Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-15T04:12:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347276.pdf: 3480535 bytes, checksum: 7ba8759f03771d6c09a854aa91b4ad89 (MD5) Previous issue date: 2017 / Nesta tese é apresentado um novo conceito de sistema híbrido veicular. O sistema proposto é composto por um sistema hidráulico integrado a um sistema pneumático, que possibilita a transformação da energia de frenagens de veículos comerciais em energia potencial, armazenada na forma de gás comprimido. Diferentemente dos atuais sistemas híbridos-hidráulicos, que são destinados para aplicações no trânsito urbano, o conceito de veículo híbrido apresentado acrescenta a capacidade de recuperar a energia potencial liberada durante os períodos de translado em pistas descendentes de rodovias. A quantidade de energia recuperada pode exceder em mais de dez vezes à quantidade de energia atualmente armazenada nos acumuladores hidráulicos. O emprego do sistema pneumático viabiliza que esta energia seja utilizada nos dispositivos auxiliares do próprio veículo e amplia as opções de uso do ar comprimido, uma vez que a quantidade de energia que pode ser regenerada excede à requerida por estes periféricos. Para avaliar o sistema, foi desenvolvido um modelo matemático do veículo híbrido utilizando a ferramenta MATLAB®/ SIMULINK. Um aparato experimental, em escala de 1:20, foi construído como prova de conceito para obtenção de dados, análise sistêmica e validação dos modelos. Com o propósito de controlar o veículo sob diferentes condições de tráfego foi desenvolvido um sistema de supervisão e controle, a partir do qual os diversos subsistemas são controlados discreta e/ou analogicamente em cinco modos de operação. Adicionalmente, é feita a análise das condições de trabalho do sistema pneumático a fim de avaliar os principais parâmetros de projeto que influenciam na eficiência do compressor e sistema de armazenamento. Desta análise, foi gerado um procedimento que auxilia no dimensionamento do compressor baseado no ganho de energia do veículo por meio da hibridização. Os resultados mostram que é possível recuperar uma quantidade de energia acima de 10 MJ quando o veículo trafega por longas distâncias em declive. A quantidade de energia recuperada, bem com a eficiência do sistema híbrido depende de vários fatores, como a inclinação da rodovia, a distância percorrida, a velocidade e a carga do veículo. Nesse sentido, a aplicação do ar comprimido para suprir o consumo dos dispositivos auxiliares pode tornar o veículo autossuficiente neste item e ainda proporcionar uma redução do consumo de combustível, entre 3 e 5 % nas rodovias e entre 8 e 20%, no trânsito urbano.<br> / Abstract : In this thesis is presented a new concept of hybrid system for commercial vehicles. The proposed system consists of a hydraulic system integrated with a pneumatic system, which enables the energy of braking of medium and heavy vehicles to be transformed into useful potential energy stored in the form of compressed gas. Unlike current hybrid-hydraulic solutions, which are intended for applications in urban traffic, the hybrid vehicle presented herein adds the capacity to recover the energy available during the periods of courses on downhill runways. The amount of energy recovered can exceed by more than ten times the amount of energy currently stored in the hydraulic accumulators. The use of the pneumatic system allows this energy to be used in the auxiliary devices of the vehicle and extends the options of use of the compressed air, since the amount of energy that can be regenerated exceeds the required by these devices. To evaluate the system, a mathematical model of the hybrid vehicle was developed using the MATLAB®/SIMULINK platform. An experimental apparatus in scale approximately of 1:20 was built as proof of concept for data collection, systemic analysis and model validation. In order to control the vehicle under different traffic conditions, a supervisory and control system was developed, from which the various subsystems are controlled in five modes of operation. In addition, the operational conditions of the pneumatic system were analyzed to evaluate the main design parameters that influence the efficiency of the hybrid system. From this analysis, a procedure was developed in order to assist the selection of the air compressor, which is based on the expectation of energy gain by hybridization. The results show that it is possible to recover an amount of energy above 10 MJ when the vehicle travels for long distances on slope. The quantity of the recovered energy and the efficiency of the hybrid system depends on several factors, such as highway slope, distance traveled, speed and load of the vehicle. In this way, its application as a source of compressed air can make the vehicle self-sufficient in this regard and still provide a reduction in fuel consumption, between 3 and 5 % on highways and between 8 and 20 % in urban traffic.