partes de uma estrutura de carro
Você sabe como um carro suporta o peso de seus componentes e passageiros? A estrutura do chassi é responsável por isso. Ela mantém a geometria do veículo, fornece pontos de fixação para os componentes e contribui para a segurança em caso de colisão. O chassi em si envolve a montagem de diferentes componentes individuais, como os trilhos do chassi, os suportes da suspensão e os eixos.
Entender as diferentes partes da estrutura de um carro, seus tipos e opções de materiais pode ajudar a garantir a qualidade e os requisitos funcionais desejados. Então, vamos detalhar cada um deles.
O que é uma estrutura de carro?
A estrutura do carro é o esqueleto básico e fundamental do veículo, atuando como a principal estrutura de suporte de carga. Ela fornece suporte e estabilidade à carroceria e normalmente é feita com materiais de alta resistência, como aço e ligas de alumínio. Muitas vezes, as pessoas confundem a estrutura do carro com a chassis; eles são intimamente relacionados, mas não idênticos. Ao contrário de um quadro, um chassi inclui todos os sistemas de suporte fixados ao quadro.
Estrutura do carro
Além disso, o quadro contém elementos de montagem em posições fixas para a montagem de diferentes componentes do carro, como suspensão, sistema de escapamento, motor e eixos. A construção do quadro do carro envolve vigas I, vigas H, perfis C, seções em caixa, travessas, trilhos, peças de chapa metálica, etc.
Se olharmos para a história, veremos a continuidade das carruagens puxadas por cavalos enquanto os cientistas construíam o primeiro carro. No início do século XIX, eram utilizadas estruturas de madeira e juntas de suporte de ferro. Depois, evoluíram continuamente e hoje temos chassis modernos de alto desempenho.
Tipos de quadros de carros
Com base no formato e na geometria, existem quatro tipos de chassis: escada, monobloco, tubular e backbone. Cada um deles apresenta um conjunto distinto de vantagens e limitações.
Vamos discutir brevemente os tipos de quadros de carros, um por um.
1. Estrutura da estrutura da escada
Estrutura de escada
Este tipo de estrutura de carro assemelha-se ao formato de uma "escada", dois trilhos paralelos conectados por trilhos menores. A geometria simétrica proporciona maior estabilidade e é fácil de construir. Estruturas de escada são encontradas principalmente em veículos off-road e de passeio. Elas permitem a montagem/união de vários componentes integrais do carro.
2. Estrutura de quadro monocoque
moldura monocoque
Um chassi monobloco é uma estrutura coesa que combina chassi e carroceria. Este design compacto é popular em ônibus de passageiros, vans e carros. A sincronização entre chassi e carroceria proporciona melhor equilíbrio de carga devido à maior precisão de montagem.
Consequentemente, também ajuda na otimização do peso do carro e na melhoria da aerodinâmica. Consequentemente, a construção monobloco torna o carro mais silencioso e também proporciona maior resistência em colisões. As desvantagens dos quadros monobloco são o alto custo e a dificuldade de reparo.
3. Estrutura tubular espacial
Moldura tubular
Como o nome sugere, os tubos de aço tubulares formam a estrutura desejada. A maioria das juntas é permanente e feita por soldagem. Estruturas tubulares de chassi são normalmente usadas em carros de corrida personalizados. São leves e oferecem uma maior relação resistência-peso. No entanto, sua construção é desafiadora devido à complexidade do projeto.
4. Estrutura da espinha dorsal
É um tipo de estrutura de carro que se assemelha a uma "espinha dorsal" com uma estrutura tubular central, conectando os componentes da suspensão dianteira e traseira, motor e transmissão. Ao contrário de uma escada ou um monocoque, ele depende do tubo central para rigidez e distribuição de carga, em vez das longarinas.
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Quais são as diferentes partes da estrutura de um carro?
peças da estrutura do carro
A estrutura de um carro é composta por diferentes peças e sistemas. Alguns são blocos de construção primários e outros são instalados posteriormente. Isso inclui longarinas, travessas, armações laterais, armações do assoalho, sistema de freios, sistema de suspensão e junta universal.
Vamos discutir mais.
1. Trilhos de estrutura e travessas
Os trilhos do chassi são as vigas longitudinais, como as vigas I ou H. Já as travessas são elementos estruturais semelhantes que conectam os trilhos longitudinais. Você pode considerá-las as principais estruturas de suporte de carga do chassi. Consequentemente, os trilhos laterais também oferecem recursos de montagem para transmissão, eixos e compartimentos de subsistemas.
2. Antepara e estrutura lateral frontal
Uma antepara refere-se à divisória vertical na estrutura frontal do carro, separando o compartimento do motor da cabine de passageiros para maior rigidez e segurança. Outra função é fornecer suporte e elementos de montagem para as peças dianteiras do carro. Por outro lado, a estrutura lateral dianteira é o trilho estrutural principal que se estende para a frente a partir da antepara.
