DESENVOLVIMENTO DE UM CUBO DE RODA DIANTEIRO DE VEÍCULO OFF ROAD TIPO BAJA

Augusto Pereira Siqueira, Luís Eduardo Kaufmann, Isadora Maieron de Morais, Vinicius Dreher Barbon, Ketlin Maiara Schultz, Fernando Sansone de Carvalho, Flavio Thier

Resumo


A equipe Baja de Galpão desenvolveu um novo cubo de roda dianteiro, com o objetivo de reduzir o custo em relação ao cubo de roda utilizado nos protótipos BG-14 e BG-16. O projeto surgiu quando o cubo de roda anterior falhou por fadiga, após a última competição, obrigando a equipe a fabricar um novo componente. No entanto, refazer o mesmo cubo de roda, teria um custo elevado, por isso, a equipe optou por desenvolver um novo componente, procurando redução de custo e um coeficiente de segurança de 1,5. O novo cubo de roda é composto de três componentes distintos: um cilindro de aço ABNT 4340; duas flanges de aço ABNT 1045, que tem por função, fixar a roda e o disco de freio no sistema; e 8 nervuras de aço ABNT 1045, para reforçar a estrutura. Destaca-se que todos os componentes foram soldados entre si e que, no projeto anterior, usava-se alumínio 7075-T6, um material caro se comparado ao aço. Além disso, o cubo de alumínio ainda necessitaria de várias horas de usinagem durante o seu processo de fabricação. Para mensurar os esforços no cubo, foi utilizado um software de análise em sistemas multicorpos, o Adams Car, que possibilitou encontrar os componentes de força no cubo de roda. Na simulação, o veículo passou por duas rampas a uma velocidade de 25 km/h: a primeira rampa com 1 metro de altura e a outra 0,8 metros, simulando uma condição extrema de funcionamento do cubo, que serve como base para o dimensionamento desse componente. Em seguida, foi realizado uma análise estática estrutural pelo método dos elementos finitos, com o software Ansys, em que foram informadas as propriedades do material e as condições de contorno. O software consegue, através de um modelo matemático, criar uma matriz de rigidez com base nas propriedades do material e nas condições da malha, que é composta de nós e elementos que se deslocam, com a aplicação de força e definição das restrições de movimento, assim é possível calcular valores de deslocamento, deformação e tensão. Para esse componente, foram analisadas as tensões de Von Mises e a máxima principal, além do deslocamento do componente. Com esses resultados em mãos, é possível realizar uma análise de fadiga, com o objetivo de estimar a vida em fadiga desse componente, usando como variável de cálculo a tensão limite de ruptura do material em um ensaio de tração e a tensão máxima principal, obtida na análise de elementos finitos. O novo projeto apresentou um acréscimo de massa de cerca de 32%, no entanto, o conjunto montado com cubo de roda, ponteira de eixo, rolamentos, parafusos e porcas, reduziram a massa em 20%, o projeto atingiu as expectativas da equipe com um coeficiente de segurança superior a 1,5 e uma redução de custo de 52,4%.


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