1 multipart xF8FF 2 Ex5-g-06

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    PMR 2370 – ELEMENTOS DE MÁQUINAS

    10/2006

    ASSUMA AS HIPÓTESES QUE JULGAR CONVENIENTES, EXPLICITANDO-AS.

Dimensione as molas da suspensão traseira de um utilitário, sabendo que optou-se pelo uso de molas em lâmina (flexão) com as seguintes condição de utilização:

a. Carga Máxima do eixo traseiro: 20000 N (veículo com carga máxima)

b. Carga Mínima do eixo traseiro: 4000 N (veículo sem carga útil)

c. Variação da altura do solo com carga máxima: 100 mm

d. Vida em fadiga infinita

e. O material utilizado tem características dadas pelo gráfico abaixo:

Podemos modelar a suspensão como se houvesse um engastamento no eixo e metade da carga no eixo estivesse aplicada no pivô fixo da suspensão, como se a mola fosse uma viga engastada em flexão:

Onde Fmáx = 5000N

a. Cálculo das forças média e alternada:

Supondo que metade da carga está em cada roda temos:

Fa = (5000 – 1000)/2 = 2000 N e Fm = (5000 + 1000)/2 = 3000 N

Logo Fa/Fm = 2/3 = 0,67 que será a relação entre a e m. Do gráfico do material:

Logo a tensão alternada máxima para vida infinita em fadiga vale: a = 530 N

Para uma viga engastada em flexão temos:

a = (6.Fa.l)/bh2 = 12000.l / bh2= 530.106 => bh2 = 22,6.10-6 l

Neste ponto fica claro que temos 3 variáveis geométrica a serem definidas: b, h e l.

Por consideração práticas vamos assumir que a espessura das lâminas será de 7mm. Caso este valor resulte em valores de b e l inadequados será necessário realizar mais iterações.

Assim => b= 0,46.l

A constante elástica da suspensão vale: kT = 3000/100 = 30N/mm

Como modelamos a suspensão como 02 molas engastadas no eixo, kT = k1 + k2 e k1 = k2 = k = 15 N/mm

k= (E.b.h3)/6.l3 , com b = 0,46.l => l = 598 mm e b= 275 mm

Para a hipótese de mesma tensão na mola, seu formato será:

Dividindo a mola em 5 lâminas de mesma largura, teremos: bm = 55 mm, o que leva a uma geometria aceitável.

Assim, o feixe de molas da suspensão traseira do veículo terá :

Comprimento: 1196 mm

Largura: 55 mm

Altura máxima (na fixação no eixo traseiro): 35 mm (5 x 7 mm)

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