Este trabalho apresenta o desenvolvimento das fases de projeto informacional e preliminar para sistemas de freios por atrito, com aplicação em veículos urbanos de baixo custo. O desenvolvimento de projetos de sistemas de freios mecânicos, em veículos com baixa ou nenhuma emissão de poluentes e elevada eficiência depende fortemente do sistema de controle, condições de dirigibilidade, e principalmente das soluções para o sistema de geração e armazenagem de energia. A indústria automotiva constantemente promove a inserção de novas tecnologias, em componentes e sistemas automotivos. Porém, tanto as concepções, quanto as alterações são muitas vezes sigilosas ou/e protegidas por patentes. Nesse sentido foi desenvolvido um procedimento, para o projeto de freios mecânicos, a partir de ferramentas de metodologia de projeto. Durante o projeto informacional, que incorpora as análises de viabilidade técnica e econômica foi feita uma extração de características, cujo objetivo foi identificar os itens mais importantes em um sistema de freios, a partir da visão do usuário final. Para essa etapa foi utilizada a primeira matriz do QFD (Quality Function Deployment), ou matriz da qualidade do projeto. A região dessa matriz denominada \"matriz de contradições\" antecipa possíveis problemas técnicos, que deverão ser solucionados durante o projeto conceitual, ou durante a modelagem ou otimização no projeto preliminar. A concepção inovativa de um sistema de freios depende de um conjunto de variáveis, que inclui o espaço disponível de montagem ou envelope de trabalho, condições estáticas e dinâmicas da massa do veículo em funcionamento, até a forma de propulsão e geração de energia do veículo. A partir dessa visão, foi desenvolvido um programa de apoio ao projeto de freios automotivos dentro da visão de elementos de máquinas e estimativas com modelo simplificado, do perfil de temperatura do elemento de atrito durante a frenagem, com futura aplicação em veículos híbridos. O programa foi orientado por técnicas de metodologia de projeto, uma vez que veículos urbanos comerciais podem ser classificados como \"bens de consumo\". / This work presents the development of the informational and preliminary design phases to friction brakes applied to urban vehicles of low cost. The design development of the brake systems for vehicles with less or zero pollutants emissions, with high efficiency depends strongly of the control systems, dirigibility conditions and mainly of the solutions to the power generation and storage system. The automotive industries often promote the insertion of new technologies to mechanical parts and electromechanically systems. However, the concepts and the improvements are oftentimes secrets or sheltered by patents. In this way is developed a procedure for design mechanical brakes from design methodology techniques. From the informational design, that include the technical and economical feasibilities, it was made the technical informational extraction, whose objective it was to identify the characteristics more important to a brake system from costumer view. In this phase, the first matrix of QFD (Quality Function Deployment) or design quality matrix was developed. The superior matrix called \"Contradiction Matrix\" brings technical problems that will be resolved during the conceptual or preliminary design phases. The innovative conception of a brake system depends on a set of variables and parameters that include considerations about work envelope, static and dynamic conditions of the vehicle and as example, the propulsion and power generation of the system. As result of the design view it was developed a support program for design of the friction brakes considering the machine elements approach and using a simplified model it is possible to estimate of the temperature profile in the friction material during brake process, considering future applications in hybrid vehicles. The program was oriented by design methodology techniques to support the decision-making, once that the urban vehicles mentioned in this work can be classified as \"consumer good\".

Este trabalho apresenta o desenvolvimento das fases de projeto informacional e preliminar para sistemas de freios por atrito, com aplicação em veículos urbanos de baixo custo. O desenvolvimento de projetos de sistemas de freios mecânicos, em veículos com baixa ou nenhuma emissão de poluentes e elevada eficiência depende fortemente do sistema de controle, condições de dirigibilidade, e principalmente das soluções para o sistema de geração e armazenagem de energia. A indústria automotiva constantemente promove a inserção de novas tecnologias, em componentes e sistemas automotivos. Porém, tanto as concepções, quanto as alterações são muitas vezes sigilosas ou/e protegidas por patentes. Nesse sentido foi desenvolvido um procedimento, para o projeto de freios mecânicos, a partir de ferramentas de metodologia de projeto. Durante o projeto informacional, que incorpora as análises de viabilidade técnica e econômica foi feita uma extração de características, cujo objetivo foi identificar os itens mais importantes em um sistema de freios, a partir da visão do usuário final. Para essa etapa foi utilizada a primeira matriz do QFD (Quality Function Deployment), ou matriz da qualidade do projeto. A região dessa matriz denominada \"matriz de contradições\" antecipa possíveis problemas técnicos, que deverão ser solucionados durante o projeto conceitual, ou durante a modelagem ou otimização no projeto preliminar. A concepção inovativa de um sistema de freios depende de um conjunto de variáveis, que inclui o espaço disponível de montagem ou envelope de trabalho, condições estáticas e dinâmicas da massa do veículo em funcionamento, até a forma de propulsão e geração de energia do veículo. A partir dessa visão, foi desenvolvido um programa de apoio ao projeto de freios automotivos dentro da visão de elementos de máquinas e estimativas com modelo simplificado, do perfil de temperatura do elemento de atrito durante a frenagem, com futura aplicação em veículos híbridos. O programa foi orientado por técnicas de metodologia de projeto, uma vez que veículos urbanos comerciais podem ser classificados como \"bens de consumo\". / This work presents the development of the informational and preliminary design phases to friction brakes applied to urban vehicles of low cost. The design development of the brake systems for vehicles with less or zero pollutants emissions, with high efficiency depends strongly of the control systems, dirigibility conditions and mainly of the solutions to the power generation and storage system. The automotive industries often promote the insertion of new technologies to mechanical parts and electromechanically systems. However, the concepts and the improvements are oftentimes secrets or sheltered by patents. In this way is developed a procedure for design mechanical brakes from design methodology techniques. From the informational design, that include the technical and economical feasibilities, it was made the technical informational extraction, whose objective it was to identify the characteristics more important to a brake system from costumer view. In this phase, the first matrix of QFD (Quality Function Deployment) or design quality matrix was developed. The superior matrix called \"Contradiction Matrix\" brings technical problems that will be resolved during the conceptual or preliminary design phases. The innovative conception of a brake system depends on a set of variables and parameters that include considerations about work envelope, static and dynamic conditions of the vehicle and as example, the propulsion and power generation of the system. As result of the design view it was developed a support program for design of the friction brakes considering the machine elements approach and using a simplified model it is possible to estimate of the temperature profile in the friction material during brake process, considering future applications in hybrid vehicles. The program was oriented by design methodology techniques to support the decision-making, once that the urban vehicles mentioned in this work can be classified as \"consumer good\".

