Orientador: Douglas Eduardo Zampieri / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:15:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iezzo_Robson_M.pdf: 14243942 bytes, checksum: 83221821a509c9fb6d274ca3cca67895 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho é realizado o desenvolvimento de um sistema de suspensão semi-ativo adaptativo com baixo custo de implementação, quando comparado aos sistemas semi-ativos atualmente disponíveis no mercado. Para isto, foi caracterizado um sistema de amortecimento passivo variável controlado remotamente (com dispositivo seletivo alocado no painel do veículo), o qual está atualmente em desenvolvimento pela empresa. A arquitetura desse sistema, prevendo atuadores eletrônicos e central eletrônica de processamento com interface e coleta de informações da rede CAN, foi concebida para, através da definição de uma lógica de controle, transformá-lo em um sistema de suspensão semi-ativo com custo competitivo. Procedeu-se investigando e estabelecendo parâmetros de controle e sinais existentes nos subsistemas dos veículos modernos para alimentação de uma lógica matricial de controle. Identificados os sinais possíveis de se utilizar na alimentação dessas matrizes, foram realizadas diversas simulações em software de dinâmica veicular para verificação dos parâmetros de controle definidos, assim como do comportamento dinâmico do veículo, com o objetivo de otimizar o compromisso entre conforto e estabilidade. Com base neste processo, foram estabelecidas matrizes lógicas de comando aos amortecedores eletrônicos as quais, através da identificação do nível dos parâmetros recebidos do veículo e da atitude do motorista ao volante, definem automaticamente qual a melhor curva de amortecimento a ser empregada, dentro de um universo discreto de curvas, para uma dada condição de utilização do veículo. O resultado deste trabalho busca viabilizar a aplicação de sistemas inteligentes de suspensão no mercado automobilístico nacional, o qual é atualmente composto em 100% por sistemas de suspensão passivos. / Abstract: This work is dedicated to develop an adaptive semi-active suspension system at a low cost of implementation, when compared to semi-active systems currently available. For that was characterized a passive damping system variable remotely controlled (with a selective device allocated on the panel of the vehicle), which is currently under development by the company. The architecture of this system, providing electronic actuators and electronic control unit interface and gathering information from the CAN network was designed for, by setting a control logic, transform it into a semi-active suspension system at a competitive cost. The work proceeded investigating and establishing parameters and existing signals in the subsystems of modern vehicles to feed a logical matrix of control. Identified the possible signals available to using on the mentioned matrix, several simulations were carried out in a vehicle dynamics software in order to check the applicability of those control parameters defined, as well as the dynamic behavior of the vehicle with the goal of optimizing the balance between ride and handling. Based on this process were established a set of logical matrix to command the electronic dampers which, by identifying the level of the parameters received from the vehicle and the attitude of the driver at the steering wheel, define automatically the best damping curve to be used, within an universe of discrete curves, for a given driving condition. The result of this work aims to become viable the application of intelligent suspension systems in domestic automotive market which is nowadays composed by 100% of passive suspension systems. / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Airton Nabarrete / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:07:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Selim_AndreBaroni_M.pdf: 8247651 bytes, checksum: 306a914d67d3207fb1d8f193b3bf7bd2 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho visa estudar a influência do balanceador de massas e das forças de inércia dos componentes internos móveis do motor na dinâmica do motor de combustão interna apoiado sobre amortecedores de vibrações. Para o estudo da influência do balanceador de massas, diversas análises experimentais foram realizadas com um motor em dinamômetro. Chegam-se nas conclusões através da comparação dos deslocamentos medidos do motor com e sem balanceador de massas. Para que a influência das forças de inércia dos componentes internos móveis do motor fosse estudada, um modelo matemático foi criado. Neste modelo consideram-se as forças vindas dos componentes internos móveis atuando em um corpo rígido, neste caso o bloco do motor, apoiado sobre quatro amortecedores de vibrações com seis graus de liberdade. Variam-se dados construtivos como massas e geometria dos componentes internos móveis do motor observando a sua influência sobre o comportamento dinâmico do motor de combustão interna. A validação deste modelo matemático ocorre por meio da comparação de seus resultados com os resultados reais observados nas análises experimentais / Abstract: This work aims at studying the influence of mass balancer and inertia forces coming from engine internal components on internal combustion engine dynamics supported by vibration dampers. For mass balancer study several experimental analyses were performed with a dynamometer. The conclusions are obtained by comparison between measured engine displacements with