Desenvolvimento de uma manga de eixo para um veículo off-road

Resumo

De acordo com Seward (2014, p.154), a manga de eixo é o principal componente estrutural que suporta os braços de direção, pinça de freio e transmite todas as forças da roda para os membros de suspensão. O trabalho visa expor a evolução e o novo desenvolvimento dessa peça do sistema de suspensão dianteira do protótipo CB#20 do tipo mini baja SAE (Society of Automotive Engineers). Segundo a SAE BRASIL (2019), o veículo deve atender as exigências de mercado, assim como proporcionar características que lhe permitam trafegar, em diversos terrenos, com máximo desempenho e eficiência nas condições de manobrabilidade, velocidade, segurança e conforto. Desse modo, o planejamento de uma nova manga de eixo deve levar em consideração uma adequada relação entre resistência e massa, atentando-se ao custo total e o dimensionamento da ponta de eixo que se associa a peça, tendo como cuidado primordial a sua fixação, além da disposição e, consequentemente, empacotamento do sistema. Tudo isso aliado a uma configuração de suspensão e direção que conceda o bom funcionamento, com a finalidade de garantir a capacidade para transpor obstáculos e uma excelente dirigibilidade. Posteriormente à definição de objetivos e metas, e com o intuito de alcançá-los, a metodologia e o planejamento se deram através de cálculos teóricos, definição de parâmetros, análise de diferentes geometrias e sua definição, seleção de materiais, dimensionamento estrutural, simulações computacionais utilizando o método dos elementos finitos, além de uma análise comparativa com o projeto anterior e, por último, a validação. Vale-se citar a importância da aplicação de softwares no decorrer das etapas previamente citadas, como o SolidWorks, do tipo CAD (Computer Aided Design), para o desenvolvimento preciso de desenhos e modelagem tridimensional, bem como o Ansys Mechanical, do tipo CAE (Computer Aided Engineering), para simulações e avaliações estáticas dos componentes. Tendo em vista a conclusão do desenvolvimento da peça, o mesmo apresentou resultados coerentes com suas metas, ao ponto de superar o alvo de redução de massa em relação à peça antiga, fato muito devido à mudança de material do SAE 1020 para o Alumínio 7075-T6. Pode-se citar, também, a boa distribuição de esforços, analisada estaticamente pelo modelo de simulação, reforçada pela implementação de cisalhamento duplo na fixação do terminal superior e por um maior coeficiente de segurança do sistema, garantindo uma maior confiabilidade. Dessa maneira, por fim, conclui-se que os objetivos principais foram atingidos satisfatoriamente, evidenciando uma evolução e otimização em relação ao projeto anterior, embora ainda se ressalte a necessidade de testes tanto em campo com o veículo quanto à necessidade de avaliação e estudo para verificar a efetiva validação.