bem  amigos da rede globo do flatout   estamos de volta com o project cars #102  o projeto e construçao do baja sae da equipe imperador utfpr   campus curitiba  quando o nosso ultimo post foi escrito  a 21ª competiçao nacional baja sae brasil  para a qual o nosso pc foi desenvolvido  ja havia ocorrido  foi a primeira competiçao do jaguara 8  o carro nos surpreendeu pelo bom desempenho dinamico logo de cara  que rendeu muita diversao no estacionamento de onibus da utfpr e diversos elogios do juiz da prova de conforto na competiçao   entretanto  nem tudo sao flores  ate a prova de suspension & traction tudo correu muito bem     [youtube id= qs2vxevr5vm  width= 620  height= 350 ]  prova de s&t da competiçao nacional   desculpem a qualidade digna da decada passada   o nosso alivio ao final da prova denota que ainda tinhamos muitas incertezas quanto ao nosso carro  no enduro  a corrida de 4h e prova principal do evento  essas incertezas infelizmente se confirmaram   logo nas primeiras voltas  tivemos uma correia do cvt arrebentada devido a superaquecimento  depois de substituir   e perder muito tempo devido a localizaçao do carro parado na pista   a correia fritou novamente apos algumas voltas  a soluçao veio com a ajuda dos nossos colegas da equipe ufmg baja sae  mais uma vez  muito obrigado  e parabens por representar o brasil no baja sae maryland   que nos emprestaram uma correia  e com a furaçao da proteçao do cvt para melhor refrigeraçao   engana se aquele que pensa que o sofrimento parou por ai  desde a montagem do carro  sabiamos que o calcanhar de aquiles do nosso carro era a caixa de direçao  alguns erros de projeto passaram batidos e  devido ao tempo curto entre o baja sul 2014 e o nacional 2015 para construir um carro inteiro do zero  tivemos diversos problemas de fabricaçao que acentuaram esses erros e resultaram na catastrofica falha da cremalheira   agora  uma pequena aula sobre comportamento mecanico dos materiais   95% das falhas de componentes mecanicos na industria   seja ela qual for   ocorrem por um fenomeno chamado fadiga  a fadiga ocorre quando um componente e submetido a carregamentos ciclicos  ou seja  um esforço que se repete periodicamente   seja este periodo regular ou nao  todos os componentes de um veiculo sao submetidos a este tipo de carregamento  ja que muitas vezes sao componentes que rotacionam  sao submetidos a inputs organicos  vindos do motorista ou ambiente  e expostos as excelentes condiçoes de nossas estradas   o grande problema da falha por fadiga e que ela ocorre de forma repentina e sem deformaçao plastica  o componente nao entorta  nao estica  nao da nenhum tipo de aviso que esta prestes a quebrar  a menos que se faça uma analise de fadiga   seja ela computacional ou real   e impossivel prever a falha da peça  a dificuldade de fazer uma analise computacional de fadiga e que o comportamento do componente na realidade e muito dependente do acabamento superficial e da quantidade de impurezas no material  qualquer reentrancia ou inclusao pode agir como um concentrador de tensoes e reduzir significativamente a vida do componente em fadiga   [youtube id= lhuclxbuv_e  width= 620  height= 350 ]  video sobre teste de fadiga  fim da aula sobre comportamento mecanico dos materiais  se voce nao dormiu ate aqui  vai entender porque a nossa cremalheira falhou   nossa cremalheira tinha roscas nas duas pontas  para fixaçao do braço de direçao  lembra dos concentradores de tensao  entao  uma rosca concentra tensoes de uma forma absurda  e certamente este fator foi determinante para a quebra durante a competiçao  alem disso  ela era feita de aluminio  que nao e um material conhecido por possuir boas propriedades de resistencia a fadiga  apesar de ser muito leve e ter um comportamento em carregamentos estaticos equivalente  ou as vezes superior  no caso do aluminio aeronautico que utilizamos  a alguns aços  foi um erro de projeto que infelizmente deixamos passar e nos custou uma colocaçao melhor  bem  nao estamos neste projeto para aprender  afinal   tudo isso nos motivou a fazer uma revisao completa do nosso projeto  e neste post vamos detalhar mais a fundo a participaçao da suspensao e direçao no desempenho de um baja sae  mas qual e mesmo o papel da suspensao e direçao em um baja     trecho do enduro no baja sae brasil 2015  como em qualquer veiculo  a suspensao  em conjunto com a direçao e a distribuiçao de peso  define o comportamento dinamico do baja  para nos  e ideal ter um carro sobreesterçante  ou seja  que saia de traseira  mesmo a baixas velocidades  alem disso  a capacidade de superar obstaculos deve ser excepcional  o que significa que a altura de rodagem  ground clearance  e o curso de suspensao devem ser bem generosos   em resumo  um baja deve ser capaz de fazer isso   [youtube id= inkcbfcnnpe  width= 620  height= 350 ]  e ainda dar umas traseiradas aqui e ali  de preferencia sem quebrar   mas como  vamos a receita de bolo    1 sistema  duplo a  na suspensao dianteira;  1 sistema de pinhao e cremalheira na