Dimensionamento e projeto de pinça e disco de freio aplicados à um veículo fora de estrada Baja SAE

Abstract

O sistema de freio é extremamente crítico para qualquer tipo de veículo pois deve garantir, além de uma operação confiável, a segurança dos ocupantes. Especificamente para os veículos do tipo baja, protótipos projetados e fabricados para competição fora de estrada, os componentes precisam ser selecionados para cumprir requisitos específicos de projeto com a menor adição de massa possível ao protótipo. Neste trabalho um sistema de freio à disco é dimensionado a partir do equacionamento quase-estático do veículo e de dados de entrada provenientes do protótipo atual da equipe. São apresentadas as hipóteses assumidas para simplificação do equacionamento assim como a seleção de itens padrão de mercado como pastilhas de freio e vedações. Os componentes disco e pinça são projetados em SolidWorks e avaliados em dois materiais propostos para cada. Para seleção dos materiais e validação do projeto são realizadas análises de esforços mecânicos utilizando o software Ansys Workbench. São apresentados os resultados de tensão equivalente de Von-Mises, deslocamento, coeficiente de segurança e redução de massa em comparação ao protótipo de 2019. São apresentados também o memorial de cálculo em planilhas de Excel e os desenhos de fabricação e montagem.

The brake system is extremely critical for any type of vehicle as it must guarantee occupant safety in addition to reliable operation. Specifically for baja vehicles, prototypes designed and manufactured for competition, components need to be selected to meet specific design requirements with the least possible mass addition to the prototype. In this monography, a disk brake system is dimensioned based on the almost-static equations of the vehicle and input data from the team’s current prototype. The hypotheses assumed for simplifying the equations are presented, as well as the selection of standard market items such as brake pads and seals. The disk and caliper components are designed in SolidWorks and evaluated in two materials proposed for each. For the selection of materials and validation of the project, mechanical stress analyzes are performed using the Ansys Workbench software. The results of Von-Mises equivalent stress, maximum deformation, safety coefficient and mass reduction in comparison to the prototype of 2019 are presented. The calculation memorial in Excel spreadsheets and the manufacturing and assembly drawings are also presented.