EMC5005 – Projeto Integrado em Engenharia Mecânica Projetos Informacional e Conceitual Equipe:...

EMC5005 – Projeto Integrado em Engenharia Mecânica

Projetos Informacional e Conceitual

Equipe:Alexandre Neves Trichez Júnior Fabricio PereiraGabriela Khouri Giménez IsasiRaphael Weber MelloThiago de Jesus de Araujo RiosThyane Fuhrmann Gonçalves de OliveiraVinicius Ferigollo Manfio

Professor:Lauro Cesar Nicolazzi, Dr. Eng.

Outubro/2012

Amortecedor de alta performance para veículo off-road

EMC5005 – Projeto Integrado em Engenharia Mecânica

Sumário

Contextualização – Baja SAE e Suspensão Trailing Arm;

Histórico e funcionamento dos amortecedores;

Requisitos de usuário e projeto: a casa da qualidade;

Brainstorming: geração de concepções;

Seleção da concepção.


Contextualização Histórico Requisitos Concepções Seleção


Monoposto

Robusto

All-terrain Vehicle

Regulamento da SAE International

Suspensão Trailing Arm

Também é chamada de “Braço Arrastado”

Suspensão que permite movimento independente das rodas em um mesmo eixo

Permite o uso de barra anti-rolagem

O único parâmetro variável com o curso de suspensão é a distância entre-eixos do veículo

Contextualização: Baja SAE e Suspensão Trailing Arm

Protótipo Baja SAE



Histórico e funcionamento dos amortecedores

Histórico:

Até 1910: amortecedores eram dificilmente utilizados

1910 – 1925: eram utilizados principalmente amortecedores do tipo sólido-sólido

1925 – 1980: inicialmente amortecedores hidráulicos simples. Desenvolvimento progressivo até a criação de amortecedores ajustáveis. [1934: Monroe inicia a produção do tipo telescópico.

1947: Koning introduz o modelo telescópico ajustável. 1950: Carbon inventa e produz amortecedores telescópico com gás-pressurizado.]

1980 – 1985: grande entusiasmo quanto a possibilidade da utilização de suspensão ativa (o que eliminaria o amortecedor), porém não foi posto em prática devido a seu alto custo.

1985 – : desenvolvimento de amortecedores rapidamente auto-ajustáveis

2000 – : introdução, para veículos de alto custo, de um amortecedor magnetoreológico controlável.




Funcionamento:

O amortecedor tem três funções básicas distintas:

Manter o contato dos pneus com o solo

Controlar os movimentos de abertura e

fechamento das molas

Proporcionar conforto, estabilidade e

segurança ao veículo




Funcionamento:

Os amortecedores pressurizados diminuem a possibilidade de formação

de bolhas no fluido quando este é submetido altas temperaturas ou

quando há movimentação intensa da suspensão. O gás nitrogênio produz

uma ação mais rápida no trabalho do amortecedor. Seu desempenho é mais

constante trazendo melhor dirigibilidade e segurança.

Amortecedor telescópico com óleo




Patentes:

• US970390 – Shock Absorber For AutomobilesC. A. Petersen (1910)

• US1028400 – Shock Absorber H. B. Stanton (1912)

• US1054010 – Shock AbsorberB. W. Matthews (1913)




Patentes:

• US3167309 – Hidropneumatic Shock Absorber For Automotive Vehicles

F. Wössner (1965)

• US4546959 – Shock Absorber Having Adjustable Damping Means Including na Auxiliary Oil Tank

Satoru Tonu (1985)




Normas:

• ABNT NBR 13308:2010:

Veículos rodoviários automotores – Amortecedor da suspensão — Verificação de desempenho e durabilidade — Método de ensaio

• ABNT NBR 15830:2010 :Veículos rodoviários automotores — Amortecedor da suspensão — Classificação, terminologia e identificação