and without mass balancer. To study the influence of inertia forces from engine internal components, a mathematical model was developed. In this model the inertia forces act on a rigid body, the engine crankcase, supported by four vibration dampers and with six degrees of freedom. Some modifications are made on engine internal components such as mass and geometry observing what is their influence on internal combustion engine dynamics. The mathematical model is validated by comparison against experimental analyses / Mestrado / Dinâmica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emerson Bertaglia de Paula.pdf: 2673349 bytes, checksum: 7ced38cf4db0e9c40ec1a57cbdf6bf07 (MD5) Previous issue date: 2014-02-13 / Universidade Presbiteriana Mackenzie / McPherson shock absorber is a metallic structure that is used to link body to wheels of vehicles, most part of shock absorbers are produced using carbon steel low alloy of medium strength, because in this way it has a lowest cost. Due to the continuous change of market requirement, it is necessary that it be created an alternative to performance improvement and reduce fuel consumption and one possibility, it is reduce the weight of shock absorbers. There are many type of materials, metallic and no metallic that can reduce the weigh, however, dual phase steel shows an interesting alternative to substitute carbon steels, because dual phase steel does not change or demand new investments to current production process. Dual-phase steel has high mechanical properties that allow significant weight reductions. In this study there is a comparison between carbon steel and dual-phase steels, performed with current loads case used for approve McPherson shock absorbers and components. Components of shock absorber was analyzed by analytical and finite element methods. Result of this study showed that it is possible use dual-phase steel with a weight reduction of 10% to 24% for each component studied and a reduction of 7,23% for strut shock absorber. / Amortecedores McPherson são estruturas metálicas que servem de ligação entre a carroceria e as rodas do veículo e a grande maioria dos amortecedores produzidos mundialmente utilizam aço carbono de baixa liga e média resistência, pois desta forma apresentam um menor custo. Com as contínuas mudanças das exigências do mercado consumidor, é necessário que seja apresentado uma alternativa para a redução de massa dos amortecedores, pois somente desta forma tem-se um melhor desempenho com uma redução no consumo de combustíveis. Há diversos tipos de materiais metálicos e não metálicos que podem proporcionar esta redução de massa, porém o aço dual-phase apresenta uma interessante alternativa para substituição dos aços carbono, pois não gera modificações e investimentos significativos no atual processo produtivo. O aço dual-phase possui elevadas propriedades mecânicas possibilitando reduções significativas de massa. Neste estudo foi realizado um comparativo entre os aços carbono e o aço dual-phase em condições de carregamento normalmente utilizada para aprovação dos amortecedores McPherson. Os componentes estudados, foram analisados pelos métodos analítico e de elementos finitos, o resultado deste estudo mostra que é possível utilizar o aço dual-phase com uma redução de massa de 10% a 24% para cada componente estudado e uma redução no amortecedor estrutural de 7,23%.

O tema do conforto na automobilística é bastante extenso e possuidor de muitas interpretações. A ideia central deste trabalho é definir e direcionar alguns métricos para que, durante as fases de conceituação e desenvolvimento de um veículo, seja possível ter um direcional de definição de componentes e atributos veiculares de modo a facilitar o direcionamento dos atributos no programa veicular, e assim atingir suas necessidades. Como exemplo empregado, é empregado um veículo de plataforma tipo B em desenvolvimento por uma montadora, o qual teve as molas de suspensão definidas e rigidezes laterais de eixos com base em material técnico interno equivalente aos estudos apresentados neste trabalho. É adotada uma abordagem inicialmente empírica conforme os primeiros estudos de suspensões independentes realizados neste continente, depois o trabalho é complementado com exigências de normas especificas para vibrações (ISO2361, ISO5008, BS6055) de modo a caracterizar energia vibracional e a interpretação pelo ser humano. Porém como hoje em dia as suspensões automotivas são muito mais complexas, existem componentes específicos para as várias condições de solicitação, deste modo a análise é limitada a situações de ride (conforto) primário e handling (dirigibilidade) em situações de sublimite na faixa linear (cerca de 0,5 g). Como conclusão dos estudos, é possível ter em um veículo atributos de estabilidade sem necessariamente prejudicar o conforto, pois sendo definidos corretamente os componentes elásticos da dinâmica vertical para situações estacionárias e de ride primário, é definido seu equilíbrio estacionário e assim não é necessário comprometimento dos atributos de outros componentes para compensar alguma deficiência existente. / The range of assumptions for ride comfort is considered very wide in the automotive world and they can assume lots of possible interpretations. The central idea in this work is define and manage some metrics that, during the concept and development phases of a vehicular program, be possible to follow a better direction for the attributes development and so reach the program targets. As the example in this work, a