Trabalho Sobre O Dimensionamento de Um Quadro De Bicicleta Sujeito À Forças Estáticas
Por: edsonreistrab • 29/5/2023 • Trabalho acadêmico • 1.448 Palavras (6 Páginas) • 62 Visualizações
TRABALHO SOBRE O DIMENSIONAMENTODE UM QUADRO DE BICICLETA SUJEITO À FORÇAS ESTÁTICAS
Componentes do grupo:
Introdução
A bicicleta é batante popular em todas as partes do mundo pois pode ser utilizada em vários tipos de atividades, desde lazer, trabalho, competições, apresentações artisticas, etc. Parte da sociedade incentiva atualmente o aumento de seu uso para transporte pessoal, ao invéz de um carro ou moto por exemplo, pois é um veículo que não causa poluição e faz bem para a saúde. Estes e outros fatores contribuem para que o seu desenvolvimento técnico esteja em contante desenvolvimento pelos fabricantes, isso gera diversos tipos, modelos, formatos, pesos, etc, de bicicletas no mercado. Em uma rápida pesquisa na internet, de acordo com o site https://autoesporte.globo.com/ a bicicleta de produção mais cara do mundo é a BMC Masterpiece, com o preço de 18 mil euros, correspondendo a R$91.184,00 reais.
Trataremos nesse trabalho do projeto de um quadro de bicicleta, sendo este o principal componete da pois suporta os maiores esforços, por meio de uma análise estrutural estática. Este quadro estará submetido a uma força vertical simulando o peso do ciclista no selim. Também o consideraremos apoiado, sendo um apoio na ligação do quadro com a roda traseira, outro apoio na conexão do quadro e um terceiro na ligação do tubo da direção com o garfo dianteiro. Faremos uma análise em duas dimensões por ser um sistema simétrico, com o objetivo de descobrir os valores aceitáveis das dimensões dos componentes do quadro. O modelo da bicicleta analisada é a*********************( a definir) a seguir um esboço genérico de uma bicicleta (figura 1).
[pic 1]
figura 1-componentes de uma bicicleta.
Fonte: pequini (2000, P 4.1)
Desenvolvimento
Usamos o programa FTOOL para fornecer os diaframas necessários, ou seja, diagrams de momento fletor, força cortante e força normal.
Será usado um quadro de alumínio 1050 e como não foi possível descobrir através da literatura as dimensões da área da secão transversal, foi necessário uma decisão sobre ela baseado no diâmetro externo e um diâmetro interno conveniente de acordo com outros trabalhos analisados, Também foi feito uma adaptação da forma dos componentes para uma seção circular em todos os elementos, pois os cálculos para as seções reais seria mais difíceis. A nomenclatura dos componetes serão de acordo com a figura a seguir.
[pic 2]
Análise do dimensionamento do quadro de uma bicicleta
Serão usadas as fórmulas seguintes:
A = pi*(de2 – di2)/4 Ix= Iy = I = pi*(de4 – di4)/64 σN= Fn/A
m = d*V V = A*L
m=massa V= voloume L= comprimento A=área
I= momento de inércia
Dados do alumínio:
Tensão de escoamento: σe= 15 MPa (N/mm2)
Tensão de ruptura: σr= 55 MPa (N/mm2)
Módulo de elasticidade E= 700 MPa (N/mm2)
Densidade : d= 2698,9 Kg/m3
Dados obtidos em: Tabelas de medidas, pesos e informações técnicas - Shockmetais
- CÁLCULO DAS TENSÕES DEVIDO ÀS FORÇAS NORMAIS
As análises serão feitas de acordo com os resultados dos diagramas feitos pelo FTOOL em anexo.
Esboço da seção transversal de um eixo vazado:[pic 3]
- Análise do tubo superior.
Força normal de compressão : Fn = 0,4 kN.
de= 45 mm di= 43 mm L=420 mm
Usando esses dados e as fórmulas anteriores, temos :
A= 138,2 mm2
I = 3348,9 mm2
σN = 2,894 MPa
Portanto σN < σe o tubo está bem dimensionado.
V= 58*10-6 m3 portanto a massa desse elemento é m = 0,157 Kg
- Análise do tubo inferior.
Força normal de traç~~ao : Fn = 0,5 kN.
de= 55 mm di= 52 mm L=515 mm
Usando esses dados e as fórmulas anteriores, temos :
A= 252,1 mm2
I = 90272,1 mm2
σN = 1,983 MPa
Portanto σN < σe o tubo está bem dimensionado.
V= 129,8*10-6 m3 portanto a massa desse elemento é m = 0,350 Kg
- Análise do tubo do selim.
Força normal de compressão : Fn = 0,4 kN.
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