Projeto Conceitual

Questionário e Pesquisa de

Mercado Avaliação das Respostas

Necessidades de Usuário

Requisitos de Usuário

Requisitos de Projeto

Avaliação dos Requisitos



Projeto Informacional

Construção da Casa da Qualidade

Organograma das Atividades Realizadas

Importância dos Requisitos



Pesquisa de Mercado



Requisitos de Usuário e ProjetoRequisitos de Usuário

Custo

Segurança

Design/Formato

Manutenção

Conforto proporcionado

Dificuldade para montagem

Massa

Tamanho

Resistência a ambientes agressivos

Material Utilizado

Durabilidade

Eficiência

Requisitos de Projeto Unidade associada

Eficiência Estrutural %

Condutividade Térmica Jm²/K

Intervalo de Manutenção h

Horas Úteis de Uso h

Usinabilidade --

Volume Ocupado m³

Tempo de Regulagem h

Tempo de Montagem h

Peso N

Custo com Produção R$

Custo com Manutenção R$

Custo com Materiais R$

Número de Componentes --



Casa da qualidade

Requisitos de Projeto

1 – Número de Componentes

2 – Eficiência Estrutural

3– Custo com Materiais

4 - Peso

5 – Custo com Manutenção

6 – Volume Ocupado

7 – Horas úteis de uso

8 – Tempo de montagem



Projeto Conceitual

Solução Ideal

Projeto Informacional

Estrutura de Funções Brainstorming

Seleção das ideias mais relevantes

Escolha das concepções

Matriz morfológica

Matriz de Pugh Avaliação das concepções

Atividades Desenvolvidas

Projeto Preliminar



Estrutura de Funções

Dissipar Energia

Fricção

Configuração do amortecedor

Regulagem Fixação no carro Fixação no braço de suspensão

Batente de fim de curso

Posicionamento das molas

Compressão rápida

Compressão lenta

Rebound

Ponto SuperiorPonto Inferior

Armazenamento do material para fricção

Foi desconsiderado o uso de eletricidade gerar o efeito de amortecimento!



Brainstorming: geração de concepções

Fricção

Sólido - Sólido

Fluido Viscoso

Efeito Fluidodinâmico

Configuração do Amortecedor

Alavanca de Palhetas

Telescópio

Alavanca com Pistões Paralelos Fluido

Nitrogênio Ar

Fluido Viscoso

Buscar soluções para as funções do produto descritas anteriormente

Não se deve “julgar” nenhuma idéia nessa etapa

de projeto

Feita em reunião com a equipe

durante o período de aula

A seleção das ideias é feita posteriormente, eliminando soluções

inviáveis



SoluçõesFunções elementares Princípios de Solução

Armazenamento de fluido Interno Externo Externo suspenso

Fixação no carro Olhal Junta esférica

Fixação no braço de suspensão Olhal Junta esférica

Posicionamento mola Externo em paralelo Dois batentes com rosca Flanges roscadas Duas flanges fixas

Batente de fim de curso tração Mola interna na carcaça Elastômero interno na carcaça

Batente de fim de curso compressão Elastômero na haste Elastômero fixo na carcaça

Mola interna na carcaça

Elastômero interno na carcaça

Fluido Óleo viscoso Ar Nitrogênio

Regulagem compressão rápida Agulha regulável com parafuso externo

Regulagem mola/esfera

Regulagem parafuso/esfera

Regulagem compressão lenta Agulha regulável com parafuso externo

Regulagem mola/esfera

Regulagem parafuso/esfera

Regulagem rebound Regulagem na haste interna

Regulagem na haste externa



ConcepçõesFunções elementares

Concepções do produtoOpção I (pistões paralelos) Opção II (telescópio) Opção III (telescópio)

Armazenamento de fluido Interno Externo Externo suspenso

Fixação no carro

Fixação no braço de suspensão

Posicionamento mola Mola externa ao amortecedor

Batente de fim de curso tração

Batente de fim de curso compressão

Fluido Nitrogênio Ar

Regulagem compressão rápida

Regulagem compressão lenta

Regulagem rebound



Matriz de Pugh

Requisitos de Usuário Peso Concepção 1 Concepção 2 Concepção 3Custo 2,6 -1 1 1

Segurança 4,2 0 1 0Design/Formato 3,4 0 1 1

Manutenção 4 -1 1 1Conforto proporcionado 3,6 0 1 -1

Dificuldade para montagem 3,4 -1 1 0Massa 4,8 -1 1 1

Tamanho 4,4 -1 1 1

Resistência a ambientes agressivos 4,2 1 0 0

Material Utilizado 4 1 1 1Durabilidade 4,8 0 0 0

Eficiência 3,4 1 1 0SOMA (SEM PESO) -2 10 5

SOMA (COM PESO) -7,6 37,8 19,6

Foi utilizado como referência o amortecedor da Elka



Concepção FinalFunções elementares Concepção II - Configuração do tipo "Telescópio"Armazenamento de fluido Externo, fixo à carcaça do amortecedor

Fixação no carro Junta esférica

Fixação no braço de suspensão Junta esférica

Posicionamento mola Flanges roscadas, permitindo a regulagem de pré-carga

Batente de fim de curso tração Elastômero na haste, externo ao amortecedor

Batente de fim de curso compressão Mola interna na carcaça

Fluido Nitrogênio

Regulagem compressão rápida Regulagem mola/esfera

Regulagem compressão lenta Agulha regulável com parafuso externo

Regulagem rebound Regulagem na haste externa

Dúvidas



Referências

https://www.monroe.com.br/ - acesso em 05/10/2012 http://www.elkasuspension.com/ - acesso em 2/10/2012 http://www.lcool.org/technical/shock_absorbers/shock_absorbers.html - acesso 7/10/2012 http://www.youtube.com/watch?v=vcSH2z706rU DIXON, J. C. The Shock Absorber Handbook. Second Edition. Warrendale: SAE,

2007



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