Clculo da fora mxima que pode ser aplicada nos pedais

Dentro dos componentes que esto sujeitos a maiores esforos, podem-se destacar os

pedais que, no caso do veculo em estudo, encontram-se encastrados diretamente na

roda dianteira. Na Figura 1, encontra-se representada a fora que atua no pedal.

Na Figura 2, encontra-se esquematizado o pedal e a diviso do veio em vrias

seces (AB, BC e CD), onde possvel prever o comportamento de cada seco

atuao da fora. O pedal encontra-se encastrado, roda, no ponto A levando a que, a

fora F sujeite as seces AB e BC a flexo e toro e a seco CD apenas a flexo.

Assim sendo, possvel inferir que existiro trs potenciais seces crticas: A, B e C.

Para se saber qual destas trs seces a mais critica, sero calculados os

esforos estruturais e respetivos diagramas para as trs divises: AB, BC e CD.

F

Figura 1 Fora que atua no pedal

Figura 2 Diviso do pedal em seces

Para o dimensionamento deste componente, pretende-se calcular qual o valor

mximo da fora F, ou seja, at que fora se poder aplicar no pedal sem este entre no

domnio plstico.

Segue-se na Figura 3, a vista de cima do pedal com as medidas (em mm)

necessrias para o dimensionamento.

1. DIAGRAMA DE ESFOROS NAS TRS SECES

Seco AB Seco BC Seco CD

X

Y

Figura 3 Vista de cima do pedal

Mf = 46.25F

Mf = 50.25F Mf = 93.75F

Mt = 46.25F Mt = 50.25F

Conclui-se que a seco crtica do pedal a seco A, onde o mesmo est

encastrado na roda.

2. DIAGRAMA DE TENSES NA SECO CRTICA

Legenda:

(A) Diagrama de tenses normais devidas ao Momento Fletor

(B) Diagrama de tenses de corte devidas aos esforos transversos

(C) Diagrama de tenses de corte devidas ao Momento Torsor

3. DETERMINAO DOS POTENCIAIS PONTOS CRTICOS

A seco crtica do pedal tem dois pontos onde as tenses, quer normais

provocadas pelo Mf quer de corte provocadas pelo momento torsor, atingem

valores mximos nos pontos P1 e P2. Estes so os pontos por onde o veio

dever ceder.

Sabendo que o material que constitui o pedal, Ao ao Carbono AISI 1010,

cede igualmente em trao e em compresso por ser um material dctil,

pode-se concluir que ambos os pontos so crticos.

4. DETERMINAO DAS TENSES NOS PONTOS CRTICOS

Sabe-se que o valor das tenses normais igual, em mdulo, nos dois

pontos, sendo que a diferena de sinais resulta da conveno estabelecida:

compresso (-) e trao (+).

Assim, sero feitos os clculos apenas para o caso do ponto P1.

=

=

2 e =

44

=93.75 5.25

4 5.25

4= 0.825

=

(A) (B) (C)

=

2 e =

24

=50.25 2.25

2

5.254= 0.2211

5. REPRESENTAO DAS TENSES NUM ELEMENTO INFINITESIMAL

6. DETERMINAO DAS TENSES PRINCIPAIS NO PONTO CRTICO

, = +

2 [

2

]2

+ 2

=0.825

2 [

0.825

2]

2

+ (0.221)2

= 0.4125 0.21912

, = 0.4125 0.4681

1 = 0.4125 + 0.4681 = 0.8806

3 = 0.4125 0.4681 = 0.0556

7. CRITRIO DE CEDNCIA A ADOTAR

O critrio de cedncia a adotar aplica-se a materiais dcteis como o caso

do ao: critrio da tenso de corte mxima ou tambm designado de critrio

de Tresca. Assim, para 1 e 3 com sinais opostos:

1 3 onde =

No caso do Ao ao Carbono AISI 1010, a = 180 e, usando um

coeficiente de segurana n=1.5, vem:

180

1.5= 0.8806 (0.0556) 128.18

Conclui-se que o pedal suportar at uma fora mxima de,

aproximadamente, 128.18 N.

y y

yz

8. VALIDAO DO CLCULO ATRAVS DO CIRCULO DE MOHR

Para F=128.18 N

= 0.825 128.18 105.75

= 0.2211 128.18 28.34

1 = 0.8806 128.18 112.88

3 = 0.0556 128.18 7.13

= 0.2191 128.182 = 60

= = 0.4125 128.18 = 52.87

tan(2) =2

=

2 28.34

105.75= 0.536

2 = 28.2 2 = 208.2

Para traar o crculo de Mohr so precisos dois pontos, Y e Z

Y (105.75; 28.34)

Z (0; -28.34)