Aula3 Introdução à Dinâmica de Veículos

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Notas de aula - curso Dinâmica de Veículos - Universidade de Brasília

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Aula3 Introdução à Dinâmica de Veículos

  1. 1. DINÂMICA DE VEÍCULOS 1/2014 Profa. Suzana Moreira Avila, DSc
  2. 2. DINÂMICA DE VEÍCULOS INTRODUÇÃO AULA 3
  3. 3. Introdução à Dinâmica Veicular  Desempenho:  Aceleração  Frenagem  Dirigibilidade (handling)  Conforto (ride)  Forças dominantes: produzidas pelo contato entre os pneus e a pista
  4. 4. Introdução à Dinâmica Veicular • Compreende a interação entre: - Motorista - Veículo - Carga - Meio Ambiente  Vamos abordar três aspectos principais: - Segurança Ativa - Conforto do Motorista e Ocupantes - Satisfação em Dirigir
  5. 5. Introdução à Dinâmica Veicular  Envolve vários aspectos do conhecimento humano: - - Mecânica Clássica - - Física e Química - Eletrônica - Psicologia e Comunicações  Utiliza diversas ferramentas de engenharia: - Avaliações Subjetivas - Medições Objetivas - Testes Laboratoriais e em Veículo - Simulações de Dinâmica Veicular
  6. 6. Introdução à Dinâmica Veicular  Motorista Interage com o veículo de várias maneiras: - Volante de Direção (Dinâmica Transversal) - Pedal do Acelerador (Dinâmica Longitudinal) - Pedal do Freio - Embreagem e/ou Alavanca de Cambio
  7. 7. Introdução à Dinâmica Veicular  Motorista  O Veículo proporciona diversas respostas e informações: - Vibrações (Longitudinais, Verticais e Transversais) - Ruídos (Motor, Transmissão, Chassis, Pneus) - Instrumentos (Velocidade, Rotação Motor, Temperaturas, etc.)
  8. 8. Introdução à Dinâmica Veicular  Motorista  O ambiente também influencia o motorista: - Clima - Condições do Trânsito - Tipo de piso e estado de conservação das estradas.
  9. 9. Introdução à Dinâmica Veicular  Cargas  Veículos transportam passageiros e carga. Estes carregamentos modificam suas características dinâmicas. Em muitas condições isto pode ocorrer de forma significativa: - Mudanças de peso, inércia e altura do CG (Centro de Gravidade) - Comportamento dinâmico da própria carga – líquidos, cargas vivas, etc.
  10. 10. Introdução à Dinâmica Veicular  Meio Ambiente  O meio ambiente afeta tanto o veículo quanto o motorista: - Veículo -  Condições da Estrada (Irregularidades, Atrito, Gradientes, Traçado, etc.)  Ar (Resistência Aerodinâmica, Ventos Laterais) - Motorista  Clima, Visibilidade
  11. 11. Conceitos Básicos  Dinâmica veicular é a parte primária da engenharia baseada na mecânica clássica focada em veículos suportados por rodas e pneus.  -Tem interação com: - Motorista ou condutor; -Veículo; - Forças que regem o movimento.  Detalhando: - Ação de segurança e conforto. - Redução do impacto com a superfície de contato.
  12. 12. Objetivos  Aplicação dos conceitos básicos de dinâmica: - Vertical - Lateral - Longitudinal  Equacionamento de métodos analíticos para determinação de conforto e desempenho.  Terminologia utilizada em dinâmica veicular.  Influência da suspensão na dinâmica vertical e na dinâmica lateral.  Geometria dos sistemas envolvidos na suspensão.
  13. 13. Desenvolvimento dos Modelos
  14. 14. Desenvolvimento dos Modelos
