada. Chegou-se, então, a um valor de redução fixa mínima de Rfixo= 9,40 (vide Tabela 18) para que o protótipo seja capaz de subir os 30 graus. b) Igualmente, a velocidade final do protótipo é calculada a partir da redução mínima da

CVT. Levando em consideração o raio do pneu tem-se: , . Chega-se a:

Conhecido o valor da redução da CVT,é possível chegar ao valor da redução fixa de

12,27:1. c) Quanto à aceleração foi utilizada a fórmula abaixo afim de definir a redução necessária (Naunheimer et al., 2011).


Onde Mv é a massa do veículo e α é o momento de inércia das partes girantes do

veículo. Para o cálculo de α foi utilizado o programa SolidWorks que forneceu os momentos de inércia de eixos, rodas, CVT, entre outros. Seguindo a formula abaixo, o fator α calculado foi de 1,35.

Substituindo a aceleração desejada de 5 m/s2 e os outros parâmetros chega-se a uma

força trativa de 1822N. Considerando, mais uma vez, a redução máxima da CVT escolhida no projeto chega-se a um valor de 9,79:1 (Tabela 19)

Visto que o protótipo deverá ser capaz de tanto vencer inclinações de 30 graus quanto atingir 55km/h e acelerar a 5m/s2, a relação fixa escolhida será a maior dentre as três calculadas e, isto é, Rfixo= 12,27:1. Transmissão por corrente:

Após definir o valor da relação fixa, partiu-se para a escolha entre transmissão por engrenagem ou por corrente, valendo-se de critérios que incluem custo, manutenção e simplicidade do projeto, entre outros. Concluiu-se que a transmissão por corrente seria mais adequada ao projeto. Visando diminuir ainda mais os custos, foi utilizado, em uma primeira fase, o kit de redução da moto HONDA CG 125, comercialmente disponível. Dimensionamento das coroas e pinhões: Para atender à relação de transmissão acima, decidiu-sepor uma redução em dois estágios. Apesar de utilizar-se mais componentes, se comparado à redução de um estágio, foi possível diminuir o momento de inércia e ampliar o espaço físico disponível na traseira..

Para a especificação da corrente, foi consultado, por seu fácil acesso, o catálogo da DID. Ficou definido que os elementos da caixa de redução teriam a seguintes especificações: correntes do modelo DID 428, com um passo de ½ polegada e 2000 kgf de resistência à tração, ambos os pinhões com 14 dentes, a coroa da 1º redução com 48 dentes e da 2º com 50 dentes. Para a determinação destes elementos foi usado o gráfico da figura..., no qual a velocidade de giro do pinhão determina qual deveria ser a corrente e qual o máximo de tensão a corrente pode receber. A partir da equação (...), abaixo, é possível determinar a máxima tensão corrigida. Caso esta seja menor que a obtida na tabela, a corrente poderia ser escolhida.

onde é a tensão máxima permitida, é a tensão máxima que a corrente suporta,

o Sprocket tooth fator ( e o Rotating Factor ( podem ser obtidos nas tabelas 20 e 21, respectivamente. Escolha do Setup:

O próximo passo foi a definição do “setup” ótimo, conjuntode regulagens que garantirá a melhor resposta da CVT, a diferentes situações. Foram empregados sensores de rotação e carga no eixo de saída para a determinação do torque de saída e velocidade angular do eixo. Com o raio dinâmico do pneu torna-se possível calcular a força trativa e a velocidade do protótipo. Utilizamos então o programa Matlab para obter as curvas e as comparamos com a hipérbole de tração ideal para a escolha do setup (figura ...). O setup escolhido foi aquele mais próximo à hipérbole de tração ideal, ou seja, o setup 2 (pesos de 275gramas). Sendo assim ficaram definidas as reduções como na tabela 22. Ajustes de projeto:


O protótipo foi submetido a testes,após os quais verificou-se empenamento nos dentes da coroa e pinhão da transmissão, além do rompimento da corrente. Para solucionar o problema fizemos uma cementação, esse processo trata-se em expor a engrenagem a uma atmosfera rica em carbono de modo a difundir para a superfície da peça. A adição de carbono aumenta a dureza e com isso diminuímos o desgaste e eliminamos o empenamento dos dentes da engrenagem.Decidiu-se pelo aumento de dureza de 68 Rockwell B do aço SAE1020 para uma em torno de 90 Rockwell B. Com a dureza desejada em mãos definiu-se a concentração de carbono em 0,4%, com base no aço SAE1040 com dureza de Rockwell B 88, em uma camada superficial de 1,5mm. Utilizou-se a solução da segunda lei de Fick para difusão, equação (..) abaixo, e foi obtido, junto ao fornecedor, as condições em que o processo de cementação transcorreria (concentração de carbono na atmosfera do processo, temperatura em que o processo ocorre). Com tais informações, de 1,2% de carbono na atmosfera e o processo a 950ºC, foi possível chegar ao tempo em que a engrenagem deveria ser exposta para a dureza desejada.

onde Co é concentração inicial, Cx é a concentração desejada, Cs é ae concentração da atmosfera, x, a profundidade da camada cementada e D, o coeficiente de difusão no aço.

