aula4_parte2_conforto
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Dinâmica de Veículos
2/2012
Profa. Suzana Moreira Avila
CONFORTO
AULA 5_2
Conjunto roda pneu
\ufffd Na forma ideal, o conjunto roda pneu é suave e
compatível de forma a absorver buracos na pista
como parte do sistema de isolamento ao percurso. E
ainda funciona bem de forma a não transmitir
nenhuma excitação ao veículo.
\ufffd Na prática, as imperfeições na manufatura dos
pneus, rodas, calotas, freios e outras partes do
conjunto resultam em não uniformidades do tipo:
1. Desbalanceamento da massa
2. Variações dimensionais
3. Variações na rigidez
Conjunto roda pneu
\ufffd Estes fatores se combinam em um conjunto roda pneu
que experimenta variações nas forças e momentos no
solo à medida que rola.
\ufffd Estas forças são transmitidas ao eixo do veículo e agem
como excitações de percurso causando vibrações.
\ufffd Estas variações de força podem ser na direção vertical,
longitudinal ou lateral.
\ufffd As variações de momento nas direções do momento
\u201covertuning\u201d(Mx), momento de alinhamento (Mz) e
resistência ao rolamento (My) não são fontes
significativas de excitação pelo percurso, ainda que
contribuam para vibrações do sistema de direção.
Conjunto roda pneu
\ufffd O desbalanceamento origina-se na distribuição não
uniforme nos componentes individuais do conjunto
ao do eixo de rotação.
\ufffd Assimetrias em relação ao eixo de rotação é
observado como um desbalanceamento estático.
\ufffd O efeito resultante é uma força giratória no plano da
roda com magnitude proporcional à massa
desbalanceada, o raio e o quadrado da velocidade
angular.
\ufffd Por ser giratória no plano da roda, esta roda produz
excitações radiais e longitudinais.
Conjunto roda pneu
\ufffd O a força de desbalanceamento é dada pela
seguinte equação:
\ufffd Uma distribuição de massa não uniforme e
assimétrica em relação ao eixo de rotação causa um
desbalanceamento dinâmico.
\ufffd O desbalanceamento dinâmico causa um torque
giratório na roda, aparecendo como variações no
momento \u201covertuning\u201d e no torque de alinhamento
na frequência rotacional da roda.
2)( \u3c9mrFi =
Conjunto roda pneu
\ufffd O pneu, sendo um corpo elástico análogo a um
conjunto de molas radiais pode apresentar variações
na rigidez ao longo de sua circunferência.
Conjunto roda pneu
\ufffd O efeito significativo dessas não uniformidades no
conjunto roda pneu é a geração de forças e
deslocamentos no eixo do veículo á medida que a
roda gira.
\ufffd A força de excitação observada quando a roda rola
com raio e velocidade constantes, repete-se a cada
rotação da mesma.
Conjunto roda pneu
\ufffd Variações na força radial a raio constante em geral
tomam a forma da próxima figura.
\ufffd A magnitude pico a pico da força é chamada
\u201cvariação da força composta\u201d.
\ufffd A característica da força pode ser descrita em
maiores detalhes pela amplitude dos harmônicos da
qual esta é composta. Isto é através da
Transformada de Fourier, a composição do sinal
como uma série de ondas seno na freqüência
fundamental e cada múltiplo de freqüência pode ser
determinado.
Conjunto roda pneu
\ufffd A amplitude de cada harmônico em geral é o
parâmetro de maior interesse.
\ufffd O primeiro harmônico da variação da força radial
tende a ser menor que o composto, e os harmônicos
de ordem mais alta tendem a diminuir em
magnitude.
\ufffd Para pneus de carros de passageiros este
decréscimo mostrou ser da ordem de trinta por
cento.
\ufffd A excentridade do cubo da roda pode ainda
contribuir para variações na força radial.
Conjunto roda pneu
Conjunto roda pneu
\ufffd Os vários harmônicos das não uniformidades radiais
no conjunto roda/pneu são funcionalmente
equivalentes à imperfeições na forma como
mostrado na figura.
Conjunto roda pneu
\ufffd Variações na força de tração advém de não
uniformidades dimensionais e de rigidez causadas
por dois efeitos.
\ufffd Considerando uma roda excêntrica, mesmo a baixas
velocidades o eixo pode rolar para cima e para baixo
pela variação no raio do conjunto da roda.