B platform typical vehicle is used and it is under development in a carmaker, its suspension springs and axle roll stiffness were setup with technical information similar to the ones presented in this work. The initial approach is empiric as occurred with the first independent suspension system studies in this continent and in the sequence, the work is complemented with standards for vibrational issues (ISO2361, ISO5008, BS6055), after this, finally how the vibrational energy is defined and perceived by human beings. The automotive suspensions of current days are very complex and there are lots of specific components to do a specific work, so the analysis are limited to primary ride and sub limit handling (up to 0,5 g). As conclusion, its possible setup a car that is comfortable and stable in the same time, since the elastic components for the vertical dynamics and steady state conditions are correctly set, so its correct balance is reached and no other components attributes are compromised to compensate any deficiency.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This thesis presents the design methodology, the construction of a prototype and the experimental validation of an active vibration damper witch is controlled by a piezoelectric actuator. The proposed device has two flexible metallic bellows connected to a rigid reservoir filled with a viscous fluid. When one of the bellows is connected to a vibrating structure a periodic flow passes through a variable internal orifice and the damping effect is produced. The size of the orifice is adjusted by a piezoelectric control system that positions the conical core into a conical cavity. The damper device finite element computational model was developed considering that the valve body is rigid and that the fluid - structure iteration occurs between the fluid and the flexible bellows. This model is discretized using a lagrangean-eulrian formulation. The actuator has a closed flexible metallic structure that amplifies the displacement produced by an internally mounted stack of piezoelectric ceramic layers, and it is also modeled by the finite element method. The damper prototype was built and experimental tests using impulsive and harmonic excitations were conducted to determine its dynamic behavior and also to validate the developed computational models. The simulation and experimental results are compared by curves that relate the damping coefficient with the size of the orifice. Reduced dynamical models are proposed to represent the behavior of the damper device with fixed and variable orifice sizes. A local classic PID controller for the piezoelectric actuator was design to assure that the valve core assume the correct position, providing the commanded damping coefficient. The damper device was applied to a vibration system that represents the model of a quarter-car vehicle. One on-off controller and another fuzzy controller were design to control the vibrations of the vehicle equipped with the proposed active damper. Experimental tests shown that the damping coefficient values, commanded by the global controller, were achieved in time intervals lesser than 10 milliseconds. These results demonstrate the very good performance of the proposed damper device. / Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de projeto, a construção de um protótipo e a validação experimental de um amortecedor ativo de vibrações controlado por um atuador piezelétrico. O dispositivo proposto contém um circuito hidráulico constituído por dois foles metálicos flexíveis conectados a um reservatório rígido cheio com um fluido viscoso. Quando um dos foles é conectado a uma estrutura vibratória um fluxo de fluido é forçado através de um orifício variável, produzindo o efeito de amortecimento. O tamanho do orifício é ajustado por um sistema piezelétrico de controle que posiciona um obturador cônico numa cavidade cônica. O amortecedor é modelado pela técnica dos elementos finitos considerando que o corpo da válvula rígido e que existe interação entre o fluido interno e a estrutura flexível dos foles. Este modelo é discretizado utilizando uma formulação Lagrangeana Euleriana. O atuador, composto por uma estrutura metálica flexível que amplifica o deslocamento produzido por uma pilha de cerâmicas piezelétricas, também é modelado pela técnica dos elementos finitos. Foi construído um protótipo do amortecedor e realizados ensaios experimentais com excitações impulsivas e harmônicas, para determinar o comportamento dinâmico e para validar os modelos computacionais desenvolvidos. A relação entre o tamanho do orifício e a correspondente força de amortecimento produzida é obtida tanto a partir de simulações feitas com o modelo computacional, como através de ensaios com o protótipo, para valores do tamanho do orifício fixos e variáveis. Propõe-se o uso de modelos dinâmicos reduzidos para representar a dinâmica do amortecedor. Para garantir que o atuador piezelétrico posicione corretamente o obturador da válvula, foi incorporado ao amortecedor um controlador local clássico tipo PID. O amortecedor ativo foi aplicado a um sistema vibratório que representa o modelo de um quarto de um automóvel. Desenvolveu-se projeto de um controlador liga - desliga e de um controlador fuzzy para controlar a vibração do veículo equipado com o amortecedor ativo. Testes experimentais mostraram que as alterações no valor do coeficiente de amortecimento da suspensão, comandadas pelo controlador global, foram realizadas em tempos inferiores a 10 milisegundos, indicando