Projeto de Transmissão e Driveline para Fórmula e Baja SAE
Diógenes Moura – General Motors
Thales Souza – Neumayer Tekfor Automotive Brasil Ltda.
Agenda
Objetivos de projeto
Componentes
Dimensionamento
Materiais
Validação
Testes
Desempenho dinâmico
Considerações finais
Objetivos de um projeto de transmissão e driveline
Estrutural
(Dimensionamento)
Desempenho dinâmico
“Performance”
Transmission e Driveline (Drivetrain)
Principais componentes:
Embreagem
Eixos
Engrenagens
Garfo
Trambulador
Pinhão
Corrente
Coroa
Flange
Diferencial
Mancais
Rolamentos
Juntas homocinéticas ou Tripóide
Semi-eixos
Cubo de roda
Roda
Dimensionamento
F
Cálculo analítico
AGMA
DIN
ISO
RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS
Reações de apoio
Esforços internos
Estado de tensões
F
RB
A
RA
B
Σ MA = 0
Dimensionamento
Cálculo por meio do Método dos Elementos Finitos
“FEM makes a good engineer great and a bad engineer dangerous!”
X
Tensão
Convergência
GDL
Tensões
Rigidez
Dimensionamento de Semi Eixo
Dados do Veiculo
Torque do Motor
Tipo de Transmissão
Relações de Transmissão
Massa do Veiculo
Raio Estatico do Pneu
Geometria de Suspensão
Jounce
Curb
Rebound
Targets do Veiculo
Massa do Semi Eixo
Rigidez Torcional
Temperatura
Atributos de NVH
Tamanho das Juntas
Min/Max Angulo da Junta Externa
Min/Max Angulo da Junta Interna
Angulo de Trabalho Nominal
Curso Axial
Comprimento da Barra
Envelope
Material da Coifa
Tipo de Junta Interna
Tamanho da Junta
Tipo de Junta
Tipo de Barra
Coifas
Abraçadeiras
Wheel Slip Torque
(N-m)
716
674
674
1.5 x Wheel Slip
(N-m)
1074
1011
1011
Min. Design Yield
(1.5 x W.S. or H/S Torque)
(N-m)
1074
1011
1011
Min. Design Ultimate
(1.5 x H/S Torque-Auto)
(2.5 x H/S Torque-Manual)
(N-m)
1293
1625
1497
75% Min. Design Ultimate
(N-m)
970
1219
1123
Greater of Yield or 75% Ultimate
(N-m)
1074
1219
1123
Sizing Torque @ 85 % FWD
83 % RWD Efficiency
(N-m)
912
1036
954
1200
1200
1200
1111
0.82
1111
0.93
1111
0.86
C.V. Joint Size
Minimum Yield (B0 )
% Over Min Yield
(N-m)
Tipos de Junta
Juntas Fixas
• Rzeppa
• UF (Undercut Free) Rzeppa
Juntas Deslizantes
•
•
•
•
Cross Groove
Standard Tripod
Anti Shudder Tripod
Double Offset Joint (DOJ)
Standard Rzeppa Joint
Tulipa
Gaiola e Esferas
Pista Interna
Escudo de Pó
Abraçadeira
Anel ABS
Abraçadeira
Coifa
Barra
Junta que transmite velocidade constante com angulo maximo de trabalho de 47 graus.
Under Free Rzeppa Joint
Junta que transmite velocidade constante com angulo maximo de trabalho acima de 50 graus.
Comparativo
X
Standard
Undercut Free
Cross Groove Joint
Junta de velocidade constante com angulo maximo de trabalho de 22 graus e pouco ganho axial.
Double Offset Joint
Junta de velocidade constante com angulo maximo de trabalho de 22 graus e grande ganho axial.
Standard Tripod Joint
Tulipa
Agulhas
Spider
Rolamento
Junta de velocidade constante com angulo maximo de trabalho de 25 graus.
AAR Joint (Angular Ajusted Rollers)
Rolamento de Agulhas com 3 graus de liberdade
Junta de velocidade constante com angulo maximo de trabalho de 25 graus e onde é requerido geração de força axial
Materiais
Propriedades mecânicas
Ensaios universais
MATWEB NÃO VALE!!
Materiais
Fadiga
Curva SxN
Carregamento
Geometria
σ
*
Acabamento
Processo
σ Residuais
*Corpo de prova polido em flexão alternada
Validação
Estática
X
FEA
GAUGE
Validação
Torque
Dinâmica
tempo
Testes
Desempenho dinâmico (Performance)
Compatibilidade entre motor e transmissão
Desempenho dinâmico (Performance) - Aquisição de dados
1,0 G
1,2 G?!
Além de auxiliar na calibração, a Aquisição de dados
também gera dados de entrada para o Dimensionamento!
(1) Ftrativa = m.a (Pneu)
ou
(2) Ftrativa= Tmotor * iprimária* i1a * idiff (Motor)
Considerações finais
Objetivos bem definidos
Métricas de engenharia
Simulação por elementos finitos prescinde do entendimento básico da Res. Mat.
Convergência de tensão não elimina a necessidade de validação
A falta de conhecimento em materiais leva à falhas prematuras dos componentes
Aquisição de dados é essencial para atingir o máximo desempenho dinâmico
“Did you came to play or to compete?”
Obrigado