Metodologia de desenvolvimento de um chassi tubular para veículo off-road do tipo Baja: concepção, validação estrutural, manufatura, soldagem, controle de qualidade e análise de custos

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dc.contributor.advisorFelizardo, Ivanilza
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6444262096107700
dc.contributor.authorSouza, Ediwaldo Júnio de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2256886436077509
dc.contributor.refereeFelizardo, Ivanilza
dc.contributor.refereeAraújo, Marcelo Rios de
dc.contributor.refereeSantos, Sandro Cardoso
dc.date.accessioned2026-07-22T16:26:06Z
dc.date.available2026-07-22T16:26:06Z
dc.date.issued2026-06-18
dc.description.abstractO desenvolvimento de chassis tubulares para veículos off-road do tipo Baja exige a integração entre projeto estrutural, seleção de materiais, ergonomia, manufatura, soldagem, controle de qualidade, análise de custos e acompanhamento do ciclo de vida. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver, implementar e avaliar uma metodologia integrada para o desenvolvimento de um chassi tubular aplicado a um veículo Baja SAE, com apoio do Sistema de Dimensionamento Integrado (SDI). A metodologia contemplou a concepção geométrica em CAD, a validação ergonômica do cockpit, a seleção de materiais com base no RATBSB, a validação estrutural por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), a comparação de processos de manufatura e custos, a inspeção dimensional e a análise do ciclo de vida operacional do protótipo. A geometria proposta apresentou adequação aos requisitos de segurança, ergonomia e integração dos subsistemas, com score RULA igual a 3 para o percentil crítico P99 masculino. Na seleção de materiais, definiu-se o aço SAE 4130 para os membros primários, com redução de massa de 33,34% em relação à configuração de referência. A análise estrutural resultou em rigidez torcional de 1553,72 N·m/°, relação aproximada de 19:1 entre a rigidez do chassi e a da suspensão, e frequências naturais de 38,43 Hz e 50,93 Hz, com afastamento adequado em relação à frequência de combustão e maior proximidade com a frequência fundamental do virabrequim em regimes específicos. A estimativa de massa realizada pelo SDI apresentou variação de -2,02% em relação à massa real, enquanto a inspeção dimensional indicou desvio aproximado de 2,93% entre o modelo CAD e a estrutura manufaturada. Na análise produtiva, o cenário híbrido apresentou o melhor equilíbrio entre tempo, custo e viabilidade operacional, com 93,847 h de fabricação e custo total de R$ 24.530,92, sendo a alternativa de menor custo global entre os cenários avaliados. No ciclo de vida, o protótipo apresentou 145,3 h operadas, 75,7% da vida útil consumida e custo corretivo total de R$ 500,00. Conclui-se que a metodologia proposta, apoiada pelo SDI, mostrou-se adequada para sistematizar o desenvolvimento de chassis tubulares, contribuindo para a rastreabilidade das decisões, a gestão do conhecimento e a melhoria contínua em futuros ciclos de projeto.
dc.description.abstractotherThe development of tubular chassis for Baja-type off-road vehicles requires the integration of structural design, material selection, ergonomics, manufacturing, welding, quality control, cost analysis, and life cycle monitoring. In this context, this study aimed to develop, implement, and evaluate an integrated methodology for the development of a tubular chassis applied to a Baja SAE vehicle, supported by the Integrated Sizing System (SDI). The methodology included CAD-based geometric design, ergonomic validation of the cockpit, material selection based on the RATBSB, structural validation using the Finite Element Method (FEM), comparison of manufacturing processes and costs, dimensional inspection, and operational life cycle analysis of the prototype. The proposed geometry met the requirements related to safety, ergonomics, and subsystem integration, with a RULA score of 3 for the critical P99 male percentile. For material selection, SAE 4130 steel was defined for the primary members, resulting in a mass reduction of 33.34% compared to the reference configuration. The structural analysis resulted in a torsional stiffness of 1553.72 N·m/°, an approximate 19:1 ratio between chassis stiffness and suspension stiffness, and natural frequencies of 38.43 Hz and 50.93 Hz, with adequate separation from the combustion frequency and greater proximity to the fundamental crankshaft rotational frequency under specific operating regimes. The mass estimate performed by the SDI showed a variation of -2.02% in relation to the actual mass, while the dimensional inspection indicated an approximate deviation of 2.93% between the CAD model and the manufactured structure. In the production analysis, the hybrid scenario presented the best balance between time, cost, and operational feasibility, with 93.847 h of manufacturing time and a total cost of BRL 24,530.92, representing the lowest overall cost among the evaluated scenarios. In the life cycle analysis, the prototype accumulated 145.3 operating hours, consumed 75.7% of its planned service life, and presented a total corrective maintenance cost of BRL 500.00. It is concluded that the proposed methodology, supported by the SDI, proved suitable for systematizing the development of tubular chassis, contributing to decision traceability, knowledge management, and continuous improvement in future design cycles.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2844
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Mecânica
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.subjectTubos de aço – Teses
dc.subjectProjeto de máquinas – Teses
dc.subjectMétodo dos elementos finitos – Teses
dc.subjectProcessos de fabricação – Teses
dc.subjectCusto – Análise – Teses
dc.subjectCiclo de vida do produto – Teses
dc.titleMetodologia de desenvolvimento de um chassi tubular para veículo off-road do tipo Baja: concepção, validação estrutural, manufatura, soldagem, controle de qualidade e análise de custos
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso da Graduação

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