engenharia automotiva - damec.ct.utfpr.edu.br · •identificação dos fatores importantes (forma...
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Curso de Especilização em Engeharia Automotiva Realização: Parceria:
engenharia automotiva
Fundamentos de Dinâmca Veicular Professor Jorge Luiz Erthal Email: jlerthal@utfpr.edu.br
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engenhariaautomotiva
Realização: Parceria:
Fundamentos de Fundamentos de Dinâmica VeicularDinâmica Veicular
Prof. Jorge Luiz ErthalProf. Jorge Luiz Erthaljlerthal@utfpr.edu.brjlerthal@utfpr.edu.br
engenhariaautomotiva Nesta aulaNesta aula
• Apresentação da disciplina• Introdução à dinâmica de
veículos
engenhariaautomotiva
Fundamentos de Dinâmica Fundamentos de Dinâmica VeicularVeicular
• Objetivo:
Familiarização com os conceitos fundamentais da dinâmica veicular e aplicação em modelos simplificados.
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engenhariaautomotiva ProgramaPrograma
• Introdução à dinâmica do veículo• Características dos pneus• Dinâmica longitudinal (aceleração e
frenagem)• Dinâmica vertical• Dinâmica lateral• Suspensão• Sistema de direção• Capotamento• Modelos matemáticos• Normas e segurança
engenhariaautomotiva EstratEstratéégiagia
• Embasamento teórico• Aplicação em exemplos genéricos
–Ferramentas computacionais (Matlab e MethCAD)
–Memoriais de cálculo–Gráficos de desempenho
• Palestras sobre temas envolvendo o conteúdo do curso
engenhariaautomotiva EstratEstratéégiagia
• Avaliação: –Trabalhos desenvolvidos em sala
• Tarefas curtas, entregues no final da aula• Uso de ferramentas matemáticas e
programas
–Trabalho final• Cálculo de alguns parâmetros de
desempenho• Equipes de DOIS componentes• Cada equipe deve escolher um veículo
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engenhariaautomotiva EstratEstratéégiagia
• Página do curso–Acesso ao material do curso–Envio das tarefas e do trabalho final–Comunicação
engenhariaautomotiva HorHoráário das aulasrio das aulas
22:4021:50N4
21:5021:00N3
21:0020:40Intervalo
20:4019:50N2
19:4019:00N1
engenhariaautomotiva
Sessão de CinemaSessão de CinemaAround the Corner 1937
How Differential Steering Works09:30 min
http://www.youtube.com/watch?v=yYAw79386WI
Eaton Locking Differential Demonstrationhttp://www.youtube.com/watch?v=q-rQTHMVAuw
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engenhariaautomotiva
Sessão de CinemaSessão de CinemaEXACTLY how a car engine works - 3D animation !
05:02 minhttp://www.youtube.com/watch?v=FfTX88Sv4I8&feature=related
engenhariaautomotiva ProgramaProgramaçção nas datasão nas datas
• Plano de aulas
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Gillespie, Thomas D.FUNDAMENTALS OF
VEHICLE DYNAMICS
Warrendale: SAE, 1992
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engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Blundell, Mike e Harty,Damian.
THE MULTIBODY SYSTEMS PPROACH TO VEHICLE DYNAMICS
Butterworth-Heinemann, 2004
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Dixon, J.C..TIRES,
SUSPENSION, AND HANDLING
Warrendale: SAE, 1996
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Jazar, Reza N..VEHICLE DYNAMICS:
Theory andapplication
Berlin: Springer, 2008
6
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Nicolazzi, Lauro C., Rosa, E. e Leal, L.C.M..
UMA INTRODUÇÃO ÀMODELAGEM QUASE-ESTÁTICA DE VEÍCULOS AUTOMOTORES DE RODAS
Florianópolis: Publicação interna do Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC, 2001
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Milliken, W.F. e Milliken, D.L..
RACE CAR VEHICLE DYNAMICS
Warrendale: SAE International, 1995
engenhariaautomotiva Referência bibliogrReferência bibliográáficafica
Reimpell, J., Stoll, H. e Beltzler, J.W.
THE AUTOMOTIVE CHASSIS: ENGINEERING PRINCIPLES.
Warrendale: SAE International, 2001
Aula 1 28/9/2010 1-Introdução à dinâmica do veículoN1 Apresentação da disciplina; Introdução à dinâmica de veículos.N2 Abordagem fundamental para modelagem. Cargas dinâmicas nos eixos.N3 Exemplos utilizando programas matemáticosN4 Exemplos utilizando programas matemáticos
Aula 2 5/10/2010 2-Características dos pneusN1 Construção; propriedades (tração e curva)N2 Transmissão de força pneu-pista. Fórmula de PacejkaN3 PALESTRA 1: Como selecionar um pneu para um veículoN4 PALESTRA 1: Como selecionar um pneu para um veículo
Aula 3 19/10/2010 3-Dinâmica longitudinal: desempenho em aceleraçãoN1 Aceleração limitada pela potênciaN2 Aceleração limitada pela traçãoN3 Atividade práticaN4 Atividade prática
Aula 4 26/10/2010 3-Dinâmica longitudinal: desempenho em frenagemN1 Equações básicas, forças de frenagem; tipos de freiosN2 Requisitos para desempenho em frenagemN3 PALESTRA 2: Sistema de freioN4 PALESTRA 2: Sistema de freio
Aula 5 9/11/2010 4-Dinâmica verticalN1 Molas e amortecedores; fontes de excitaçãoN2 Propriedades de resposta do veículo (isolamento, rigidez). Percepção.N3 PALESTRA 3: Escolha do amortecedor.N4 PALESTRA 3: Escolha do amortecedor.
