Exemplo das ferramentas: GD&T e Monte Carlo
Suspensão
Projeto de suspensão automotiva
Mais quilômetros com menos combustível e desgaste dos pneus.
Veja como:
O consumo de combustível e o desgaste dos pneus dependem da geometria da suspensão e dos amortecedores. As principais características da geometria da suspensão são os ângulos abaixo:
Estes ângulos precisam ser mantidos em todas as condições de trabalho.
Boas suspensões não são obra do acaso. Para projetá-las e preciso usar as tecnologias Cotagem Funcional, GD&T e Simulação Monte Carlo.
Bons produtos são consequências de bons projetos, que por sua vez, sob o ponto de vista dimensional, são consequências de boas cotagens.
A cotagem e uma etapa muito importante do projeto mecânico. É o elo entre a concepção do produto e a sua materialização. Não basta fazer o modelo 3D, é preciso cotá-lo adequadamente com o GD&T. Após a cotagem é preciso validar o projeto com a simulação Monte Carlo para avaliar o risco de não conformidade das características críticas que neste caso são os ângulos da suspensão.
Para impedir a propagação dos erros dimensionais e geométricos a cotagem deve ser funcional. As pecas não devem ser cotadas isoladamente, sem levar em conta a análise cinemática das interfaces de montagem dos componentes.
Veja abaixo algumas das tolerâncias envolvidas na cotagem funcional dos componentes da suspensão, que é feita utilizando-se o GD&T - Geometric Dimensioning & Tolerancing.
Veja abaixo a cotagem funcional do componente Knuckle:
Os demais componentes também são cotados funcionalmente para estabelecer a cadeia cinemática das tolerâncias da suspensão.
A seguir executa-se a simulação Monte Carlo cinemática
A missão da simulação Monte Carlo e ajustar as tolerâncias para obter os valores estabelecidos pela diretriz do projeto. O software combina os possíveis valores das tolerâncias dimensionais e geométricas dos componentes e analisa as variações provocadas nos ângulos da suspensão para verificar as seguintes condições:
Dirigibilidade
Os ângulos da suspensão devem atender aos valores especificados no projeto.
Simetria
Os ângulos da suspensão do lado esquerdo devem ser iguais aos do lado direito. Porém na manufatura a variação é inevitável. No caso do caster o veículo tende a puxar para um dos lados se a diferença for muito grande. A simulação Monte Carlo calcula a diferença admissível entre os ângulos de cada lado. Isso permite fazer o gerenciamento dimensional da simetria da suspensão. As tolerâncias são ajustadas para enquadrar a variação angular nos limites de simetria especificados.
Primeira simulação
Veja abaixo o resultado da simulação Monte Carlo realizada para calcular os ângulos toe, camber e caster.
O relatório também informa o range, que e a diferença entre os valores extremos. No caso acima o range e de 22.7% do nominal. Como este valor é excessivo deve-se alterar as tolerâncias para reduzi-lo, caso contrário o veículo vai puxar para um dos lados.
Veja abaixo o relatório com as demais informações da primeira simulação Monte Carlo.
Alguns valores do relatório acima:
Cp = 0.6591 / Cpk = 0.4699 / % Out Of Spec = 10.6%
Se as suspensões forem fabricados com estas tolerâncias haverá 10.6% de não conformidades, o que recomenda alterar as tolerâncias que afetam o caster.
Observa-se que a tolerância que está no topo da relação é responsável por 10,83% da variação do caster. Esta informação é muito valiosa porque aponta a raiz do problema dimensional e informa a causa principal.
A tolerância indicada em primeiro lugar deverá ser apertada e uma nova simulação Monte Carlo executada.
A simulação Monte Carlo usa o método das aproximações sucessivas. A cada rodada ajusta-se a tolerância indicada e repete-se a simulação até alcançar os valores especificados. O conjunto final de tolerâncias representa a solução de compromisso entre custo e qualidade.
Sob o ponto de vista dimensional o projeto está terminado. Pode-se garantir maior quilometragem com menor consumo de combustível e desgaste dos pneus, além de mais conforto e segurança nas frenagens em alta velocidade.
Ensinamos as tecnologias acima e prestamos serviços. Entre em contato, podemos ajudá-los a desenvolver produtos competitivos.