direçao;  1 sistema multilink com 3 braços na traseira  4 pneus de quadriciclo;  muitos membros com pouco o que fazer nos finais de semana e menos juizo ainda   mas claro que comprar componentes de prateleira e aplicar no carro formando estes subsistemas seria muito facil  ou talvez nao   da nossa lista de componentes  somente pneus  rodas  rolamentos  amortecedores e parafusos sao comprados  o resto e todo fabricado por nos ou atraves de parcerias com nossos patrocinadores  novamente  somente desenhar varios componentes e rezar para que eles interajam bem quando montados ainda seria relativamente facil  assim  contamos com a ajuda da tecnologia para o pontape inicial  começamos nos baseando no modelo 3d da nossa estrutura tubular e entao utilizamos o software adams/car para definir a geometria de suspensao   pois bem  tanto a suspensao dianteira como a traseira começam como apenas alguns pontos aparentemente  jogados  num esboço de componentes no solidworks  apos isso  e hora de utilizar o adams para verificar se a posiçao destes pontos no espaço resulta numa geometria com comportamento que auxilie na obtençao das premissas de projeto  como e de se esperar  logo de cara e praticamente impossivel atingir a geometria otima   ai que a magica começa  um processo iterativo de alteraçao da posiçao dos pontos de fixaçao  acreditem  2 ou 3 milimetros podem ser a diferença entre sucesso e fracasso  ate chegar numa geometria com o balanço ideal de caracteristicas para entao começarmos a fase de desenho dos componentes em sua forma final   e nesta fase que temos que fazer o maior numero de concessoes  aquela geometria teoricamente perfeita pode ser impossivel de fabricar  ou  na melhor das hipoteses  terrivelmente cara  o braço de direçao pode bater no parafuso que fixa o amortecedor  os rolamentos esfericos do amortecedor podem nao ter liberdade o suficiente para suportar o curso que precisamos  etcetera  etcetera  etcetera    mas como diria jack  vamos por partes  começando pela suspensao dianteira  juntamente com a direçao  a receita e a seguinte  sistema tipo  duplo a  ou braços triangulares sobrepostos  como gostam de chamar aqui no flatout   a escolha desse tipo de suspensao se deve ao seu bom controle e possibilidades de ajuste de cambagem  bem como a maior facilidade de adaptaçao do sistema de direçao     suspensao dianteira tipo  duplo a  com conjunto mola amortecedor pneumatico fox float r  se fossemos detalhar tudo que foi levado em consideraçao ate chegar no conceito final  esse post teria umas 90 paginas  entao vamos focar somente nos pontos principais de projeto  no caso da dianteira  um dos quesitos que mais nos debruçamos foi o chamado bump steer  o bump steer e a variaçao de convergencia  que neste caso podemos chamar de esterçamento  da roda com o curso da suspensao  a presença do bump steer passa a uma sensaçao de imprecisao da direçao em curvas com terreno irregular  podendo levar a perda de controle  alem de induzir esforços prejudiciais aos componentes da suspensao e direçao   [youtube id= zimgoxa80ic  width= 620  height= 350 ]  video explicativo sobre o bump steer   como visto no video acima  com braços triangulares e braços de direçao de mesmo comprimento e paralelos entre si  o bump steer seria eliminado  mas teria como efeito colateral um aumento na variaçao de cambagem  diminuindo a area de contato pneu solo  e consequentemente a aderencia  falta de aderencia na dianteira resulta em subesterço em curvas  o que e justamente o que queremos evitar  entao  a soluçao e usar braços de comprimentos diferentes e brincar com a posiçao da caixa de direçao  em altura e posiçao longitudinal no carro  ate chegar numa curva na qual o bump steer e o minimo aceitavel   embora ainda existente  a principio parece um trabalho de adivinhaçao  mas apos alguma leitura e um pouco de pratica nos softwares e possivel perceber a relaçao entre as modificaçoes que se faz nas posiçoes dos compontes e o efeito na curva final   para construçao dos componentes da suspensao dianteira  utilizamos aluminio de classe aeronautica nas mangas de eixo e cubos de roda e barras sextavadas de aluminio para acionamento da direçao  os braços triangulares sao feitos de tubos de aço sae 1020  devido ao seu baixo custo e resistencia mecanica satisfatoria para a aplicaçao em questao  para a direçao  utilizamos um capsula de aluminio usinada em cnc  o pinhao e de aço sae 4340  fazendo par com a cremalheira  agora tambem de aço e nao mais com concentradores de tensao  alem disso  as peças do sistema de direçao sao submetidas a tratamento termico  martempera no pinhao e tempera por induçao na cremalheira  para minimizar o empenamento  visando conter o desgaste apos periodos prolongados de funcionamento     conjunto de suspensao e direçao sendo posto a prova  oficialmente  pela primeira vez na prova de conforto da competiçao nacional  na definiçao da geometria da suspensao traseira o papo e um pouco diferente  a variaçao de cambagem se torna um fator secundario  pois poderia retardar