excelente desempenho do amortecedor proposto. / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-26Bitstream added on 2014-06-13T19:55:33Z : No. of bitstreams: 1 galavotti_tv_me_ilha.pdf: 4073080 bytes, checksum: 0605ef5edb68c7bc2b71f8c976c0fe09 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado bastante interesse no desenvolvimento de novas técnicas para o controle de vibrações. O objetivo principal é atribuir valores aceitáveis das amplitudes de vibrações nos sistemas, garantindo um bom funcionamento dos mesmos e evitando falhas que provoquem paradas abruptas, mostrando-se uma área científica muito importante e que aproxima vários campos da engenharia moderna. Atualmente essa tecnologia é crescente e grande investimento tem sido aplicado no seu desenvolvimento. Este trabalho apresenta resultados obtidos para técnicas ativas e semi-ativas de controle de vibrações, considerando que as modificações estruturais são provenientes da alteração da rigidez e amortecimento. Utiliza-se para essa análise, Amortecedores Ativos Controlados por Atuadores Piezelétricos, denominados em inglês por Piezoelectric Friction Damper (PFD). A aplicação da metodologia é realizada em máquinas rotativas modeladas pelo Método dos Elementos Finitos e em um protótipo projetado e construído em laboratório. Os resultados procuram atenuar os níveis de vibrações e demonstram a viabilidade da aplicação de PFDs em estruturas. / Nowadays industries have shown great interest in developing new techniques for vibration control. The target is getting acceptable values of the amplitudes of vibrations in systems, ensuring proper working order avoiding failures. This is a scientific area of very important and approach fields of modern engineering. Currently this technology is growing and large investments has been applied in its development. This paper presents results obtained for active and semi-active techniques vibration control, where the structural changes are from the modification of stiffness and damping. It is used for this analysis a system known by Piezoelectric Friction Damper (PFD). The methodology was applied in rotating machines modeled by finite element method and in a prototype designed and built in the laboratory. The results try to mitigate the vibration levels and demonstrate the feasibility of applying PFDs in rotating machine.

O tema do conforto na automobilística é bastante extenso e possuidor de muitas interpretações. A ideia central deste trabalho é definir e direcionar alguns métricos para que, durante as fases de conceituação e desenvolvimento de um veículo, seja possível ter um direcional de definição de componentes e atributos veiculares de modo a facilitar o direcionamento dos atributos no programa veicular, e assim atingir suas necessidades. Como exemplo empregado, é empregado um veículo de plataforma tipo B em desenvolvimento por uma montadora, o qual teve as molas de suspensão definidas e rigidezes laterais de eixos com base em material técnico interno equivalente aos estudos apresentados neste trabalho. É adotada uma abordagem inicialmente empírica conforme os primeiros estudos de suspensões independentes realizados neste continente, depois o trabalho é complementado com exigências de normas especificas para vibrações (ISO2361, ISO5008, BS6055) de modo a caracterizar energia vibracional e a interpretação pelo ser humano. Porém como hoje em dia as suspensões automotivas são muito mais complexas, existem componentes específicos para as várias condições de solicitação, deste modo a análise é limitada a situações de ride (conforto) primário e handling (dirigibilidade) em situações de sublimite na faixa linear (cerca de 0,5 g). Como conclusão dos estudos, é possível ter em um veículo atributos de estabilidade sem necessariamente prejudicar o conforto, pois sendo definidos corretamente os componentes elásticos da dinâmica vertical para situações estacionárias e de ride primário, é definido seu equilíbrio estacionário e assim não é necessário comprometimento dos atributos de outros componentes para compensar alguma deficiência existente. / The range of assumptions for ride comfort is considered very wide in the automotive world and they can assume lots of possible interpretations. The central idea in this work is define and manage some metrics that, during the concept and development phases of a vehicular program, be possible to follow a better direction for the attributes development and so reach the program targets. As the example in this work, a B platform typical vehicle is used and it is under development in a carmaker, its suspension springs and axle roll stiffness were setup with technical information similar to the ones presented in this work. The initial approach is empiric as occurred with the first independent suspension system studies in this continent and in the sequence, the work is complemented with standards for vibrational issues (ISO2361, ISO5008, BS6055), after this, finally how the vibrational energy is defined and perceived by human beings. The automotive suspensions of current days are very complex and there are lots of specific components to do a specific work, so the analysis are limited to primary ride and sub limit handling (up to 0,5 g). As conclusion, its possible setup a car that is comfortable and stable in the same time, since the elastic components for the vertical dynamics and steady state conditions are correctly set, so its correct balance is reached and no other components attributes are compromised to compensate any deficiency.