Projeto, Construção e Teste de uma Embraiagem Centrífuga para um Motor de Combustão Interna para Propulsionar um Veículo de Elevada Eficiência Energética

Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O objetivo deste trabalho engloba o projeto, construção e teste de uma embraiagem centrífuga para o motor de combustão interna que equipa o Eco Veículo XC20i com vista à participação em provas de elevado rendimento energético. Pretende-se a conceção de uma embraiagem centrífuga capaz de transmitir integralmente o binário produzido pelo motor num determinado intervalo de rotação e a redução da massa total e do momento de inércia do sistema em torno do seu eixo de rotação, eliminando os problemas de escorregamento da atual embraiagem e melhorando desta forma o desempenho global do veículo. O estudo da embraiagem foi efetuado com recurso a um programa de simulação desenvolvido para o efeito, no qual são abordadas as variáveis mais influentes no desempenho da embraiagem. Foram determinados os valores dos parâmetros da embraiagem necessários para atingir a capacidade de transmissão de binário imposta e posteriormente foi feito o dimensionamento dos componentes constituintes. O dimensionamento foi feito com recurso ao programa de desenho CAD, Autodesk Inventor Professional 2013. Foram estudadas várias configurações possíveis para a embraiagem, nas quais parâmetros como o número e massa das sapatas, o diâmetro do tambor, as propriedades do material de fricção utilizado ou o sentido de rotação das sapatas relativamente ao tambor, tiveram especial relevo. A embraiagem foi projetada para ter a capacidade de transmitir um binário de 38 N·m a partir das 2500 rpm, valor que era inalcançável com a embraiagem anterior.The purpose of this work involves the design, construction and test of a centrifugal clutch for the internal combustion engine that drives the Eco Veículo XC20i with the purpose to participate in competitions for high efficiency vehicles. The aim is to design a centrifugal clutch capable of transmitting the torque produced by the engine within a given range of rotation speed and reducing the overall mass and moment of inertia of the system relative to its rotation axis, eliminating problems with slippage in the current clutch and thus improving the overall performance of the vehicle. The study of the clutch was conducted using a simulation program developed for this purpose, which addresses the most influential variables on the performance of the clutch. The values of the parameters needed to achieve the required clutch torque transmission capacity were determined and subsequently the dimensioning of the various components was made. The design was based on CAD software, Autodesk Inventor Professional 2013. Several possible configurations for the clutch were studied with special attention to parameters such as the mass, number of shoes, diameter of the drum, the properties of the friction material and the direction of rotation of the shoes relative to the drum. The clutch was designed to be able to transmit a torque of 38 N·m at 2500 rpm, which was not possible with the clutch used previously