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T01:55:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 223421.pdf: 2966395 bytes, checksum: a91e4b0be8f4f50692182d17fc2d9f4f (MD5) / Este trabalho propõe uma metodologia híbrida experimental-numérica para a análise estrutural de chassis de veículos comerciais. A característica híbrida do método proposto se dá pela utilização de ensaios experimentais para calibrar e validar modelos numéricos. O diferencial em relação a outros trabalhos está na realização dos ensaios experimentais apenas nos pontos de maior incerteza do chassi. A metodologia foi aplicada a um veículo comercial de 8500 kg de peso bruto total. O método de elementos finitos foi utilizado para resolver o modelo numérico do veículo, o qual foi construído em elementos de viga. Seguindo indicações da literatura, foram utilizados elementos de viga com sete graus de liberdade; três deslocamentos, três rotações e o empenamento (warping). As dimensões e as características técnicas do veículo foram obtidas junto à empresa fabricante, que colaborou com este trabalho. Os resultados numéricos foram comparados com medições experimentais das deformações no chassi com o veículo em condições críticas de uso. A comparação foi feita a partir de espectros de densidade de potência das deformações experimentais e das calculadas numericamente. Pôde-se observar que os espectros experimentais e numéricos obtidos foram semelhantes em amplitude, porém diferentes na forma. Acredita-se que esta diferença se deva a falta de um detalhamento maior, no modelo numérico, dos componentes do veículo ligados ao chassi. Na confecção do modelo alguns componentes foram desconsiderados e outros não foram perfeitamente modelados. No entanto, os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para um trabalho acadêmico e tem-se a certeza de que eles poderiam ser melhorados com um refinamento do método. This work proposes a hybrid experimental-numeric methodology, aiming to the structural analysis on commercial vehicles. The hybrid pattern is given by the use of experimental tests to calibrate and validate numeric models. When compared with the existing bibliography, the main difference of this work is the use of dynamic experimental tests to calibrate very specific points of doubt on the numeric (computational) model. The methodology was applied to a commercial vehicle with 8500 kg total weight. The Finite Element Method (FEM) was applied to solve the numeric model of the vehicle, built on beam elements with seven degrees of freedom (three translations, three rotations and the warping). The manufacturer gave the dimensions and all the technical information of the vehicle. The numerical results were compared with experimental strain measures of the vehicle's chassis under critical conditions of use. The experimental and the numerical results were compared using Power Spectrum Density (PSD) graphs. The curves showed similar amplitudes but a different shape. It is believed that these differences are due to the roughness of the model, mainly the support components of the vehicle as the engine, gearbox, cabin, etc. Some minor components were simply not included in the whole model and the others were not well refined. However, the final results achieved were considered satisfactory for an academic work. It is strongly believed that better results could be achieved with a more developed method and model.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-25T17:19:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 301076.pdf: 20917129 bytes, checksum: 01a8535b1667febba3faf0b59332849b (MD5) / O presente trabalho objetiva apresentar os estudos efetuados com dados provenientes de fontes de informações de volumes de tráfego e pesagens da Rodovia Presidente Dutra, BR-116 no trecho de ligação entre as cidades de São Paulo e Rio de Janeiro. Para tanto, foram analisados os dados obtidos por contagens feitas no ano de 2009 em analisadores de tráfego, que são laços indutores, distribuídos ao longo da rodovia, volumes de veículos comerciais contados nas seis praças de pedágio durante o período de 1997 a 2009 classificados por número de eixos, dados provenientes de duas balanças dinâmicas em um período de três meses com pesagens classificadas por eixo. Dados a respeito de áreas de aplicação de carga foram obtidos em atividade de campo, assim como cronometragem de tempo de percurso de veículos comerciais em condições de trechos em rampas, realizada na Serra das Araras. Todos os dados foram avaliados de maneira a caracterizar o comportamento da frota, determinar fatores de tráfego como tipo de veículos, cargas totais e por eixos, pressão de inflação de pneus, áreas de contato entre pneu e pavimento e velocidades de deslocamento, que concorrem à obtenção dos parâmetros de análise de estruturas de pavimento. Dentre os resultados obtidos, destaca-se a distribuição de cargas por eixo e por tipo de veículo, evidenciando as faixas de cargas que são praticadas para cada situação. Os estudos revelaram porcentagens significativas na ordem