  15. 15. Sistemas de Coordenadas  Modelos matemáticos baseados nas leis de NEWTON  O objetivo é descrever as relações de esforços que atuam em um sistema em relação a um referencial inercial, para tanto se faz necessário a adoção de um sistema de coordenadas. - COORDENADAS GLOBAIS: Expressa as grandezas do movimento no referencial inercial (FIXO). - COORDENADAS LOCAIS: Expressa as grandezas de movimento em um referencial local (PRESO AO VEÍCULO).  Embora as grandezas possam ser expressas em referenciais locais, elas são definidas em relação ao referencial inercial ou absoluto.
  16. 16. DINÂMICA VEICULAR VERTICAL LONGITUDINAL TRANSVERSAL
  17. 17.  DINÂMICA LONGITUDINAL - MOVIMENTAÇÃO DO VEÍCULO NO EIXO LONGITUDINAL - RELACIONADA COM PERFORMANCE E SEGURANÇA - ACELERAÇÃO E RETOMADA DE VELOCIDADE, VELOCIDADE MÁXIMA E CAPACIDADE DE SUBIDA EM RAMPAS (“POWER TRAIN”) - CAPACIDADE DE DESACELERAÇÃO E ESTABILIDADE EM FRENAGEM (SISTEMA DE FREIOS)
  18. 18.  DINÂMICA VERTICAL - ACELERAÇÕES E DESACELERAÇÕES NO EIXO VERTICAL, DEVIDAS A SOLICITAÇÕES DO PISO - RELACIONADA COM O NÍVEL DE CONFORTO DO VEÍCULO - PRINCIPAL SISTEMA ENVOLVIDO – SUSPENSÃO - OUTROS FATORES IMPORTANTES – RIGIDEZ DO CHASSIS, BANCOS, COXINS DE MOTOR E TRANSMISSÃO - EM VEÍCULOS PESADOS, TAMBÉM AS SUSPENSÕES DE BANCO E DE CABINE
  19. 19.  DINÂMICA TRANSVERSAL -COMPORTAMENTO EM CURVAS E MANOBRAS DE EMERGENCIA, ESTABILIDADE DIRECIONAL -IMPORTANTE EM TERMOS DE SEGURANÇA ATIVA, CONFIANÇA NO VEÍCULO E SATISFAÇÃO EM DIRIGIR -PRINCIPAIS SISTEMAS ENVOLVIDOS - SUSPENSÃO E DIREÇÃO - OUTROS FATORES IMPORTANTES – TIPO DE TRAÇÃO, RIGIDEZ ESTRUTURAL, AERODINÂMICA E DISTRIBUIÇAO DE MASSA DO VEÍCULO
  20. 20. Modelagem Forma de abordagem e convenções:  Sistema de coordenadas local  Longitudinal  Lateral  Vertical  Rolagem (roll)  Arfagem (pitch)  Guinada (yaw)
  21. 21. Forma de abordagem e convenções:  Sistema de coordenadas global  Longitudinal  Lateral  Vertical  Ângulo de avanço (ψ)  Ângulo de curso (ν)  Ângulo de deslizamento (β) Modelagem
  22. 22. Forma de abordagem e convenções:  Segunda Lei de Newton Modelagem
  23. 23. Cargas Dinâmicas sobre o Veículo Forma de abordagem e convenções:
  24. 24. W = m·g peso do veículo atuando no CG W/g·ax força inercial devido à aceleração ax Wf e Wr forças dinâmicas normais à pista Fxf e Fxr forças trativas Rxf e Rxr resistências ao rolamento DA força de arrasto aerodinâmico, atuando no centro aerodinâmico (ha) Rhz e Rhx forças no engate Cargas Dinâmicas
  25. 25. Cargas Dinâmicas
  26. 26. Cargas Dinâmicas
  27. 27. Cargas Dinâmicas
  28. 28. Exercício  Localize o centro de gravidade (posição entre eixos, a2 e a1, e altura h) de um veículo automotivo. Em posição horizontal, um veículo de comprimento l = 230 cm aplica Fz1 = 9565N no eixo dianteiro e Fz2 = 10435N no eixo traseiro. Ao elevá-lo num pistão até atingir angulação de 30ºgraus, conforme a Figura, a distribuição de força se altera para Fz1 = Fz2 = 10KN. O raio da roda R = 30 cm. Assume-se a gravidade g = 10m/s², roda indeformável. Determine a altura h e a posição dos eixos de roda (a2 e a1) deste veículo.
  29. 29. Referências  GillespieT.D., Fundamentals ofVehicle Dynamics, SAE, 1992  Rodrigues C.Apostila do Curso de Suspensão e Direção da FEI.  Franco, J. Notas de aula do Curso de DinâmicaVeicular da AEA.

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