\ufffd Sendo assim, uma força longitudinal é envolvida e
pode-se verificar uma variação na força de tração.
\ufffd Esta magnitude vai depender da carga e da
magnitude da excentricidade, no entanto, independe
da velocidade.
Conjunto roda pneu
Conjunto roda pneu
\ufffd Por outro lado, em altas velocidades a roda deve
acelerar e desacelerar no curso de uma revolução por
causa da variação do raio.
\ufffd Assim, uma força de tração no solo, portanto no cubo da
roda, deve aparecer de forma a produzir aceleração.
\ufffd A magnitude da força será dependente das
propriedades da rigidez longitudinal do pneu e do
momento de inércia rotacional da roda.
\ufffd Adicionalmente, a magnitude da força de tração provinda
deste mecanismo irá variar com a velocidade, já que a
aceleração varia com a velocidade, geralmente
crescendo de um fator 5 no intervalo de velocidades de 5
a 60 mph.
Conjunto roda pneu
\ufffd Portanto, a variação da força de tração no pneu ou
no conjunto roda/pneu só pode ser medida de forma
válida em altas velocidades, e as propriedades de
inércia rotacional do conjunto da roda deve ser
ajustado precisamente aos veículos atuais
Conjunto roda pneu
\ufffd Variações nas forças laterais advém de não
uniformidades no pneu, mas não podem ser
diretamente relacionadas a efeitos laterais na roda
ou nos componentes do cubo da roda.
\ufffd Tendem a ser independentes da velocidade, assim
medidas das magnitudes da força a velocidades
baixas são também válidas para altas velocidades.
\ufffd Variações laterais de primeira ordem nas rodas e
pneus, ou na forma em que são montados podem
causar oscilações.
\ufffd Isso afeta o balanceamento dinâmico do conjunto.
Excitações pela transmissão
\ufffd A terceira maior fonte de excitação do veículo provém da
rotação da transmissão.
\ufffd Enquanto a transmissão é considerada como sendo tudo
o que liga o motor às rodas, o conjunto
motor/transmissão será tratado separadamente nesta
discussão.
\ufffd A transmissão consiste nos seguintes componentes: eixo
de transmissão, redução de engrenagem e diferencial no
eixo de tração e os semi-eixos de ligação às rodas.
\ufffd De todos estes componentes o eixo de transmissão tem
o maior potencial de excitar vibrações de percurso.
Excitações pela transmissão
\ufffd O veículo é excitado pelo desbalanceamento de
massa do eixo de transmissão e momentos
impostos devido a angulações nas juntas universais
do tipo cruzado.
Excitações pela transmissão
\ufffd O desbalanceamento da massa no eixo de
transmissão pode ser resultado da combinação de
qualquer um dos cinco fatores seguintes:
1. Assimetria das partes giratórias
2. O eixo pode estar descentralizado nos seus
suportes
3. O eixo pode não estar reto.
4. Folgas pode permitir ao eixo girar fora do seu
centro
5. O eixo é um corpo elástico que pode se deformar
Motor
\ufffd O motor é a fonte primária de potência de um
veículo.
\ufffd O fato dele girar e aplicar um torque à transmissão
abre a possibilidade de que ele possa ser também
uma fonte de excitação vibratória ao veículo.
\ufffd E ainda, a massa do motor combinada com a da
transmissão é uma parte substancial do chassis,
que, usado de forma correta pode atuar como um
absorsor de vibrações.
Motor
Percepção do \u201cRide\u201d
\ufffd \u201cRide\u201d (conforto) é uma percepção subjetiva,
normalmente associada ao nível de conforto
experimentado durante uma viagem em um veículo.
\ufffd Em um sentido mais amplo é o produto cumulativo
de uma série de fatores.
\ufffd As vibrações táteis transmitidas ao corpo do
passageiro através do assento e às mãos e pés são
os fatores mais comumente associados ao percurso.
Percepção do \u201cRide\u201d
\ufffd De forma geral, é difícil separar a influência de
vibrações acústicas (ruído) na percepção do
percurso, especialmente pelo fato dos tipos e níveis
de ruído são altamente correlacionados com outras
vibrações do veículo.
\ufffd Vale ressaltar ainda, que o conforto