O Departamento Acadêmico de Mecânica

POWERTRAIN INSTALLATION

Geancarlos N. Martini

Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação - Departamento Acadêmico de Mecânica,

Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Av. Sete de Setembro, 3165, Rebouças, Curitiba, PR, CEP 80230-901

Abstract↓ Τηισ αρτιχλε δισχυσσεσ τηε δεϖελοπµεντ οφ α προτοτψπε’s powertrain for Shell Eco-Marathon

competition. The proposed objective is to plan a set with reasonable cost, swap availability and efficiency,

according to the rules made available by the program. Through calculations and market research it was

possible to define not only a confidence interval for the parts, but also models that combine all the expected

characteristics.

Keywords↓ Σηελλ, Εχο−Μαρατηον, Ποωερτραιν..

Resumo↓ Este artigo aborda o desenvolvimento do trem de força de um protótipo para a competição Shell Eco-Marathon.

O objetivo proposto é planejar um conjunto com custo razoável, disponibilidade para troca e eficiência, de acordo com as

regras disponibilizadas pelo programa. Através de cálculos e pesquisas de mercado foi possível definir não só um intervalo

de confiança para as peças como também modelos que aliem todas as características esperadas.

Palavras-chave↓ Shell, Eco-Marathon, Trem de Força.

1 Introdução

O objetivo deste artigo é propor um modelo de desenvolvimento da seção de

powertrain (trem de força) de um veículo protótipo para a competição Shell Eco-marathon.

Serão avaliados fatores como requisitos estruturais, sistema de transmissão, fixação

dos elementos do conjunto, sistema de abastecimento, admissão e escapamento com base

em fatores como as dimensões do veículo de acordo com o regulamento, além da

disponibilidade de peças comerciais e orçamento.

2 Powertrain Installation

Samantha Stevens define o significado de powertrain em um artigo para o site

WhichCar (2016):

“Se o chassi é o esqueleto, o trem de força é a musculatura. O trem de força

abrange todos os componentes que convertem a potência do motor em

movimento.”

A seguir são apresentadas as justificativas para a escolha dos elementos do trem de

força do veículo.

2.1 Requisitos Estruturais

As regras do programa Shell Eco-Marathon (2021, SHELL) definem os requisitos

estruturais do veículo, de acordo com os artigos da seção 3 a seguir:

13A - Geral:

⦁ Artigo 25: Design Do Veículo

⦁ Artigo 26: Chassis / Monocoque

⦁ Artigo 27: Isolamento Da Propulsão E Sistema De Armazenamento De Energia

⦁ Artigo 34: Embreagem E Transmissão

⦁ Artigo 35: Sistema De Exaustão

⦁ Artigo 36: Respeito Ao Meio Ambiente

3B - Protótipo

⦁ Artigo 39: Dimensões

⦁ Artigo 41: Pneus, Roda, Eixos E Cubos De Roda

⦁ Artigo 42: Raio De Giro E Orientação

⦁ Artigo 43: Frenagem

A descrição detalhada das regras está apresentada no ANEXO A - Requisitos Estruturais.

2.2 Transmissão e Corrente

O cálculo das engrenagens de transmissão e corrente exige a definição dos

seguintes critérios:

⦁ Velocidade média desejada: 29 km/h (8,056 m/s)

⦁ Diâmetro da roda: 20” ()

⦁ Velocidade rotacional do motor = 2.500 RPM

Para o cálculo da relação de redução, obtém-se inicialmente a velocidade rotacional

da roda:

A relação pode então ser obtida a partir da comparação das velocidades rotacionais

da roda e do motor:

Portanto, a relação de redução desejada é igual à 8,25:1. Tem-se também a

quantidade de dentes para o trem de engrenagens:

⦁ Primeira engrenagem, Z2: 11;

⦁ Segunda engrenagem, Z3: 90,75;

Utilizando o catálogo da ABA Engrenagens (2021) obtemos o modelo 1.40.95 para

referência:

⦁ Dentes da engrenagem Z3 = 95 dentes

⦁ Diâmetro primitivo Z3 = 384,11 mm

⦁ Passo: Asa / Din (1/2”)

⦁ Relação = 8,636:1

2⦁ Velocidade final da roda:

⦁ Velocidade final do carro:

Finalmente, considera-se então a relação de redução de projeto igual à:

2.2 Fixação da Transmissão e Motor

Para a definição dos mancais, acoplamento de embreagem e engrenagem motriz

são considerados os valores obtidos na seção 2.2, além de:

⦁ Motor Escolhido: Branco B4T-2.8H7:

⦁ Velocidade de marcha lenta: 2.000rpm (estimada);

⦁ Sem embreagem integrada;