3. Estrutura do piso
Ela forma a base plana da área da cabine, integrando travessas e painéis. A principal função da estrutura do piso é suportar os assentos, a carga dos passageiros e melhorar a rigidez torcional.
4. Sistema de Suspensão
O sistema de suspensão é um componente integrado à estrutura do carro que conecta as rodas à carroceria para proporcionar estabilidade e conforto ao dirigir. Ele é montado nas extremidades dianteira e traseira da estrutura. O amortecedor e as molas equilibram a posição do carro quando o pneu toca em uma superfície irregular.
5. Sistema de direção
O sistema de direção controla o movimento da roda dianteira para determinar a direção. Ele é fixado ao chassi na parte frontal. Coluna de direção acima da antepara, cremalheira de direção na travessa dianteira e articulações de direção no cubo da roda dianteira.
O sistema de direção pode ser hidráulico ou eletrônico. Um sistema hidráulico usa pressão de fluido, enquanto os sistemas eletrônicos usam motores para reduzir o esforço e aumentar a precisão direcional.
6. Sistema de embreagem e transmissão
A embreagem controla o engate do doentio com o sistema de transmissão; portanto, estão diretamente relacionados entre si. Em termos simples, a embreagem possibilita a troca de marchas no carro. Por outro lado, o sistema de transmissão aumenta ou diminui a rotação.
À medida que a relação de transmissão aumenta, a potência da transmissão aumenta. Além disso, o suporte da transmissão pode ser instalado na estrutura do piso ou dentro do túnel do piso.
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7. Sistema de freio
Os sistemas de freio são usados para parar ou reduzir a velocidade do carro e são montados na estrutura. Normalmente, freios a disco ou a tambor são usados nos veículos. Embora tenham capacidades diferentes, ambos aplicam atrito para lidar com a energia rotacional das rodas.
8. Eixo traseiro
O eixo traseiro pode ser fechado como um conjunto de eixos rígidos ou como eixos separados. Em termos de funcionalidade, ele suporta as cargas das rodas traseiras e transmite o torque de tração para a roda. Consequentemente, os eixos podem ser projetados para serem submetidos a suspensão convencional ou independente.
9. Junta Universal
Uma junta universal conecta o eixo de transmissão do eixo dianteiro e eixo de transmissão, auxiliando no alinhamento e na transferência suave de potência. A posição angular da junta universal permite corrigir qualquer desalinhamento angular causado pelo movimento da suspensão.
10. Montagens Sear
Estes são os recursos presentes nas armações para fixar firmemente os assentos do carro. Eles são fixados à armação e restringem qualquer movimento do assento durante a condução, proporcionando estabilidade e segurança em caso de colisão. Além disso, as armações também podem incluir suportes personalizados que suportam peças interiores.
11. Suporte do motor
É uma das seções críticas da estrutura do carro que fixa o motor. O suporte do motor pode ter suporte de borracha ou hidráulico para reduzir a vibração e distribuir a carga uniformemente.
12. Zonas de esmagamento
A zona de esmagamento serve para absorver a força do impacto quando um carro colide com outros veículos ou objetos. Essas zonas são as seções traseira e dianteira do carro, feitas com barras de metal fortes e grossas.
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Materiais para peças de estrutura de carro
É importante usar o material certo para fabricar as peças da estrutura de um carro, para que ele ofereça a estabilidade, o desempenho e a durabilidade desejados. No entanto, a escolha do material depende dos requisitos de resistência e peso, custo e outros fatores.
Materiais de alta resistência, como ligas de alumínio, aços, ligas de magnésio e fibra de carbono podem ser usados de acordo com suas necessidades.
As ligas de alumínio oferecem uma opção leve, porém resistente à corrosão. Ajudam a reduzir o peso do veículo e a melhorar a eficiência de combustível. Outra opção popular é o aço, que oferece maior tenacidade, resistência a colisões e excelente custo-benefício.
Além disso, ligas de magnésio e fibra de carbono são escolhidas para carros especializados ou de alto desempenho. As ligas de magnésio estão entre os metais estruturais mais leves que podem ajudar a reduzir o peso do quadro e melhorar a dirigibilidade. Embora cara, a fibra de carbono melhora significativamente a relação resistência-peso e a rigidez.
Aço carbono baixo/carbono macio
É uma liga de baixo custo para chassis de automóveis, com excelente conformabilidade, ductilidade, tenacidade, boa soldabilidade e usinabilidade. Aços de baixo carbono e macios são adequados para trilhos e travessas.
Pilha de aço macio laminado 1018
Classificação: AISI/SAE 1008–1018, 1020
Aço HSLA
Os aços HSLA oferecem uma melhor relação resistência-peso do que as ligas de baixo carbono. Eles também apresentam bom desempenho em fadiga, conformabilidade a frio, resistência à corrosão e soldabilidade. Você pode usar esses materiais para subestruturas mais finas e leves.
