Tópicos:
- Graus de liberdade na orientação da roda
- Dobradiças na guia da roda
- Guias na guia da roda
- Calcular graus de liberdade
Graus de liberdade na orientação da roda:
A suspensão de um carro contém uma série de dobradiças (inclusive nos braços da sorte e no amortecedor) que proporcionam os graus de liberdade em toda a suspensão. A orientação das rodas garante que os possíveis graus de liberdade dos possíveis movimentos das rodas sejam limitados a apenas um ou dois. Se uma roda não for mantida “fixa”, ela será capaz de girar, inclinar (nas direções xey), girar, mover-se para cima e para baixo livremente. A roda fica então, em princípio, “solta” da suspensão. Ele pode se mover em qualquer direção sem “orientação”. Cada movimento que acabamos de mencionar representa um grau de liberdade.
A suspensão das rodas, ou seja, a orientação das rodas, garante que a liberdade de movimento seja limitada a 1 grau de liberdade. Isso significa que a roda pode se mover “livremente” em apenas uma direção, sem influência do motorista. Esse movimento livre é o movimento para cima e para baixo da compressão e do rebote. A roda pode saltar para dentro e para fora sem impedimentos em uma superfície irregular da estrada.
A suspensão das rodas de um carro é construída com uma série de dobradiças lineares, juntas esféricas e dobradiças deslizantes rotativas. Todas essas dobradiças influenciam umas às outras. Muitas dobradiças criam muitos graus de liberdade (de modo que a roda pode se mover involuntariamente em direções diferentes) ou 0 graus de liberdade (a roda não pode se mover e, portanto, não pode comprimir e comprimir).
Dobradiças na guia da roda:
Dobradiça de linha:
Esta dobradiça de linha pode se mover em uma direção; para cima e para baixo. Isso fornece 1 grau de liberdade.
Junta esférica:
Com esta dobradiça as partes relevantes podem realizar 3 movimentos entre si; um movimento de balançar, rolar e girar. Esta dobradiça possui 3 graus de liberdade, pois quando a dobradiça está “solta” pode realizar 3 movimentos livres (ver setas).
Dobradiça giratória deslizante:
Esta dobradiça pode realizar 2 movimentos; um movimento giratório e um movimento deslizante para dentro e para fora. Em princípio, este é um exemplo de amortecedor (de um suporte McPherson). Estes 2 movimentos garantem que a dobradiça giratória tenha 2 graus de liberdade.
Guias na guia da roda:
Para criar uma suspensão de roda a partir de vários tipos de dobradiças, às vezes as dobradiças precisam ser combinadas em um único objeto, por exemplo, um osso da sorte. Chamamos então esse braço de apoio de guia. Abaixo estão alguns exemplos desses condutores:
Dobradiça de linha com junta esférica:
Este é um exemplo típico de braço da sorte, que é conectado à carroceria (ou chassi auxiliar) no lado da dobradiça da linha e conectado à junta de direção no lado da junta esférica. Quando toda essa dobradiça está solta, ela pode se mover tanto na direção do movimento da dobradiça de linha (1 direção) quanto nas 3 direções da junta esférica. Afinal, a dobradiça da linha tem 1 grau de liberdade e a junta esférica tem 3. Como esta parte é vista como 1 condutor, os graus de liberdade podem ser somados. O 1 e o 3 formam então 4 graus de liberdade.
Junta esférica dupla:
Um exemplo de guia com junta esférica dupla é o tirante com as esferas interna e externa do tirante. Cada junta esférica possui 3 graus de liberdade, portanto, como se trata de 1 condutor, estes devem ser somados. No entanto, eles têm a mesma auto-rotação, porque se uma junta esférica faz um movimento de rotação, a outra também o faz. Portanto, 1 grau de liberdade da auto-rotação não conta (veja as setas vermelhas). Os graus de liberdade para este condutor são 1 no total, mas no cálculo a seguir, insira o número 6 em “auto-rotações r”. Este 1 é então subtraído no cálculo.
Dobradiça giratória deslizante com junta esférica:
Conforme mencionado anteriormente, um amortecedor é uma dobradiça giratória e deslizante. No entanto, todo suporte McPherson também tem uma junta esférica acima dele, mesmo que você não pense assim a princípio. Há outra borracha na parte superior do amortecedor. Esta borracha proporciona alguma liberdade de movimento ao amortecedor e, portanto, também possui as propriedades de uma junta esférica. Um amortecedor, portanto, tem os 2 graus de liberdade da dobradiça rotativa deslizante e os 3 graus de liberdade da junta esférica, que juntos perfazem 5. Também aqui existe uma rotação natural, porque o movimento de rotação da dobradiça rotativa-deslizante é o mesmo movimento que o movimento de rotação da junta esférica. Portanto, 1 terá que ser adicionado ao “r” da auto-rotação.
Calcule graus de liberdade:
O número de graus de liberdade pode ser calculado com base nos dados de suspensão. Para completar corretamente a fórmula, as dobradiças e guias devem ser divididas em categorias:
- L para o número de condutores
- g para o número de juntas e dobradiças
- r para o número de rotações naturais (como acontece com a junta esférica dupla em 1 guia)
Além disso, as cartas:
- k para o número de porta-rodas (na maioria dos casos 1, porque esta é a junta de direção)
- εfi para o número de graus de liberdade para o número total de juntas e dobradiças somadas.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
Exemplo:
Uma suspensão de roda contém: k 1 suporte de roda (articulação), L 2 guias, g 5 juntas, r 2 auto-rotações, εfi 15 graus de liberdade totais
Na forma de fórmula isso é:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = 1
Então agora existe 1 grau de liberdade, então isso é bom. A roda pode fazer um movimento puro para cima e para baixo.
Para esclarecer isso, aqui está um exemplo com a imagem de uma suspensão de roda:
A imagem abaixo é de um suporte McPherson com a legenda correspondente. As letras A, B e C representam as guias e os números de 1 a 6 representam as dobradiças/juntas.
εfi são os graus de liberdade das rótulas somadas; portanto, 3 graus de liberdade por junta esférica (então 4 x 3), 1 grau de liberdade da dobradiça de linha e 2 graus de liberdade da dobradiça deslizante rotativa.
A fórmula pode ser completada com isto:
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
F = 6 (1 + 3 – 6) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = -12 – 2 + 15
F = -14 + 15
F= 1 grau de liberdade
