Tipos de engrenagens utilizadas 1

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Tipos de engrenagens utilizadas
Em qualquer engrenagem, a relação é determinada pelas distâncias que vão do centro das peças até o ponto de contato. Por exemplo, em um dispositivo com duas engrenagens, se uma delas tiver o dobro do diâmetro da outra, a relação será de 2:1.
Um dos tipos de engrenagem mais primitivos que podemos ver seria uma roda com estacas de madeira em suas extremidades.
O problema desse tipo de engrenagem é que a distância do centro de cada engrenagem até o ponto de contato muda de acordo com a rotação delas. O que significa que a relação de engrenagens se altera com o seu giro, fazendo com que a velocidade também mude. Se você usasse engrenagens assim no seu carro, seria impossível manter uma velocidade constante: haveria uma incessante aceleração e desaceleração.
Muitas engrenagens modernas utilizam um perfil de dentes especial chamado de envolta. Esse perfil tem a propriedade extremamente importante de manter uma relação de velocidade constante entre as duas engrenagens. Assim como a roda com estacas acima, o ponto de contato se movimenta, mas a forma dos dentes da engrenagem involuta compensam esse movimento.
Engrenagens cônicas;
 É empregada em árvores que se acoplam cujo o ângulo de intersecção é geralmente 90°. Sua aplicação é em baixas velocidades para muda a rotação e a direção da força.
Engrenagens retas;
 Possuem dentes dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagens em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. 
 
 Engrenagens hipnoides;
 As engrenagens hipóides são um tipo de engrenagem cônica espiral em que o eixo não faz interseção com o eixo da engrenagem tipo pinhão. A principal aplicação de uma engrenagem hipóide está na unidade diferencial de um veículo de rodas, onde o eixo de transmissão deve estar em um ângulo direito com as rodas. Os dentes helicoidais em uma engrenagem hipóide produzem menos vibração do que uma engrenagem com dentes de corte reto. Os modelos de engrenagens hipóides são fabricados em pares e devem ser substituídos aos pares.
Engrenagens helicoidais;
 Os dentes nas engrenagens helicoidais são cortados em ângulo com a face da engrenagem. Quando dois dentes em um sistema de engrenagens helicoidais se acoplam, o contato se inicia em uma extremidade do dente e gradualmente aumenta à medida que as engrenagens giram, até que os dois dentes estejam totalmente acoplados. Este engate gradual faz as engrenagens helicoidais operarem muito mais suave e silenciosamente que as engrenagens de dentes retos. Por isso, as engrenagens helicoidais são usadas na maioria das
Transmissões de carros. 
Devido ao ângulo dos dentes de engrenagens helicoidais, elas criam um esforço sobre a engrenagem quando se unem. Equipamentos que usam esse tipo de engrenagem têm rolamentos capazes de suportar esse esforço.
Algo interessante sobre as engrenagens helicoidais é que se os ângulos dos dentes estiverem corretos, eles podem ser montados em eixos perpendiculares, ajustando o ângulo de rotação em 90º.
Engrenagem Cremalheira;
É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilíneo ou vice-versa.
 