de 30% de eixos pesados acima da carga máxima legal e abaixo do limite adicionado da tolerância de 7,5% permitida. Os dados provenientes dos analisadores de trafego mostram que, de maneira geral, os veículos comerciais compõem em torno de 32% da frota circulante e destes veículos, aproximadamente 75% dos veículos comerciais trafegam na faixa mais carregada. Os dados de área de contato entre pneu e pavimento e cronometragem dos tempos de percurso em rampas permitem análises mais aprofundadas de estruturas de pavimento, considerando-se simulações e análises termoviscoelásticas, evidenciando a aplicação dos parâmetros obtidos nesta pesquisa. Os dados foram concedidos pela Companhia de Concessões Rodoviárias - CCR Novadutra, portanto tratam de uma frota volumosa que quase não apresenta sazonalidades anuais geralmente observadas pelos escoamentos de produções agrícolas / This research aims to present studies done with data provided by information sources related to traffic volume and vehicles weight from Presidente Dutra Highway, BR-116, wich connects São Paulo City and Rio de Janeiro City. It has been taken data from analyzers devices with magnetic loops all highway long for 2009, data collection from six tool boots during the period from 1996 to 2009, three mouths data from two weight-in- motion stations with values sorted by axles. Data related to contact area of tire and pavement and timing of heavy trucks passing by places with steep grade has been done at Serra das Araras in Rio de Janeiro State. All data were evaluated in order to characterize the behavior of the fleet, to determine traffic factors such as type of vehicle, total loads and axles, tire inflation pressure, contact area between tire and pavement and travel speeds, needed as parameters obtained for structure pavement analysis. Among the obtained results, there is the distribution of axle loads and by type of vehicle, showing the ranges of loads that are applied to each situation. The studies revealed significant percentages of around 30% of axle with loads over maximum legal load limit permitted and under the limit added to 7.5% tolerance allowed. Data from traffic analyzers show, in general, that commercial vehicles sum about 32% of fleet vehicles, and approximately 75% of commercial vehicles traveling in the heavy traffic lane. Tire contact area between tire and pavement and timing at steep grade make possible to analyze pavement structures deeply, considering thermoviscoelastics simulations and analysis, highlighting obtained parameters in this research. Data collect had been provided by CCR NovaDutra and it is a very big sample with a huge traffic volume and with almost insignificant annual seasonality from harvest production transport

Orientador: Antônio Wagner Forti / Banca: Bruno Chaves Franco / Banca: Carlos Alberto Chaves / Resumo: Este trabalho compara qualitativamente sete métodos de modularização, com o objetivo de escolher e aplicar aqueles que melhor se adaptam ao projeto piloto de modularização de uma suspensão traseira a ar para caminhões e ônibus. Dentre os métodos estudados, os métodos MFD (Modular Function Deployment) e DSM (Design Structure Matrix) foram escolhidos, basicamente em função de possuírem: aplicação prática, repetibilidade dos resultados, softwares disponíveis e facilidade de organização dos dados. O método DSM serviu de base para gerar os primeiros possíveis módulos e simplificar o problema dos inicias 44 componentes para 26, simplesmente com uma visão funcional e técnica. O MFD foi utilizado principalmente para estruturar o processo de modularização e atender aos requisitos dos clientes e estratégias do negócio. Os resultados apresentados pelos dois métodos foram analisados de forma detalhada e indicaram a formação de sete módulos, que foram obtidos tanto diretamente dos métodos DSM e MFD, quanto da combinação de ambos. Ficou evidente, através dos resultados alcançados, que a utilização conjunta desses dois métodos, juntamente com a análise criteriosa dos resultados no desenvolvimento do produto aumentou consideravelmente a eficiência do processo de modularização / Abstract: This work presents and compares qualitatively seven modularization methods, in order to choose and apply those that best suits for a rear air suspension modularization pilot project for trucks and buses. Among the methods studied, the MFD (Modular Function Deployment) and DSM (Design Structure Matrix) methods were mainly chosen on the basis that they present: practical application, repeatability, software availability and ease data organization. The DSM method was the basis to generate the first possible modules and simplify the problem from the initial 44 to 26 components, only with a functional and technical approach. The MFD was mainly used to structure the modularization process and meet the customer requirements and business strategies. The results shown by the two methods were analyzed in detail and resulted in the generation of seven modules, which were obtained either directly from DSM and MFD methods, or from the combination of both. It became evident, by the results achieved, that the combined use of these two methods, along with a careful analysis of the results on product development, greatly increased the modularization process efficiency / Mestre

