Seleção de materiais e manufatura no desenvolvimento de uma caixa de redução para veículo Fórmula SAE

Abstract

O crescimento da tecnologia aplicada a indústria automotiva vem proporcionando alternativas e soluções para as diferentes áreas do setor. Todo projeto busca novos recursos que proporcionem o aperfeiçoamento das máquinas e processos. Com intuito de realizar um projeto integrado com uso de ferramentas para o desenvolvimento de componentes, surgiu a necessidade da concepção, seleção de materiais, manufatura e análise dos componentes de uma caixa de redução para um veículo Fórmula SAE. Os veículos FSAE são produzidos por estudantes de graduação e/ou mestrado com o objetivo de desenvolver tecnologias nos setores da mecânica, elétrica, automotiva, produção, entre outros. No projeto da caixa de redução, buscou-se analisar os métodos e critérios de seleção de materiais e manufatura dos componentes que integram esse produto, a fim de determinar a escolha do material mais apropriado para cada componente, assim como analisar a viabilidade e escolha dos adequados processos de fabricação dos respectivos componentes. A caixa de redução possui elementos de máquinas como eixos e par de engrenagens que transmitem o torque ao veículo, chavetas, flanges, arruelas, fixadores e rolamentos, além da carcaça que desempenha papel importante de fixação de componentes e armazenagem de óleo lubrificante. Por meio deste trabalho verificou-se a assertividade dos métodos utilizados para a seleção dos materiais e manufatura, indicando falhas e melhorias para o projeto. O resultado da seleção dos materiais e manufatura dos elementos serviu para a fabricação da caixa de redução aplicada ao protótipo de veículo elétrico FC-E1-WEG da equipe Fórmula CEM da UFSC Joinville que participou da 15º competição Fórmula SAE BRASIL em novembro de 2018.

The growth of technology applied to the automotive industry has been providing alternatives and solutions for different areas of the industry. Every project seeks new resources that provide the perfection of machines and processes. In order to carry out an integrated design that using tools for component development, the need arose for the design, material selection, manufacture and component analysis of a reduction box for a Formula SAE vehicle. FSAE vehicles are produced by undergraduate and/or graduate students with the aim of developing technology in the mechanical, electrical, automotive, production, and other sectors. In the design of the reduction box, we tried to analyze the methods and criteria of material selection and manufacture of the components that integrate this product, in order to determine the choice of the most appropriate material for each component, as well as to analyze the feasibility and choice of the components. The reduction box has machine elements such as shafts and gear pairs that transmit torque to the vehicle, keys, flanges, washers, fasteners and bearings, as well as the casing which will play an important role in fixing components and storing lubricating oil. Through this work it was verified the assertiveness of the methods used for the selection of materials and manufacture, indicating flaws and improvements for the project. The result of the selection of materials and the manufacture of the elements was used to making the reduction box applied to the prototype electric vehicle FC-E1-WEG of the Formula CEM team of UFSC Joinville that participated in the 15th Formula SAE BRASIL competition in November 2018.