Desenvolvimento de um chassi para utilização em veículos de baixo custo

Abstract

A presente dissertação que pretende contribuir para projetos bem-sucedidos na área de veículos de baixo custo, tem como objetivo principal projetar, analisar e conceber uma estrutura tubular que funcione como chassi e suporte dos principais componentes de um automóvel inserido na categoria de quadriciclo pesado. Esta categoria obriga a uma segurança ativa e passiva enquadrada no transporte de dois ou quatro passageiros a uma velocidade autorizada em vias limitadas, sendo necessário que a estrutura disponha de uma rigidez compatível com os padrões de segurança para tais vias e velocidades de circulação. A preocupação ambiente, a finitude do petróleo, o custo de vida e a procura por novas soluções impulsionaram a procura de soluções de mais baixo custo. Esta tese corrobora a ideia, após pesquisa e estudo alargado, de que a utilização de chassis tubulares de perfil múltiplo são uma solução fiável, sobretudo quando se procuram custos de fabrico, mão de obra e de produção reduzidos. Foi inicialmente proposto um chassi totalmente tubular, sobre o qual se procurou efetuar o máximo possível de testes, que envolvessem a submissão da estrutura a cargas de flexão, de torção, assim como a vários impactos. Por forma a serem cumpridos os objetivos estabelecidos: custo, sustentabilidade / ecologia e segurança, determinou-se que a melhor solução, seria a introdução do veículo na categoria de quadriciclo pesado, dada a facilidade com que seria possível cumprir estes mesmos objetivos. Para tal foi necessário pesquisar toda a legislação referente a esta categoria de veículos, vindo a ser determinado um conjunto de incoerências no chassi inicialmente proposto. A implicação anterior associada ao conhecimento adquirido com os testes efetuados permitiu que fosse realizada uma nova proposta para o chassi, todavia não totalmente constituída por perfis circulares. O recurso atempado ao software de simulação veio demonstrar claras vantagens sobre o cálculo manual, ao nível do tempo e da viabilidade dos resultados, ainda assim efetua-se a demonstração do processo de cálculo. Deste modo os resultados apresentados neste documento, apenas se referem aqueles obtidos com recurso ao software Abaqus.

This thesis aims to contribute for succeeded frame designs in the field of low cost small utility vehicles. The frame is a vehicle subset having a role of primary importance, not only with the capability of fixing additional elements that are essential for a safe and comfortable run (as the engine, suspension elements, passenger seat and driving instruments) and, not less important, ensuring the highest passive safety for the category of the vehicle in discussion. The environment preservation concerns allied with the predictable oil shortage in a relatively close future push the development of environment friendly vehicles via lightweight, low cost and small size designs, so contributing in a first approach of the subject for effective projects in the more agreeable urban mobility and preservation of a health and sustainable environment. The vehicle frame was designed with advanced commercial software (as Abaqus) so that a high rank of accuracy and design for safety and reliability could be achieved. Analytical calculations, though didactic and promoting a good insight for a former approach to estimate design dimensions, is quite time consuming for the high number of unknows the problem should deal with. Automatic computational tasks revealed the right choice for successive iterations of the calculation assigned to each component in order to achieve the ideal stiffness / mass ratio.