Tcc - dimensionamento de freios a disco para aplicação automobilística

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CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA
DISCIPLINA PROJETO FINAL II



DIMENSIONAMENTO DE FREIOS A DISCO PARA APLICAÇÃO AUTOMOBILÍSTICA

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

CURITIBA
2010


DIMENSIONAMENTO DE FREIOS A DISCO PARA APLICAÇÃO AUTOMOBILÍSTICA



Monografia apresentada à disciplina Projeto Final II, do Curso de Engenharia Industrial Mecânica da UniversidadeTecnológica Federal do Paraná, Campus Curitiba, como requisito parcial para aprovação.

Orientador: Prof.

CURITIBA
2010
TERMO DE ENCAMINHAMENTO


Orientador: Prof.

Curitiba, 17 de Novembro de 2010.

RESUMO
Um item obrigatório em todos os veículos automotivos é o freio, pois sua função de frenagem em uso normal e deemergência faz parte do sistema de segurança dos ocupantes desses carros. Dessa forma é necessário um dimensionamento adequado do sistema de freio levando em consideração todos os parâmetros envolvidos na construção e utilização de um veículo. Nota-se uma carência no estudo detalhado desse tema na grade curricular do curso de Engenharia Industrial Mecânica da UTFPR. Igualmente consta-se a falta deinformações para o dimensionamento de sistemas de freios nos projetos BAJA e Fórmula SAE da UTFPR. Assim neste trabalho foi apresentada uma metodologia de dimensionamento de freios a disco e gerado um programa de computador que realiza esse dimensionamento e outros cálculos relevantes. Para isso foi realizada uma revisão bibliográfica desse conteúdo e estudos de caso focando principalmente os protótiposdo BAJA e formula SAE. Com os resultados obtidos foi possível confirmar os dados obtidos na teoria com a prática. Além disso, a possibilidade de realizar uma série de cálculos rapidamente utilizando o programa de computador, alcançou os objetivos propostos deste projeto.

Palavras-chave: Freio. Dimensionamento. Metodologia. Programa de computador.
SUMÁRIO
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 11
1.1Contexto 12
1.2 Problema 12
1.3 Objetivos 13
1.4 Justificativa 13
1.5 Conteúdo do trabalho 13
2 METODOLOGIA 14
2.1 Descrição da metodologia 14
2.2 Justificativa da metodologia 14
2.3 Produtos do projeto 15
2.4 Etapas do projeto 15
2.5 Cronograma 18
3 fundamentação teórica 20
3.1 Sistemas de frenagem automotiva 23
3.2 Análise do Acionamento do Sistema Hidráulico 273.2.1 Ganho de força por via hidráulica. 30
3.2.2 Interface pastilha/disco. 32
3.2.3 Interface pneu / solo. 33
3.3 Reta real da distribuição das forças de frenagem promovidas pelo sistema hidráulico: 35
3.4 Mecânica da frenagem 37
3.4.1 Força de frenagem, contrário ao movimento de translação do veículo. 37
3.4.2 Resistência Aerodinâmica 44
3.4.3 Resistência ao arrasto 463.4.4 Força de sustentação aerodinâmica (força de levantamento para veículos) 49
3.4.5 Resistência ao Rolamento 50
3.4.6 Resistência ao Aclive 53
3.5 Curva ideal de distribuição de forcas generalizadas durante a frenagem 56
3.6 Gráfico da distribuição das forças de frenagem nos eixos dianteiros e traseiros: 62
3.7 Relação entre a curva real versus ideal: 64
4 Resultados 664.1 Desenvolvimento do Algoritmo. 66
4.2 Programa 69
4.2.1 Apresentação do programa 70
5 CONCLUSÕES 100
REFERÊNCIA 101

LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Cilindro-mestre do BAJA 2010 UTFPR 16
Figura 2.2 - Pedal do BAJA 2010 UTFPR 17
Figura 2.3 - Disco de freio do BAJA 2010 UTFPR. 18
Figura 3.1 Diagrama de corpo livre do pneu em contato com a pista 21
Figura 3.2 Sistema de freio atambor [BOSCH, 2010] 23
Figura 3.3 Visão geral do sistema de frenagem [LAWRENCE,1997] 24
Figura 3.4 Pedal de freio 24
Figura 3.5 Cilindro-mestre [BOSCH, 2010] 25
Figura 3.6 Pinça e disco de freio [BOSCH, 2010] 25
Figura 3.7 Disco de freio [BOSCH, 2010] 26
Figura 3.8 Pastilhas de freio [BOSCH, 2010] 26
Figura 3.9 Diagrama de corpo livre do pedal 27
Figura 3.10 Razão de...
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