José Alberto Ferreira de Brito RA: 2209102706
Douglas Inhaia RA: 2209109779
Fernando Bueno Neves RA: 2209103118
Sidney Gomes Fagundes RA: 2209103655
Selmo Roberto Pereira Costa RA:2209104222
Grupo F1
Introdução a Engenharia
Engenharia Civil
Turma 1° B
Noturno
Projeto Integrador de Veículo Autônomo
Trabalho de conclusão do projeto integrador de veículo autônomo apresentado como requisito da disciplina Introdução a Engenharia.
Prof° da Disciplina: Wagner M. Pommer
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
2009/ 1°Semestre
José Alberto Ferreira de Brito RA: 2209102706
Douglas Inhaia
Grupo F1
Introdução a Engenharia
Engenharia Civil
Turma 1° B
Noturno
Projeto Integrador de Veículo Autônomo
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
2009/ 1°Semestre
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Sumário
Concepção do projeto-------------------------------------------------------------------04
Características do projeto:-------------------------------------------------------------04
Cálculos relacionados ao Projeto Integrador do Veículo Autônomo.-------07
Desenhos----------------------------------------------------------------------------------09
Memorial Descritivo---------------------------------------------------------------------10
Conclusão----------------------------------------------------------------------------------11
Referência Bibliográfica:- -------------------------------------------------------------12
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Projeto Integrador
PERCEPÇÃO DO PROJETO
Este trabalho tem com objetivo a elaboração de um projeto envolvendo a
concepção e construção do protótipo de um veículo autônomo com propulsão a
energia potencial elástica.
Típico do projeto:
Deverá ter o protótipo uma massa máxima de 500g, tendo sua confecção o uso
de qualquer material. Sendo assim, nosso projeto prevê um carrinho de 490g.
Como já citado, o mecanismo propulsor é de energia potencial elástica.
Assim, nosso grupo opta pela mola tipo trena. Por ser um dispositivo
autônomo, não sofreu nenhuma interferência em relação ao seu movimento.
Optamos por colocar o mecanismo no eixo traseiro fixado ao mesmo.
Como prevê o projeto, nosso veículo durante o deslocamento deverá
está afixado no solo em pelo menos três pontos. Contudo constatamos três
pontos que chamamos de rodas para tal. Nosso grupo confeccionou de todos
os itens necessários para a montagem do veículo:
.Uma mola tipo trena de 6 metros enrolada em forma espiral. Sendo a mesma
fixada num tubo metálico que chamamos de eixo. Este contém um fissura de
30mm no qual se encaixa a mola tipo Trena que , sendo sua outra ponta fixada
por um parafuso no chassi.
. Três rodas, dois eixos: dianteiro com uma roda e traseiro com duas rodas;
.Chassi é feito de ACM, (alumínio);
.Um pára choque dianteiro, (alumínio);
.Duas travas-eixo de nylon;
.Uma capota de alumínio;
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.Dois pára-lamas, que envolvem a mola para que esta não saia ao se
desenrolar.
Quanto ao funcionamento do chassi, é fixado todos os elementos do
carrinho. Na parte frontal fixamos o pára-choque com dois arrebites e logo
atrás existe um rasgo que é colocado a roda dianteira sendo a mesma ainda
fixada com uma fita dupla-face fazendo a junção do eixo ao chassi. Logo após
a parte superior é fixada uma capota com dois parafusos, envolvendo a mesma
ao mecanismo propulsor á mola que chamamos de trena. Na parte traseira do
chassi, embaixo do mesmo se encontra o eixo traseiro que é travado ao que
chamamos de trava-eixo (material de nylon), com duas circunferências que
clicam no eixo de metal que é desenvolvido pela trena ao mesmo tempo em
que nas extremidades. Em ambos os lados é colocada as duas rodas traseiras.
Nosso veículo sofreu vários testes, o início, usamos tripa de mico. Depois
pensamos em obter mecanismos mais resistentes, pois o primeiro não deu a
propulsão esperada. Que era fazer o carrinho andar ao menos 10m. Então
pensamos em usar uma mola, discutimos a possibilidade de colocar
engrenagem, mas não surtiu efeito. Por fim, decidimos colocar uma trena. E á
partir desse momento deu-se inicio á confecção de carrinho. Colocamos uma
trena de cinco metros. Deu um bom resultado, mas logo esta se rompeu. Então
abrimos outra trena de oito metros. Retiramos a fita métrica e fixamos apenas a
mola propulsora. Enfim ao fixá-la no carrinho, este andou 12 m.Depois fomos
adaptando as rodas, pois havia pisos em que o veículo patinava. Até
encontrarmos uma borracha de material de pneu, que deu o resultado
esperado. Foi sem dúvida, um trabalho árduo. Pois queríamos algo parecido
com um F1 e integrar o mecanismo de forma a não agredir o design foi difícil.
Fizemos várias correções no eixo traseiro, pois ele pendia muito para o lado
esquerdo e o carrinho curvava para esse lado, não andava retilíneo. Depois
percebemos que a trena tinha uma vida útil curta. Assim decidimos tirar o
parafuso fixado no eixo, pois ao girar a trena, esta se amassava e depois de
um certo tempo, se rompia. Então foi feito um encaixe da trena no eixo para
que não fosse necessário o uso do parafuso. E deu certo.