Chegou-se ao valor de 17 horas e 42 minutos em que as peças deveriam ser expostas ao ambiente proposto pelo fabricante de coroa e pinhões.

Já em relação à própria corrente, optou-se por trocá-la por uma corrente com as mesmas medidas, mas automotiva, por ser mais espessa, o que a torna mais resistente que o modelo adotado anteriormente.

Validação de resultados: Os testes do protótipo foram planejados de modo a validar o que foi dimensionado na

fase de projeto e também verificar as capacidades do veiculo. Para a validação de velocidade foi utilizado um GPS automotivo comercial onde a velocidade aferida chegou a 47km/h. A disparidade entre o resultado real e o calculado deve-se, entre outros, ao desconhecimento: (i) da real massa do veículo quando da etapa de projeto;(ii) do arrasto aerodinâmico do protótipo.

No que diz respeito à escolha do setup mais adequado para a CVT, foram feitos testes de aceleração em trechos de 30 e 50 metros. Alguns resultados, disponíveis nas Tabelas 23 e 24, comprovam a escolha do setup de pesos de 275g que fizeram o carro percorrer as distancias em menor tempo.

Quanto ao tratamento por cementação pode-se comprovar a sua eficácia ao não se verificar mais desgaste ou empenamento de dentes de coroa ou pinhões. Os testes realizados foram no terreno da universidade além dos campeonatos nacional e regional do ano de 2015.

Design A escolha do nome do protótipo Caiman deve-se à linha de produtos que a equipe

Reptiles adota, onde todos os nomes são relacionados a répteis. Visando suprir a vigência estética do mercado consumidor e gerar uma identidade

visual condizente com a equipe, foi desenvolvida uma carenagem que possui como principais diretrizes: (i) a valorização do aspecto esportivo, (ii) robustez e (iii) agressividade. Vale destacar a característica abaulada da carenagem, figura ..., que não permite o acumulo de lama.

Sobre os processos de fabricação, partes do capô e frente do carro foram feitas em fibra de vidro, material que apresenta grande resistência e leveza. O processo envolveu laminação de manta de fibra de vidro com resina poliéster, em moldes esculpidos a partir da


reutilização de pranchas de surf danificadas e sem a possibilidade de conserto, utilizando o poliuretano (PU) interno das pranchas para a criação dos moldes positivos. Reduziu-se pela metade o peso da carenagem, em relação à anterior, totalizando 3,2 kg.

Outras partes, como a lateral e o teto do carro, foram fabricadas com chapa de poliestireno (PS), polímero resistente e termo-moldável. Para colar o PS até em ângulos de 90º, a equipe desenvolveu tecnologia própria de aceleração da catalisação de super-cola (bond) adicionando bicarbonato de sódio após a aplicação da cola, criando assim uma espécie de solda.

Para se adaptar a diferentes gostos, o veículo também pode ser encontrado em outras cores, como é possível ver na figura 12, atendendo ao desejo do consumidor. Desta forma, almeja-se alcançar maior personalização e satisfação do cliente com o veículo e diferenciar o Caiman dos demais modelos existentes no mercado, tornando o carro mais comercial.

Conclusão Apesar dos percalços, ao término das fases de projeto e testes, o protótipo superou as

expectativas iniciais. Após a sua primeira competição foi possível fazer mudanças referentes à robustez e confiabilidade, o que proporcionou resultados muito positivos na competição seguinte (a equipe sagrou-se campeã em tração e teve o melhor carro em provas dinâmicas da competição). Defeitos foram anotados e, posteriormente à sua primeira competição nacional, foi possível investir na dinâmica do carro que “zerou” a prova de slalon no nacional, obtendo no, Regional seguinte, a 4ª colocação em dirigibilidade. O protótipo continua em fase de testes, e novas informações serão disponibilizadas na apresentação de cada sistema, quando da próxima competição, confirmando a constante evolução do projeto.

A Equipe Reptiles Baja PUC-Rio, talvez inspirada pelo réptil que dá nome ao protótipo, não dá passos para trás, sempre engajada em processo de evolução contínua. O protótipo Caiman está mais robusto do que nunca e pronto para novos obstáculos.

Bibliografia

1. Clemen, R.T., Reilly, T., Making hard decisions with decision tools

2. Daniel Jones e James Womack, A Máquina Que Mudou o Mundo

3. Falconi, V., Gerenciamento da rotina do trabalho do dia-a-dia, 2013

4. Chiavenato,I., Teoria da administração I, 2003

5. Palmer, C., Ergonomia. Rio de Janeiro: Fundação Getúlio Vargas, 1976.

6. Gransdjean, E. apud Moraes, A. The ergonomics society, 2004

7. Rill, G., Road vehicle Dynamics, 2015

8. Gillespie, T. D. Fundamentals of Vehicle Dynamics. Warrendale, PA: Society of

Automotive Engineers, 1992.