O objetivo desse trabalho é apresentar o desenvolvimento de modelos numéricos baseados no método dos elementos finitos, para investigar o comportamento termoelástico, de um freio a tambor utilizado em veículos pesados. O acoplamento de fenômenos físicos e mecânicos durante o processo de frenagem é uma etapa fundamental para o projeto com foco em confiabilidade. A identificação de falhas potenciais decorrentes dos diferentes processos de frenagens, ainda na fase do projeto preliminar, permite o desenvolvimento de projetos mais robustos, incluindo reduções de tempo e nos custos de ensaios experimentais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um modelo computacional baseado no comportamento termoelástico dos principais elementos mecânicos de um freio a tambor envolvidos no processo de frenagem. Foram consideradas três condições principais de análise: estática de corpos rígidos, estática de corpos flexíveis e dinâmica em regime permanente com corpos flexíveis. O objetivo é investigar e estimar valores de pressão de contato, cargas resultantes nos apoios, bem como obter o gradiente de temperatura e tensão devido à carga térmica em regiões de interesse. Essa análise pode melhorar o entendimento dos fenômenos envolvidos nos diferentes processos de frenagens, auxiliando as tomadas de decisões técnicas, principalmente na antecipação de falhas prematuras relacionadas com fadiga térmica e desgaste adesivo. / This work presents the development of a numerical model based on thermoelastic behavior of a drum brake applied to heavy vehicles. The coupling of physics and mechanical phenomena during the braking process represents an important phase in the design vehicle systems. The identification of potential failures during the braking processes, considering the preliminary design phase gives robustness to the design. This characteristic allows reducing the time and cost of experimental set-up. This work presents the development and preliminary results of a numerical model based on thermal-elastic behavior of an automotive drum brake. It was considered three main conditions for the analysis: rigid bodies statics, flexible bodies statics and flexible bodies steady state dynamic analysis. The main objective of this study is investigate and estimate the relationship between the design parameters, as strain, stress as well thermal loads and temperature gradient, in conditions of static and quasi-static steady state regime. The estimative of these parameters to support the technical decisions related to reliability design, mainly to anticipate failures arising to thermal fatigue and adhesive wear.

O objetivo desse trabalho é apresentar o desenvolvimento de modelos numéricos baseados no método dos elementos finitos, para investigar o comportamento termoelástico, de um freio a tambor utilizado em veículos pesados. O acoplamento de fenômenos físicos e mecânicos durante o processo de frenagem é uma etapa fundamental para o projeto com foco em confiabilidade. A identificação de falhas potenciais decorrentes dos diferentes processos de frenagens, ainda na fase do projeto preliminar, permite o desenvolvimento de projetos mais robustos, incluindo reduções de tempo e nos custos de ensaios experimentais. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e implementação de um modelo computacional baseado no comportamento termoelástico dos principais elementos mecânicos de um freio a tambor envolvidos no processo de frenagem. Foram consideradas três condições principais de análise: estática de corpos rígidos, estática de corpos flexíveis e dinâmica em regime permanente com corpos flexíveis. O objetivo é investigar e estimar valores de pressão de contato, cargas resultantes nos apoios, bem como obter o gradiente de temperatura e tensão devido à carga térmica em regiões de interesse. Essa análise pode melhorar o entendimento dos fenômenos envolvidos nos diferentes processos de frenagens, auxiliando as tomadas de decisões técnicas, principalmente na antecipação de falhas prematuras relacionadas com fadiga térmica e desgaste adesivo. / This work presents the development of a numerical model based on thermoelastic behavior of a drum brake applied to heavy vehicles. The coupling of physics and mechanical phenomena during the braking process represents an important phase in the design vehicle systems. The identification of potential failures during the braking processes, considering the preliminary design phase gives robustness to the design. This characteristic allows reducing the time and cost of experimental set-up. This work presents the development and preliminary results of a numerical model based on thermal-elastic behavior of an automotive drum brake. It was considered three main conditions for the analysis: rigid bodies statics, flexible bodies statics and flexible bodies steady state dynamic analysis. The main objective of this study is investigate and estimate the relationship between the design parameters, as strain, stress as well thermal loads and temperature gradient, in conditions of static and quasi-static steady state regime. The estimative of these parameters to support the technical decisions related to reliability design, mainly to anticipate failures arising to thermal fatigue and adhesive wear.