Projeto desenvolvido para disciplina PME2540 (Engenharia Automotiva I), cujo objetivo é desenvolver um sistema capaz de calcular os parâmetros de desempenho automotivo de um dado veículo (Toyota Venza 2009, https://www.toyota.com/venza/). Principais tarefas executadas: • Especificação completa do veículo (motor, transmissão, suspensão, dimensionais, resultados de testes de desempenho em aceleração/frenagem/retomada de velocidade, etc.), estimativas de centro de gravidade e previsão de momentos de inércia; • Identificação dos elementos estruturais da carroceria segundo o Automotive Handbook (Bosch, SAE 8ª ed.), junto aos comprimentos e espessuras de chapa; • Detalhamento aerodinâmico do veículo e cálculos para o coeficiente de arrasto; • Simulação de resistência ao avanço (rolamento de pneus, aerodinâmica e ladeira) em diversas situações: variações de inclinação de pista, mudanças de temperatura e pressão, diferentes pisos para rolamento dos pneus e variadas condições de vento; • Estudo das inércias envolvidas na tração veicular, baseado nos cálculos das massas e momentos de inércia de todos os elementos do powertrain (volante do motor, embreagem, eixos, engrenagens da caixa de redução, eixo cardã, diferenciais, eixos de roda, freios, rodas, pneus e elementos internos ao motor), seguido dos cálculos de inércias rotacionais equivalentes. Para efetuação dos cálculos, extensivo uso de ferramentas de modelagem 3D como Unigraphics NX e SolidWorks foi adotado para tratamento de geometrais complexas; • Simulação das forças trativas em condições de regime permanente (sem perdas por inércias rotacionais) e aceleração (com perdas por inéricas rotacionais); • Simulação de frenagem; • Desenvolvimento de um sistema planilhado para automação das demais etapas durante simulação de aceleração e frenagem, para efeitos de comparação com testes de resultados oficiais.

1. GF - DESEMPENHO EM
TRAÇÃO E FRENAGEM
Gabriel Salvioni Kimura n°USP 6481700
Regis Meidi Hirai n°USP 6480884
Ricardo Floriano de Souza n°USP 6483334
Rodrigo Marques Collombara n°USP 5694074
ESCOLA POLITÉCNICA DA USP
PME – Departamento de Engenharia Mecânica
PME2540 – Engenharia Automotiva I

2. Veículo escolhido
• Toyota Venza 2009
• Maior conjunto de informações disponíveis
2
Ano do modelo 2009
Montadora Toyota
Modelo Venza
Estilo 4dr Wagon
(2.7L 4 cilindros 6ª)
Preço Base $26.695
Comprimento (mm) 4800
Largura (mm) 1905

3. Elementos estruturais
3

4. Componentes do coeficiente de arrasto
Componente do coeficiente de
arrasto
Valor
Dianteira 0,0319
Traseira 0,1168
Parte inferior 0,0300
Atrito de superfície 0,0250
Arrasto total da carroceria: 0,2037
Roda e poços (recessos) das rodas 0,0757
Canaletas e ranhuras 0,0100
Recessos das janelas e vidros 0,0100
Espelhos externos 0,0050
Outros 0,0004
Arrasto total de protuberâncias: 0,1011
Sistema de refrigeração 0,0250
Arrasto total interno: 0,0250
Arrasto total global: 0,3298
4

5. Sugestões de melhora da aerodinâmica
• S1: Rebaixamento da dianteira;
• S2: Inclusão de spoiler dianteiro;
• S3: Modificar a angulação do vidro dianteiro;
• S4: Posição do radiador;
• S5: Modificar a angulação traseira / geometria traseira;
• S6: Alteração na tração do veículo;
• S7: Alteração das rodas / pneus.
5

6. Força de resistência ao rolamento
• Concreto
6
5,2
100
24,3 






V
fff sor
psip 9,31
01,00 f
2
2
1 005,0
m
s
f 

7. Força de resistência ao rolamento
7
• Asfalto de rigidez média• Areia
2
10 Vfffr 2
10 Vfffr 
085,00 f
2
2
6
1 10.7
m
s
f 

