Projecto e construção de um sistema de roda livre de baixo binário de atrito para a roda traseira de um veículo automóvel de elevado desempenho energético

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraEste trabalho tem como objetivo aumentar a eficiência energética de um veículo automóvel de elevado desempenho energético, protótipo XC20i do Eco Veículo, através do desenvolvimento de um sistema de roda livre de baixo atrito de rolamento para a sua roda traseira. O presente trabalho inicia-se por um estudo do sistema de roda livre já existente no Eco Veículo, de modo a compreender o seu funcionamento e identificar as possíveis alterações para alcançar o objetivo pretendido, através de um desenho pormenorizado 3D de cada um dos componentes que constituem o sistema. De seguida, é feito um estudo espacial dos vários conceitos possíveis para realizar o sistema de roda livre que melhor se adapta ao veículo em questão, tendo em conta aspetos como redução de atrito de rolamento, peso do veículo e condutor, componentes fáceis de fabricar, entre outros variados aspetos. Posteriormente, é feita uma simulação de modelação do atrito do sistema, bem como uma análise estrutural por elementos finitos, de modo a avaliar níveis de tensão e deformação. O trabalho termina com a medição experimental do desempenho do veículo, depois de feitas a assemblagem dos componentes do sistema e a sua montagem no veículo.This work aims to increase the energy efficiency of a high energy efficiency automotive vehicle, the Eco Veículo XC20i prototype, through the development of a low friction freewheel clutch system for its rear wheel. The present work begins with a study of the current freewheel system in the Eco Veículo in order to understand how it works and identify the possible changes to achieve the intended purpose, using a 3D detailed drawing of each of the components that constitute the system. Then it is made a spatial study of several possible concepts to make the freewheel system that best fits the vehicle in question, taking into account aspects such as reduced rolling resistance, vehicle and driver weight, easy to manufacture components, among several other aspects. Posteriorly, is made a simulation modeling of the system friction and structural analysis by finite element method in order to evaluate levels of stress and strain. The work ends with an experimental measurement of the performance of the vehicle, after the assembly of the system components is made and the system is assembled into the vehicle