Introdução à Engenharia da Motocicleta

Depto de Engenharia
Mecânica da UFPE
Introdução à
Engenharia da Motocicleta
Fábio Magnani e Ramiro Willmersdorf
2010
Parte 2: Ciclística
Aula 02
Movimento em Curvas
• Dois problemas fundamentais:
– Como entrar na trajetória curva;
– Como manter o equilíbrio, uma
vez nela;
• Dois fenômenos importantes:
– “Força centrífuga”;
– Efeitos giroscópicos;
“Força Centrífuga”
m: massa
v: velocidade
R: raio da curva
Na Curva
A Entrada da Curva
• Não é óbvio e nem natural;
• É uma manobra que:
– É redescoberta por cada piloto;
– Desenvolve-se como reflexo;
– Difícil ensinar, ninguém acredita;
• Situação:
– Motocicleta em equilíbrio, na vertical
em linha reta;
– É necessário “derrubar” a moto para
a posição de equilíbrio na curva;
“Experimento mental”
O que acontece
com o armário
quando o trem
entra na curva?
Em Uma Motocicleta
• Mesma coisa acontece;
• Motocicleta reta + curva = piloto
no chão;
• É necessário inclinar a moto para
dentro da curva! (para a direita,
neste caso)
• Solução: virar o guidão para a
esquerda!
Trajetória Real
Na Curva
Contra-esterço
Contra-esterço
Contra-esterço
E sem as mãos?
Controle na Curva
• Duas ações independentes, mas
complementares:
– No guidão;
– Alterando a distribuição de peso;
• Qual ação é preponderante
depende do estilo do piloto;
Estilos de Pilotagem
Características da
Motocicleta
• Efeito de endireitamento forte +
alta inércia da roda ⇒ “direção
pesada” ⇒ peso do piloto;
• Alta inércia axial ⇒ guidão;
Situação de Pilotagem
• Em uma frenagem forte, o peso é
transferido para a roda dianteira,
aumenta o efeito de
endireitamento ⇒ mais fácil usar o
peso do corpo;
• Na aceleração, o efeito oposto
ocorre ⇒mais fácil usar o guidão;
Controle da Trajetória na
Curva
• Três
mecanismos:
– Guidão;
– Peso;
– Velocidade
(acelerador e
freio);
Ângulo de Rolagem
• O ângulo de rolagem pode ser
aumentado enquanto a força de atrito
dos pneus com o solo permitir;
Fat
Máxima Velocidade na Curva
Desvio Repentino
Inércia da Roda
Aprília RS-250
Aprilia RS-250
Observações Importantes
• O centro de gravidade da moto
abaixa quando se esterça o
guidão;
• A inclinação da moto afeta o
ângulo de esterço e o raio de
curvatura;
• A distância entre eixos influencia
a estabilidade direcional;
• A seção transversal do pneu
influencia a curva;
Cinemática da Roda
Dianteira
Relações Básicas
Relações Básicas
Relações Básicas
Relações Básicas
X
Relações Básicas
Abaixamento da Roda
Dianteira
Abaixamento da Roda
Dianteira
Trail
Trail
Abaixamento da Roda
Dianteira
Trail com Offset
Trail com Offset
Trail com Offset
Abaixamento da Roda com
Offset
Exemplo Numérico
d=0m
d = 0.05 m
0.75
0.478
1.59
0.92
Exemplo Numérico
0.50
99.5
0.40
99.8
Ângulo de Inclinação
Sistemas de referência
Roda Dianteira
Pitch
Pitch
Pitch
Pitch x Esterçamento
Pitch x Ângulo de Caster
±
' = 30
Pitch x Trail Normal
Efeito dos Diâmetros
Diferentes
Efeito Combinado
Posição do Ponto de Contato
Por curiosidade científica:
Posição do Ponto de Contato
Posição do Ponto de Contato
Posição do Ponto de Contato
Posição do Ponto de Contato
no Plano da Roda Dianteira
Posição do Ponto de Contato
no Plano da Roda Dianteira
Fórmulas Simplificadas
Efeito do Deslocamento do
Ponto de Contato
Cambagem da Roda
Dianteira
Cambagem da Roda
Dianteira
Cambagem da Roda
Dianteira
Ângulo de Esterçamento
Cinemático
Ângulo de Esterçamento
Cinemático
Ângulo de Esterçamento
Cinemático
Raio de Curvatura
Curvatura da Trajetória
Curvatura da Trajetória
Curvatura da Trajetória
Efeito do Trail
Efeito do Trail
Componentes das Forças
Trail normal
Trail
Guinada