Projeto, comparação e análise de um eixo de transmissão composto para um automóvel

22 Junie 2024 Roberto Magalhães

Projeto, comparação e análise de um eixo de transmissão composto para um automóvel

Abstrato

Quase todos os automóveis (pelo menos aqueles que correspondem ao projeto com tração traseira e instalação de motor dianteiro) possuem eixos de transmissão.

A redução de peso do veio de transmissão pode ter um certo papel na redução geral de peso do veículo e é um objectivo altamente desejável, se puder ser alcançado sem aumento de custo e diminuição de qualidade e fiabilidade. É possível obter o projeto de um eixo de transmissão composto com menos peso para aumentar a primeira frequência natural do eixo e diminuir as tensões de flexão usando várias sequências de empilhamento. Ao fazer o mesmo, maximiza-se a transmissão de torque e as capacidades de flambagem torcional também são maximizadas. Este trabalho trata da substituição de um eixo de transmissão de aço convencional por eixos de transmissão de carbono de alta resistência para uma aplicação automotiva.

MODELO 3D DE EIXO HÉLICE CRIADO USANDO SOLIDWORKS

Um eixo de transmissão, também conhecido como eixo de hélice ou eixo cardan, é uma peça mecânica que transmite o torque gerado pelo motor de um veículo em força motriz utilizável para impulsionar o veículo. Agora, o eixo de aço de duas peças de um dia é usado principalmente como eixo de transmissão. O eixo de transmissão de aço de duas peças consiste em três juntas universais, um rolamento de suporte central e um suporte, o que aumenta o peso total de um veículo automotivo e diminui a eficiência de combustível. Este trabalho trata da substituição de eixos de transmissão convencionais de aço de duas peças por um eixo de transmissão de peça única de vidro E/composto epóxi para aplicação automotiva. Os requisitos básicos considerados aqui são deformação total, tensão e distribuição de deformações no modelo modificado do eixo da hélice. A análise também é repetida aplicando o aço estrutural normal que é o material usual para fabricação do eixo propulsor e os resultados obtidos são comparados. Os resultados obtidos neste estudo mostram que o modelo modificado é compacto e devido à utilização do componente Epóxi os dados obtidos são satisfatórios. Um eixo de transmissão completo composto híbrido de peça única é projetado usando um software de modelagem 3D chamado SOLIDWORKS 2016 e seu comportamento estrutural é analisado de maneira ideal usando um software de análise de elementos finitos chamado ANSYS WORKBENCH R 2016.

O objetivo principal do presente estudo é:

1. Modelagem do eixo de transmissão composto de carbono/epóxi de alta resistência usando ANSYS.

2. As análises estática e de flambagem devem ser realizadas no modelo de elementos finitos do eixo de transmissão composto de carbono/epóxi de alta resistência usando ANSYS.

3. Para investigar

a) As distribuições de tensão e deformação em eixos de transmissão compostos de carbono de alta resistência.

b) Calcule a redução de massa ao usar o Carbono de Alta Resistência.

Modelagem do implante e osso adjacente

O modelo 3D do eixo da hélice é feito usando Solidworks, que permite a automação do projeto e os processos de desenvolvimento de produtos e, assim, proporciona um projeto ideal. As principais dimensões do eixo da hélice consideradas para a presente análise são as seguintes: –

A. Eixo oco

I. Diâmetro externo do eixo oco = Diâmetro externo do eixo sólido

doh = 100mm,dih= 50mm K=dih/doh=0,5 L= 900mm

Modelo de elementos finitos

Para o presente estudo é utilizado o ANSYS Workbench 12.0. O modelo do eixo da hélice é importado para o Workbench. O modelo importado é mesclado usando elementos tetraédricos e hexaédricos.

Carregamento e condições de contorno

A condição de carga máxima para um eixo é a condição na qual o movimento do diferencial (roda) é interrompido e a caixa de engrenagens entra em ação. Portanto, estamos aplicando três condições de contorno, um momento de 350.000 Nm (sentido anti-horário), uma velocidade rotacional de 650 rad/s (sentido anti-horário) e uma extremidade fixa.