Bobina de aço de baixa liga de alta resistência (HSLA)
Classificação: HSLA-350, HSLA-420
Ligas de Alumínio
As ligas de alumínio são conhecidas por sua excelente relação resistência-peso, resistência à corrosão e conformabilidade. Algumas peças da estrutura do carro também podem ser fabricadas pelo método de extrusão de alumínio.
Ligas de Alumínio
Classificação: 6061, 6063, 7075, 6005A, etc.
Ligas de Magnésio
Ligas de magnésio são utilizadas para redução de peso, mantendo alta rigidez específica e leveza. No entanto, apresentam baixa ductilidade e algumas limitações de união.
Lingotes de magnésio
Classificação: AZ91, AZ31, AM50, AM60
Material de fibra de carbono (CFRP)
Alguns carros de alto desempenho e baixo peso também utilizam materiais compostos, como fibra de carbono. Eles proporcionam resistência específica, rigidez, resistência à corrosão e boa resistência à fadiga excepcionais. No entanto, o CFRP pode ser mais caro.
Grade: Pré-impregnados, laminados RTM, fitas SMC/UD
Processos de fabricação de peças de chassis de automóveis
As matérias-primas (metal, liga ou compostos) são convertidas em peças de estrutura funcionais por meio de vários processos de fabricação, incluindo usinagem CNC, fundição sob pressão e trabalho em chapa metálica.
A usinagem CNC oferece alta precisão e complexidade, a fundição sob pressão produz peças fortes e leves, e a chapa metálica é ideal para itens grandes e planos usados em molduras.
Usinagem CNC
Usinagem CNC da estrutura do carro
usinagem CNC Envolve processos como fresamento, torneamento e furação com configurações e ferramentas distintas. Eles removem o material da peça com precisão e criam a forma/geometria projetada.
Normalmente, peças de chassi de alta precisão, como suportes de suspensão, coxins de motor e chassis personalizados, são fabricadas com esse método. É também um método popular para prototipagem.
Este processo de fabricação é adequado para produção de baixo a médio volume, onde a personalização e as tolerâncias são cruciais. Caso contrário, pode ser caro e demorado.
Fundição
Braço traseiro fundido
Este método de fabricação é altamente favorável à produção em larga escala de componentes automotivos, incluindo peças de chassis. Ligas de alumínio ou magnésio são utilizadas no processo, que envolve a injeção de metal líquido na cavidade da matriz. O metal fundido se solidifica dentro da matriz e adquire o formato projetado.
A fundição sob pressão pode produzir diversas peças da estrutura de um carro, como travessas, subchassi e a carcaça da coluna de direção.
Trabalho de chapa metálica
Usinagem CNC da estrutura do carro
A fabricação de chapas metálicas envolve diversas técnicas de conformação, como dobra, estampagem, corte, puncionamento, soldagem e rebitagem. Uma chapa metálica bruta é cortada no tamanho e geometria adequados e conformada em uma peça de estrutura. O processo também pode exigir a montagem de várias peças com rebites e soldagem. Consequentemente, técnicas como estampagem e corte exigem uma configuração de matriz e punção.
Alguns exemplos de peças de estrutura de carro feitas com chapa metálica são itens grandes e planos, como painéis de portas, seções de teto, painéis de assoalho e caixas de rodas.
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Conclusão
A estrutura do carro é a espinha dorsal da estrutura e da segurança do veículo. Ela proporciona estabilidade e suporta outros sistemas e subsistemas do veículo. Existem diferentes tipos de estrutura para você escolher. Você pode tomar uma decisão de acordo com o tipo de carro e a carga que ele transportará.
Você deve escolher o material e o processo de fabricação certos para produzir peças automotivas de alta qualidade a um custo razoável. É igualmente importante escolher um fabricante confiável e experiente.
Perguntas Frequentes
Do que são feitas as estruturas dos carros?
As estruturas dos carros geralmente são feitas de aço de alta resistência e ligas de alumínio. Em alguns carros de corrida e veículos elétricos, também são utilizados compostos de fibra de carbono.
Como são chamadas as partes da estrutura de um carro?
Algumas partes da estrutura de um carro são o trilho longitudinal, a travessa, a caixa da roda, os eixos, os componentes da suspensão e os suportes de direção.
Quais partes compõem um chassi?
Um chassi envolve uma base estrutural e seus sistemas mecânicos integrados, incluindo painel de piso, suspensão, eixos, articulação de direção, suporte de freio e pontos de montagem da carroceria.
Quanto custa substituir a estrutura de um carro?
Sendo um componente estrutural crítico de um carro, sua substituição é mais cara do que um reparo geral. O custo exato pode variar dependendo da marca e do modelo do carro, do tipo de chassi e dos custos de mão de obra.
O que é um chassi e uma estrutura?
O chassi é uma estrutura fundamental sobre a qual outros sistemas são montados e a carroceria é construída, enquanto o chassi é uma estrutura estrutural mais ampla de um carro que combina quadros e outros sistemas: transmissão, freios, suspensão, direção, etc.