Projeto de uma pinça de freio a disco aplicado à veículos de competição categoria...

Neste trabalho será apresentado uma metodologia de projeto de um sistema de freio para aplicação em veículos de competição acadêmica de alta performance do tipo formula SAE. O projeto de um sistema de freio, envolve bastante responsabilidade, visto que seu bom funcionamento está ligado diretamente com a segurança do veículo. O estudo aprofundado de um sistema de freios mecânicos, tanto com aplicações industriais, quanto automotivas requer um amplo conhecimento de diversas áreas da engenharia provenientes da mecânica dos sólidos, dinâmica, transferência de calor, tribologia e mecânica dos fluidos. Dada a alta complexidade envolvida na síntese e análise do comportamento dos freios, grande parte das indústrias opta pela realização de ensaios físicos. Neste projeto foi desenvolvido o projeto das pinças de freio, e será apresentado todos os parâmetros do projeto, como a seleção do material, experimentos para validação e cálculo das condições de contorno para as análises mecânicas estruturais por elementos finitos. Foi elaborado um estudo na modelagem das peças que constituem o sistema do freio visando a integração dos componentes e facilidade de manufatura com os métodos disponíveis. Os cálculos de dimensionamento do sistema de freio foram realizados com auxílio de planilhas de cálculo no software Excel® e os dados foram obtidos experimentalmente, coletados de projetos anteriores ou estimados a partir de literatura técnica. A modelagem CAD da pinça foi feita no software Creo Parametric® e suas simulações CAE no software ANSYS®. O resultado obtido foi uma pinça de freio segura e com alta performance, melhorando significativamente o desempenho do protótipo. Todo o conjunto foi utilizado em diversos testes e competições, sendo exposto a variadas condições de uso, até apresentar a sua falha que será discutida neste trabalho.

Título em Inglês

Disc brake calliper design applied to Formula SAE

Palavras-chave em Inglês

Structural sizing
Disc brake
CAE analysis
Braking dynamics
Design
Caliper

Resumo em Inglês

The work will present a design methodology of a brake system for application in highperformance academic competition vehicles of formula SAE type. The design of a brake system involves a great deal of responsibility as its proper functioning is directly linked to vehicle safety. The in-depth study of a mechanical brake system for both industrial and automotive applications requires a broad knowledge of various engineering areas from solid mechanics, dynamics, heat transfer, tribology and fluid mechanics. Given the high complexity involved in the synthesis and analysis of brake behavior, most industries opt for physical testing. In this project the design of the brake calipers was developed, and all the project parameters will be presented, such as material selection, validation experiments and calculation of the boundary conditions for the finite element structural mechanical analysis. A study was made in the modeling of the parts that constitute the brake system aiming at the integration of the components and ease of manufacture with the available methods. Brake system sizing calculations were performed with the aid of spreadsheets using Excel® software and data were obtained experimentally, collected from previous projects or estimated from technical literature. CAD modeling of the tweezers was performed using Creo Parametric® software and its CAE simulations using ANSYS® software. The result was a safe and high-performance brake caliper, significantly improving prototype performance. The whole set was used in various tests and competitions, being exposed to various conditions of use, until presenting its failure that will be discussed in this study.

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Data de Publicação

2020-04-02

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