Aula 6 16/11/2010 5-Dinâmica lateral (handling)N1 Comportamento em curva (geometria de Ackerman; efeito sub e sobredirecional)N2 Efeitos da suspensão (rolagem, cambagem, esterçamento)N3 Atividade práticaN4 Atividade prática
Aula 7 23/11/2010 6-SuspensõesN1 Tipos de suspensão, características cinemáticasN2 Efeito anti-mergulho e anti-rolagemN3 PALESTRA 4: Definição de uma suspensão. Barra estabilizadora do Mégane.N4 PALESTRA 4: Definição de uma suspensão. Barra estabilizadora do Mégane.
Aula 8 30/11/2010 7-Sistemas de direçãoN1 Geometria do sistema de direção. Erros (convergência e rolagem)N2 Efeitos (razão de esterçamento, subesterçamento, estabilidade na frenagem)N3 Atividade práticaN4 Atividade prática
Aula 9 7/12/2010 8-CapotamentoN1 Modelo quase-estático (rígido e flexível)N2 Fator de estabilidade estática. Efeitos transitórios.N3 Atividade práticaN4 Atividade prática
Aula 10 9/12/2010 9-Modelos matemáticos,N1 Modelos planos e espaciaisN2 Graus de liberdadeN3 PALESTRA 5: Estudo de caso (suspensão de veículo pesado) N4 PALESTRA 5: Estudo de caso (suspensão de veículo pesado)
Aula 11 14/12/2010 10-Normas e segurançaN1 Novas regulamentações N2 Novas regulamentações N3 Atividade práticaN4 Atividade prática
Fundamentos de Dinâmica VeicularPrograma
FDV 26/9/2010
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engenhariaautomotiva
Realização: Parceria:
Fundamentos de Dinâmica Fundamentos de Dinâmica VeicularVeicularAula 01Aula 01
IntroduIntroduçção ão ààDinâmica do VeDinâmica do Veíículoculo
engenhariaautomotiva Nesta aulaNesta aula
• Introdução à dinâmica de veículos• Abordagem fundamental para
modelagem• Cargas dinâmicas nos eixos
engenhariaautomotiva
IntroduIntroduçção ão àà Dinâmica de Dinâmica de VeVeíículosculos
Dinâmica de veículos:•Navios•Aviões•Veículos guiados (trens)•Veículos com pneus
Enfoque diversificado e extenso
Neste curso: veículos com pneus (automóveis, ônibus e caminhões)
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engenhariaautomotiva
IntroduIntroduçção ão àà Dinâmica de Dinâmica de VeVeíículosculos
Desempenho:•Aceleração•Fenagem•Dirigibilidade (handling)•Conforto (ride)
Forças dominantes: produzidas pelo contato entre os pneus e a pista
engenhariaautomotiva
IntroduIntroduçção ão àà Dinâmica de Dinâmica de VeVeíículosculos
Empírico x Analítico:
Empírico
•Tentativa e erro (experiência)•Fatores de influência (Quais? Como?)•Profundo conhecimento mecânico•Sentimento (feeling)•Custo
engenhariaautomotiva
IntroduIntroduçção ão àà Dinâmica de Dinâmica de VeVeíículosculos
Empírico x Analítico:
Analítico
•Baseado em leis da Física•Equações algébricas ou diferenciais•Propriedades do fenômeno de interesse•Identificação dos fatores importantes (forma e condições de operação)•Capacidade preditiva (antecipação de mudanças)•Realidade aproximada•Conhecimento das hipóteses
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engenhariaautomotiva
IntroduIntroduçção ão àà Dinâmica de Dinâmica de VeVeíículosculos
Empírico x Analítico:
•Tendência de crescimento do uso dos métodos analíticos (computadores) •Solução de problemas insolúveis no passado•Entendimento de sistemas complexos•Investigação de formas de melhorar o desempenho•Constatação da importância de propriedades específicas•Ferramentas computacionais confiáveis (programas genéricos e dedicados)
engenhariaautomotiva ModelagemModelagem
Forma de abordagem e convenções:
•Massa concentrada o CG para estudos de aceleração/frenagem e dirigibilidade•Massas separadas para análise de conforto (massa suspensa e não-suspensa)•Corpos rígidos (exceto as molas)
engenhariaautomotiva ModelagemModelagem
Forma de abordagem e convenções:
•Sistema de coordenadas local•Longitudinal•Lateral•Vertical•Rolagem (roll)•Arfagem (pitch)•Guinada (yaw)
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engenhariaautomotiva ModelagemModelagem
Forma de abordagem e convenções:
•Sistema de coordenadas global•Longitudinal•Lateral•Vertical•Ângulo de avanço (ψ)•Ângulo de curso (ν)•Ângulo de deslizamento (β)
engenhariaautomotiva ModelagemModelagem
Forma de abordagem e convenções:
•Segunda Lei de Newton
engenhariaautomotiva Cargas sobre o veCargas sobre o veíículoculo
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engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
W = m.g peso do veículo atuando no CGW/g. ax força inercial devido à aceleração ax
Wf e Wr forças dinâmicas normais à pistaFxf e Fxr forças trativasRxf e Rxr resistências ao rolamentoDA força de arrasto aerodinâmico, atuando no
centro aerodinâmico (ha)Rhz e Rhx forças no engate
engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
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engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
engenhariaautomotiva
Cargas sobre Cargas sobre o veo veíículoculo
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