Orientador: Franco Giuseppe Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gimenez_MarcosCarazatto_M.pdf: 5243564 bytes, checksum: f06980474419baf0ce942eb2ee5cccdf (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Essa dissertação trata da reestruturação de uma família de chassis de ônibus através da análise modular. A partir de um chassi já em produção, que foi a referência dessa análise, identifica-se a arquitetura da região do motor e seus periféricos, para a formação de um modelo que permite desenvolver novas periferias do motor derivadas do chassi de referência. Através do levantamento do estado da arte da modularidade, foi possível utilizar técnicas, métodos e ferramentas para agrupamento dos módulos, identificação das interfaces, quantificação da modularidade e avaliação de impactos nos módulos devido à inserção de novos módulos ou ajustes das condições de contorno. O resultado é a formação de novas periferias do motor com alto grau de comunização e padronização dos módulos, componentes e sistemas. As conseqüências da unificação das arquiteturas do produto para o projeto são a redução do tempo de desenvolvimento e aumento da confiabilidade do projeto. A origem desse trabalho deriva da necessidade que as montadoras têm de adaptarem seus portfólios de veículos a cada mudança de legislação ambiental. Nos últimos anos, o meio ambiente passou a ser o centro das atenções, refletindo em legislações cada vez mais desafiadoras no controle de emissões de gases danosos à atmosfera. O não atendimento às legislações acarretaria perda de mercado e conseqüente redução de lucros. Nesse cenário, o motor e os seus periféricos passam a ter uma atenção especial, pois depende deles o atendimento dos limites de emissões. Esse trabalho busca auxiliar na reconfiguração da periferia do motor através de um modelo exeqüível baseado na modularidade e que apresentou resultados satisfatórios / Abstract: This thesis describes the reorganization of a bus chassis family through the modular analysis. The reference of this analysis was a chassis already in production. As a first step, it is important to identify the needs and features of the engine and the peripheral components for the creation of the model which allows us to develop new engine peripheral components derived from the reference chassis. Analyzing the state of the art of the modularity, it was possible to apply techniques, methods and tools for grouping the modules, interface identification, modularity measurement and impact evaluation on the modules due to new modules development or boundary condition adjustments. The result is the development of new engine peripherical components with high degree of standardization of the modules, components and systems. The consequences of the standardization of the product architectures to the project are the development time reduction and higher reliability of the project. The origin of this work started due to the necessity that the auto-industry plants have to in order to adapt their vehicle variants for each new emission legislation. In the last years, the environment started to be the center of attention, reflecting in more challenging emission legislation, each time more restrict in relation to the emissions of gases to the atmosphere. The unfulfillment of the legislations would produce the effect of market loss and consequently profit reduction. In this scenario, the engine and peripheral components start to have a special attention, because it will depend on them to fulfill the emission limits. The goal of this work is to redesign the engine periphery by means of a feasible model based on modularization and which produced satisfactory results / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:52:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morello_MarceloGuimaraes_M.pdf: 1601336 bytes, checksum: 655c77577c3e8d4b8a3a47267a03ffa5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O trabalho tem como objetivo determinar a vida útil de componentes de veículos comerciais, e obter uma árvore de falha (Failure Tree Analyis-FTA) reduzida para caixas de câmbio. Nesta redução são utilizados modelos estatísticos de confiabilidade para ajustar os parâmetros dos componentes que geram falhas, sendo complementada com uma aplicação de planejamento fatorial com dois fatores, para se identificar os componentes mais sensíveis à variação dos parâmetros nas distribuições de confiabilidade. A árvore de falhas foi construída considerando os seguintes parâmetros: vida característica (a) e parâmetro de forma (b), para distribuição de Weibull, e para as distribuições Lognormal e Normal, vida média (µ) e desvio-padrão (s) para cada componente. Considerando os componentes mais críticos com