2
2
6
1 10.7
m
s
f 

3,00 f

8. Força de resistência ao rolamento
• Variação dos coeficientes de resistência ao rolamento em
função da velocidade
8

9. Força de resistência ao rolamento
• Variação da força de resistência ao rolamento em função
da velocidade em PBT
9

10. Força de resistência ao rolamento
• Variação da força de resistência ao rolamento em função
da velocidade em EOM
10

11. Força de ladeira
• Equações
11
Inclinação
(%)
Ângulo (°) Nd (N) Nt (N)
0 0 9556,0 7101,1
1 0,57 9522,6 7133,6
3 1,72 9456,1 7196,5
5 2,68 9379,9 7256,4
10 5,71 9181,4 7393,0
Inclinação
(%)
Ângulo (°) Nd (N) Nt (N)
0 0 10396,8 11552,2
1 0,57 10345,7 11602,3
3 1,72 10240,4 11698,8
5 2,68 10131,2 11790,5
10 5,71 9841,8 11998,3
Para carro EOM Para carro PTB

12. Resistência total ao avanço
• Exemplo de situação
• Temperatura do ar 15°C
• Pressão atmosférica 101,32
• Vento de frente a 10 km/h
• Subida de concreto de 1°
12

13. Curvas do motor
• Motor de referência
13
Rotação (rpm) Torque (N.m) Potência (kW)
1500 182,7 28,7
1750 189,9 34,8
2000 196,9 41,2
2250 200,2 47,2
2500 203,6 53,3
2750 205,3 59,1
3000 208,5 65,5
3250 211,6 72,0
3500 215,1 78,8
3750 219,0 86,0
4000 221,0 92,6
4250 217,2 96,7
4500 213,7 100,7
4750 210,9 104,9
5000 207,8 108,8
5250 203,9 112,1
5500 200,2 115,3
5750 191,5 115,3
6000 181,5 114,0

14. Curvas do motor
• Motor do veículo
14
Rotação (rpm) Torque (N.m) Potência (kW)
1575,0 204,0 33,6
1837,5 212,0 40,8
2100,0 219,9 48,3
2362,5 223,6 55,3
2625,0 227,3 62,5
2887,5 229,2 69,3
3150,0 232,8 76,8
3412,5 236,3 84,4
3675,0 240,2 92,4
3937,5 244,5 100,8
4200,0 246,8 108,5
4462,5 242,6 113,3
4725,0 238,6 118,1
4987,5 235,5 123,0
5250,0 232,0 127,5
5512,5 227,7 131,4
5775,0 223,5 135,2
6037,5 213,8 135,2
6300,0 202,6 133,7

15. Conversor de torque
• Modelo
15

16. Conversor de torque
16

17. Conversor de torque
17

18. Conversor de torque
18

19. Caixa de câmbio
• Modelo
19

20. Caixa de câmbio
20

21. Diagrama de esforço trativo
• Diagrama sem inércias rotacionais
21

22. Diagrama de esforço trativo
22

23. Diagrama de esforço trativo
• Diagrama com inércias rotacionais
23

24. Diagrama de esforço trativo
24

25. Diagrama de esforço trativo
25

26. Diagrama de esforço trativo
26

27. Diagrama de esforço trativo
27

28. Teste de aceleração
28

29. Testes comparativos - Retomada
29

30. Teste comparativo - Distância
30

31. Frenagem
31

32. Frenagem
32

33. Frenagem
33

34. Comparativos teste de frenagem
34

35. FIM
• Obrigado.
35

36. PME2540
PROJECT OF A SYTEM TO
SIMULATE AUTOMOTIVE
PARAMETERS OF THE
TOYOTA VENZA 2009

37. IMPORTANT NOTES
2
The purpose of this sequence of slides is exclusively illustrating the
complexity of such project by providing some samples focused in
images, which are only a small portion present inside the complete
calculation memorial. This specific presentation is authored by Rodrigo
Collombara and must not be copied, re-used or reproduced, as all
content rights belong to him and his former team members, who
deserve all credits as well: Gabriel Kimura, Ricardo Floriano and Regis
Hirao.
The images shown are not in scales, they are samples showing parts of
the whole car and/or mechanisms including partial dimensions and/or
specifications.
Finally, this content is dated back to 2012.

38. BODYWORK
3

39. 3D MODEL – TORQUE CONVERTER
4

40. 3D MODEL – AUTOMATIC GEARBOX
5

41. 3D MODEL – CARDAN SHAFT
6

42. 3D MODEL - DIFFERENTIALS
7

43. 3D MODEL – WHEELS, SHAFTS AND TIRES
8

44. 3D MODEL – INTERNAL ENGINE PARTS
9

45. 3D MODEL - ASSEMBLIES
10

46. ROTATIONAL INERTIA AND MASS RESULTS
11

47. ENGINE AND TORQUE CONVERTER CURVES
12

48. DRIVE FORCES x SPEED
13

49. SPREADSHEET TOOL
14

50. SPREADSHEET TOOL
15

51. THANKS!
Any questions?
You can find me at:
rodrigo.collombara@gmail.com
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