a saida de traseira do carro  aqui nosso foco e a definiçao do centro de rolagem e  quase que contraditoriamente  o roll steer  que e a variaçao de convergencia das rodas traseiras com o trabalho da suspensao em curvas   ao definir a posiçao do centro de rolagem da traseira  temos que ter em mente que ele deve ser mais alto que o da dianteira  isso acelera a transferencia de carga entre as rodas em curvas  fazendo que o limite de aderencia se aproxime para a roda exterior a curva  fazendo com que o carro deslize  a posiçao desse centro e dada pelo prolongamento dos eixos imaginarios dos braços da suspensao responsaveis pelo controle da trajetoria lateral da roda e do ponto de contato dos pneus com o solo   no caso da dianteira  pelos braços triangulares e de direçao  e na traseira  pelos camber links  alem de uma pequena parcela pelo trailing arm  braço principal da suspensao traseira  por este motivo  definir a altura do centro de rolagem de um sistema multilink e mais complicado que de um sistema duplo a  tornando primordial ter a ajuda de softwares como o adams/car no processo     definiçao do centro de rolagem numa suspensao duplo a  imagem  paul geithner  auskellian com  ja o papel do roll steer  numa traduçao literal  e induzir o esterçamento das rodas traseiras no sentido contrario ao das rodas dianteiras  resultando num aumento da agilidade em curvas de baixa velocidade   sim  a ideia e a mesma do porsche 911 gt3  a diferença e que o nosso sistema depende do curso da suspensao  ou seja  o  esterçamento  maximo das rodas traseiras   pouco menos de 2°   so se da quando as molas amortecedores externos a curva estao completamente comprimidos e os internos completamente estendidos  uma situaçao dificil de acontecer nas curvas fechadas que temos nas pistas que o baja enfrenta   no porsche  devido ao atuador eletrico  essa variaçao pode ser feita em qualquer etapa do curso da suspensao  alem da possibilidade de esterçar as rodas traseiras no mesmo sentido das dianteiras a altas velocidades  aumentando a estabilidade direcional   na traseira  a receita de construçao dos componentes e praticamente a mesma  trailing arm de aço 1020 tubular  barra estabilizadora tubular tambem de aço  camber links de aluminio sextavado e cubos de roda de aluminio aeronautico     suspensao traseira  trailing arm de aço sae 1020  camber links de aluminio e o onipresente fox float r  dessa vez na versao evol  ah  claro  os fox  o que muitos a primeira vista podem estranhar no nosso  e em varios outros  baja e a ausencia de molas recobrindo os amortecedores  na verdade elas estao la  so nao do jeito convencional  os fox float sao conjuntos mola amortecedor  o papel da mola e feito por uma camara de ar com pressao ajustavel  ate 150 psi   que fica na parte mais amarronzada que podemos ver na foto acima   por dentro dela passa a haste do amortecedor  cujo fluido e valvulas ficam na parte cinza  completando o conjunto  ainda ha a possibilidade do ajuste da velocidade de retorno dos amortecedores  o que diferencia os dianteiros dos traseiros  alem do comprimento  e a presença da camara evol nestes ultimos  que alimenta a camara principal proximo ao final do curso  prevenindo o fenomeno de  dar batente  e possivelmente danificar o conjunto   no entanto  por ser pneumatica  a mola dos fox float nao e linear  e sim progressiva  se voce se lembra das aulas de fisica do ensino medio  sabe que a força de uma mola comum e dada pela equaçao f = k x  onde k e uma constante e x e a deformaçao da mola  a diferença da mola pneumatica para uma mola comum e que este k nao e constante  assim  o grafico de força x deslocamento nao e uma reta  e sim isso aqui     curvas de força x deslocamento nao lineares de uma mola pneumatica  logicamente  isso adiciona mais uma as ja nao escassas variaveis de projeto  mas o beneficio de poder ajustar a pressao de acordo com as condiçoes do terreno e poder experimentar diversas configuraçoes ate encontrar a que mais se aproxima das condiçoes do modelo virtual acaba compensando o alto custo desses componentes  cerca de r$ 3 000 pelo par dianteiro e r$ 4 500 pelo par traseiro    enfim  amigos do flatout   e isso que queriamos compartilhar com voces  nosso projeto esta longe de ser concluido  e logo mais voces devem ver nossa cara de novo por aqui  ja estamos nos estagios avançados de fabricaçao do jaguara 9  a atualizaçao do j8 que devera correr em novembro  gostariamos de agradecer publicamente a todos os professores  integrantes  amigos  patrocinadores e ao fo  por nos permitirem a realizaçao desse projeto e contar um pouco mais dele para voces  aproveitamos tambem para divulgar nossa pagina no facebook  equipe imperador utfpr  curta e fique por dentro do nosso projeto  por hoje e so e ate mais   integrantes do subprojeto suspensao e direçao que colaboraram durante o projeto  alison siegel  carlos lira  eric tenius  iuri barros  marcus felix  matheus pimentel  natalha vasconcelos  tainara carloto e tiago araujo       por carlos lira  project cars #102