9. Barberi, F., Curso SAE Brasil – dinâmica veicular, 2015.

10. Naunheimer, H., Bertsche, B., Ryborz, J.,Novak, W.. Automotive Transmissions:

Fundamentals, Selection Design and Application.

11. Heath, R P G Seamless AMT offers efficient alternative to CVT, SAE 20075013

12. Walker Jr, J., The physics of braking systems, 2005

13. Limpert, R., Brake design and safety, 1999


APÊNDICE

Gestão

Figura 1 – Matriz de capacitação

Figura 2- Planilha de Recursos Humanos Tabela 1 – Custos por subsistema

Estrutura

Figura 3 - Estudo da Rigidez de Flexão e Momento Fletor Tabela 2 - Fator de segurança diferentes perfis

Figura 3-Simulação de capotamento


Figura 4 – Gaiola Tabela 3 – Ângulos ergonômicos de cada percentil

Suspensão

Gráfico 2- Dependência de ganho e massa não suspensa.

Gráfico 3 – pressão ideal para pneu de acordo com carga vertical Tabela 4- Matriz de decisão suspensão dianteira

Tabela 5 - Matriz de decisão suspensão traseira

Figura 5 – Pneu dianteiro – Sti Tech XC 22x7-10 (esq.) e Pneu traseiro – Trail Wolf 21x7-10 (direita)


Figura 6 – Diagrama de forças Tabela 6 – Resultados teóricos do modelo de ½ veículo

Tabela 7 – Frequências críticas

Frequências Críticas (Hz)

Roll Pitch Bounce Consequências (ressonância)

1 a 2 1 a 2 10 a 20 na caixa craniana

- - 4 a 8 no intestino Tabela 8 – Frequencias naturais amortecidas

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

t(s)

x(m

)

grafico 4 (v=30 m/s)

roda dianteira

roda traseira

bounce

pitch

Gráfico 4 – Analise temporal do deslocamento dos graus de Liberdade

Gráfico 5 – Analise na frequência do ganho de cada grau de liberdade

10-1

100

101

102

103

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Ma

gn

itud

e (

dB

)

Bode Diagram

Frequency (Hz)

roda dianteira

roda traseira

bounce

pitch


Gráfico 6 – Análise Rainflow

Direção

Tabela 9 – Tabela Lotus ( roll x camber )

Figura 7– Gradiente de esterçamento Tabela 10 – Tabela lotus para variação do esterçamento.

Tabela 11 - Tabela lotus para variação da suspensão

Figura 8 – Estudo Suporte do tie-rod


Suspensão traseira

Figura 9 – Suspensão Traseira

Tabela 12-parametros conclusão

Transmissão

Tabela 13– Benchmarking de velocidades

Tabela 14 – “Benchmarking” de capacidade de rampa

Tabela 15 – Benchmarking de aceleração.

Tabela 16 – Matriz de comparação CVT x caixa de marcha


Tabela 17 – Comparação entre CVT’s

Tabela 18 – Resultados Para 30° de rampa

Tabela 19- Resultados para aceleração

Gráfico 7 – Tabela corrente com velocidade angular

Tabela 20– Tabela para Sprocket tooth factor (à esq.)

Tabela 21 – Tabela para Sprocket tooth factor (à dir)

Tabela 22 – Reduções escolhidas


Gráfico 8 – Hipérbole de tração (ideal e set up’s) Tabela 23- Peso de 250g

Tabela 24 - peso 275g

Freio

Gráfico 9- Dados experimentais da célula de carga

Fatores auxiliares: Força Média do Piloto 224,35 Eficiência do pedal (ηp) 0,8

Eficiência do disco (ηcr) 0,98 445 N Mulher

823 N HomemForça Máx

W'd 2014,32 N

W't 2563,68 N μTd 0,375

μTt 0,428571 D disco d 18 cm

D disco t 22 cm

Brake Factor dianteiro 0,35 -

Brake Factor traseiro 0,35 -

D cil. Mestre 1,27 cm

D cil. D 2,5 cm

D cil. T 2,5 cm p0 d 0 N/cm2

p0 t 0 N/cm2 Massa do Veículo 280 kg

Entre-eixos (L) 1,5 m Rdyn 29,38335 cm


Pedal ratio (Lp) 8 0,9 Asfalto

0,4 TerraAtrito

Aceleração Min. de

travamento 3,924 m/s2

Aceleração Gerada (ag) 5,358502 m/s2

Eletrônica

Figura 10 – Esquemático sensor indutivo

Design

Figura 11- Fabricação da fibra de vidro

Figura 12- Estudo de cores

Figura 13 – Protótipo Caiman em ação na Competição Baja SAE Regional 2015.

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