a utilização da FTA, pode-se reduzir a árvore de falhas em relação ao número de componentes, em aproximadamente em 30%, facilitando o direcionamento de melhorias em função do aumento da confiabilidade do produto, neste caso, caixas de câmbio. Esse método pode ser ampliado a outros sistemas de um veículo, permitindo a modelagem estatística do sistema, para a identificação dos principais componentes que causam ou conduzem às falhas em determinadas quilometragens / Abstract: This work has the objective of assembling a reduced fault tree for sensitivity analysis applied to gearboxes in commercial vehicles. This reduction contains the study of the most representative statistical models for reliability evaluation of all components of the system that generate failures, being complemented with an application of factorial planning with two factors to identify the most sensible components to the variation of the parameters in the reliability distributions. Thus, fault tree was constructed from the factors: characteristic life (a) and parameters form (b) to Weibull distribution and life mean (µ) and standard deviation (s) to Normal and Lognormal distribution, for each component. With these techniques, the FTA can be reduced as well as the number of components around 30%, whose contributes directly in the improvement of the product¿s reliability, in this case, gearboxes. This method can be extended to other systems of a vehicle, allowing the statistical modeling of the system that can also contribute to the identification of the main components that are the cause or lead to the failures in specific kilometers / Mestrado / Mecanica dos Solidos e Projetos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jorge Muniz Junior / Coorientador: Cristian Andres Menares Benito / Banca: Roberto Marx / Banca: Valério Antonio Pamplona Salomon / Resumo: Empresas decidem aumentar seu portfólio de produtos como um caminho para melhorar competitividade, ampliar vendas, atingir novos segmentos de mercado e, com isso, lidam com problemas referentes à produção com maior variedade e volume. A análise da literatura recente evidencia oportunidades de pesquisa no melhor entendimento sobre flexibilidade sem perder de vista as necessidades do cliente, oferecer produtos personalizados, lidar com customização em massa e com a complexidade gerada. As implicações práticas também são relevantes para a competitividade industrial. O objetivo da pesquisa é analisar a flexibilidade em sistemas produtivos de alto volume de produção e alta variedade de produtos, típicas na produção de veículos comerciais. A análise envolve temas multidisciplinares relativos ao pensamento enxuto, agilidade e customização em massa. Baseado no algoritmo para decisão multi critério Incomplete Pairwise Comparison (IPC), adaptado do Processo Analítico Hierárquico (AHP), apresenta-se a avaliação dos fatores que influenciam flexibilidade na percepção dos Executivos e tomadores de decisão das diretorias de Produção, Logística, Qualidade, Finanças e Tecnologia da Informação. Registra-se como um resultado implícito a parceria Universidade-Empresa por meio do curso de Mestrado Profissional. O resultado organizacional desta pesquisa foi a criação de um instrumento de avaliação e priorização de projetos de melhoria para busca de flexibilidade da operação. Este instrumento foi validado no decorrer de sua aplicação no portfólio de projetos de melhoria para flexibilidade da montadora e atendeu às expectativas da montadora pesquisada / Abstract: Companies decide to increase their producto portfolios as a pathway to improve competitiviness, increase sales, reach new markets and, in this context, they deal with problems regarding a higher variety and volume production. The recent literature analyses indicates reasearch opportunities in order to improve the knowledge regarding flexibility taking into account customer's demands, customized products and how to deal with mass customaization and complexity management. Practical effects are also an important role regarding industrial competitivity. The objective of this research is to analyze the flexibility in production systems with high volume production and high products variety, components of commercial vehicles production systems. The analysis of this research involves multidisciplinary themes regarding lean thinking, agility and mass customization. Based on Incomplete Pairwise Comparison (IPC) multi criteria decision taking algorithm, adapted to Analytic Hierarchy Process (AHP), the research presents the factors that influence flexibility evaluation based on the managers and decision taking employees opinions from Production, Logistics, Finance, Quality and Information Technology departments of the studied company. The result of this research is a evaluation tool to analyze and prioritize projects in order to increase operational flexibility. This tool was evaluated during projects portfolio development and attended to the commercial vehicles manufacturing studied company / Mestre