Contudo, a propulsão se dá: á medida que as são girados as rodas no
sentido ré. Assim, a mola é tensionada e à medida que soltamos as rodas,
consequentemente o carrinho é puncionado para frente e faz o trajeto
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necessário. Consequentemente quanto maior a fricção aplicada maior o
desempenho no trajeto.
Por fim acreditamos que nosso veículo obterá um bom resultado. Pois
ao tracionar toda a trena, ele será capaz de percorrer de 12 a 15 m. sendo que
sua velocidade média por volta de 4m/s.
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Cálculos relacionados ao Projeto Integrador do Veículo Autônomo.
Objetivo: descriminar os cálculos envolvidos no protótipo já citado, como um veículo autônomo,
tendo por energia, a potencial elástica.
Obtendo e confeccionando o protótipo, percebemos que o mesmo desempenho de massa, não
poderá exceder 500g, M= 490 g.
Logo obtivemos em nosso veículo um mecanismo disparador, que chamamos de Mola tipo
trena. Exime se então o coeficiente de atrito: u=0,5 a 0,9 (mínimo/maximo). Será obtido no final
dos cálculos a distância a ser percorrida. Sendo essa de vital importância. O qual prevê a
distância em uma das etapas, e o tempo gasto.
Mecanismo: Mola tipo trena.
Cálculos afins:
a) Peso do carrinho;
Newton
b) Reação normal em cada roda/ (Força normal).
A reação normal ( ) é igual e posta ao peso, portanto (note que a força normal tem o
mesmo símbolo do Newton, porém, esta é indicada com o vetor, flechinha em cima da letra).
Então a reação normal é .
Para calcular a reação normal em cada roda, basta dividir a força normal pelo total de rodas do
carrinho. Então
c) Força de atrito:
Dando uma estimativa da força de atrito, . Então
Portanto, haverá uma força de atrito, em cada roda, de
d) Momento de Inércia
O momento de inércia é o tempo que o carrinho leva para começar a se mover após o
mecanismo propulsor ser acionado.
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Este tempo pode ser calculado através da fórmula , onde M é a massa (kg)
da trena e r é o raio (m) dela. Então
e) Havendo movimento
Aqui será calculado quanto de espaço o carrinho corre após a trena ser totalmente
desenrolada. Para tanto será necessário combinar a Energia cinética ( ) que será transferida
ao carrinho pela propulsão elástica da trena. Como esta fora presa ao eixo de tração, haverá
também a energia cinética de rotação ( )
tempo para a trena desenrolar
O seguinte calculo mostra a velocidade do carrinho quando a trena termina de desenrolar.
Para realizar ente calculo temos que igualar a energia de rotação e a energia cinética.
Portanto a velocidade do carrinho, quanto a trena termina de desenrolar, é de 0,2m/s.
Finalmente podemos calcular quanto de espaço que o carrinho andou depois da trena
desenrolar pela Equação de Torricelli:
Como sabemos que a velocidade final é zero, pois carrinho pára, a inicial é 0,2m/s, falta
apenas descobrirmos a aceleração, que por sinal é negativa porque o carrinho está apenas sob
o efeito do atrito.
A distancia total que o carrinho percorreu é a soma a distancia percorrida durante e depois da
trena desenrolar. A distancia percorrida pelo carrinho durante o desenrolar da trena foi medido
e é de 11,4m, portanto, a distancia total percorrida pelo carrinho é 11,5m.
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Memorial Descritivo
Primeiramente a ser tratado na execução do protótipo de mecanismo que
foram a tripa de mico (elástico) e a trena (mola), pensamos entre madeira e
alumínio. Por último analisamos as rodas e decidimos entre madeira e
plástico, sendo o pneu entre fita VHB, silicone e borracha.
No começo da confecção, o carrinho tinha como chassi uma chave de
madeira, logo percebemos que o material era muito frágil, e decidimos
substituir por um material chamado A.C.M. (componente de alumínio com
nylon de 5mm de espessura ); e a tripa de mico por uma mola de tipo trena.
As rodas de madeiras foram substituídas por plástico, e os pneus de fita
VHB pela borracha. Acrescentamos uma capota de tubo de alumínio e
tivemos a idéia de cobrir a trena com plástico do tubo de silicone.
Enfim, o processo de aprendizado foi grande, nos deu um árduo
trabalho, porém após tanto esforço conseguimos o que queríamos, ou
melhor, conseguimos um carrinho melhor. Não relatamos todas as
mudanças passo-a-passo, pois foram inúmeras e ficaria um material muito
volumoso.
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Conclusão
Contudo percebemos que o projeto integrado nos deu grande trabalho, e
nos levou a pensar muito, e sempre que necessário fizemos mudanças no
material e adaptações no projeto.
Esperamos um carrinho simples e que andasse uns 5 metros. Porém após
todas as mudanças ocorridas, osso produto final foi de alta qualidade. O
carrinho chega a andar 14 metros, o design final ficou como uma F1, ( ver
resultado e tudo isso nos deu grande satisfação).Concluímos ao termino
deste trabalho que todo projeto deve ser regido de uma finalidade e nela
constatar e tomar as medidas necessárias como orçamento, prazo, tempo e
organização. E sem essas características não conseguiríamos finaliza-lo.
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Referência Bibliográficas:
Elementos baseados na norma ABNT/NBR-6028
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