 
Engrenagens de parafuso sem fim;
 Engrenagens de parafuso sem-fim são usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções de 20:1, chegando até a números maiores do que 300:1. Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre as engrenagens o eixo não deixa que ele saia do lugar. Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando.
COROAS
As coroas (ou engrenagens cônicas) são úteis quando a direção da rotação de um eixo precisa ser alterada. Elas costumam ser montadas em eixos separados por 90º, mas podem ser projetadas para funcionar em outros ângulos também.
Os dentes das coroas podem ser retos, em espiral ou hipóides. Dentes retos de coroa acabam tendo o mesmo problema que na engrenagem de dentes retos: conforme cada dente se junta ao outro, ele causa impacto de uma só vez no dente correspondente
As relações existentes das engrenagens, tais como, frequência, período ou frequência angular.
A frequência indica o número de vezes que o fenômeno se repete na unidade de tempo.
Então, medidas usuais de frequência podem ser: voltas por segundo, rotações por minuto (rpm), etc. No Sistema Internacional, a unidade é chamada de Hertz (Hz). Por exemplo, um motor elétrico que gira a 3.000 rpm teria a seguinte frequência f = 3000 rotações / 60 segundos = 50 Hz Período é tempo gasto para se efetuar uma volta, e pode ser calculado da seguinte maneira: Período = Tempo gasto / Número de Voltas Logo, a relação entre frequência e período é: F = 1 / P.
Em nossos estudos vimos que estamos cercados de exemplos de movimento cujas trajetórias são circulares. É o caso, por exemplo, do movimento de um ponto em um disco, a roda de uma motocicleta, uma roda gigante, etc. Sabemos que para descrever os movimentos circulares, é necessário definir novas grandezas cinemáticas, como deslocamento angular, velocidade angular e aceleração angular – isto de maneira análoga ao que fizemos nas grandezas escalares.
Tratando-se de um movimento circular, definimos Período (T) como sendo o menor intervalo de tempo para o movimento repetir-se com as mesmas características. Para o movimento circular uniforme, período é o tempo gasto para que o móvel efetue uma volta completa na circunferência.
Definimos a frequência (f) como sendo o número de vezes que um fenômeno periódico se repete na unidade de tempo. Para o movimento circular uniforme, ela corresponde ao número de voltas que o móvel realiza por unidade de tempo. Partindo das definições de período e frequência citadas a cima, podemos estabelecer a relação entre essas duas grandezas da seguinte maneira:
Relação entre as velocidades, o período e a frequência no MCU
Não somente podemos fazer a relação entre período e frequência, como citamos acima, mas também podemos estabelecer uma simples e fácil relação entre a velocidade angular de um objeto que descreve um movimento circular, e o seu período.
Quando falamos em uma volta completa no MCU, estamos nos referindo, na verdade, ao deslocamento angular do móvel. Esse descolamento pode ser representado pela letra (Δθ), sendo seu valor igual a 2π radianos; e o intervalo de tempo (Δt), igual ao período (T).
Como sabemos que a velocidade angular média é igual à velocidade angular instantânea, podemos escrever:
A equação acima é a equação angular em função do período no MCU.
Dessa relação, podemos obter a velocidade linear (v), pois já sabemos qual a relação entre ela e a velocidade angular (ω). Como:
Teremos:
Velocidade linear em função do período no MCU
Observe, na equação acima, que 2.π.R é o comprimento da circunferência descrita pelo móvel, enquanto T é o período do movimento. Também é possível obter, pelo fato de se conhecer a relação entre período e frequência, a velocidade angular e linear do MCU.
Sendo assim, a velocidade angular e linear podem ser relacionadas com a frequência da seguinte forma:
Objetos móveis que executam movimento circular possuem uma propriedade denominada frequência. A frequência indica o número de vezes que o fenômeno se repete na unidade de tempo. Então, medidas usuais de frequência podem ser: voltas por segundo, rotações por minuto (rpm), etc.
No Sistema Internacional, a unidade é chamada de Hertz(Hz). Por exemplo, um motor elétrico que gira a 3.000 rpm teria a seguinte frequência:
f = 3000 rotações / 60 segundos = 50 Hz
Veja alguns dos inúmeros casos em que temos movimentos circulares envolvidos: motores de automóveis, brinquedos de parques de diversão, limpadores de pára-brisas automotivos, discos, engrenagens, câmbios de bicicletas e de outros veículos, polias e correntes transmissoras de movimentos, esteiras mecanizadas, etc.
Polias
As polias utilizam correias ou correntes para transmitir movimento de um eixo para outro. Vamos analisar o caso em que duas polias de aros diferentes são ligadas por uma correia de borracha dita inelástica, desprezando o escorregamento que ocasionalmente ocorre entre os corpos das polias e a correia. As polias são de raios Ra e Rb:
Se não ocorre escorregamento e a polia é inelástica, então todos os pontos da correia e da periferia das polias têm a mesma velocidade escalar.
Então: Va=Vb
Como: V = ω
. R
Podemos dizer que esta é uma relação válida:
ωa
. Ra =
ωb
. Rb
Também é possível deixar a relação expressa em função do valor da frequência (já que
ω
= 2
π
. f):
2
π
. fa . Ra = 2
π
. fb . Rb
fa . Ra = fb . Rb
Exemplo: Se trabalhamos com polias de raios de 25 cm e 5 cm respectivamente, quantas rotações por minuto conseguiríamos obter na polia B, se a polia maior (A) girar a 1000 rpm?
Resolução:
fa . Ra = fb . Rb
1000 . 25 = fb . 5
fb = 5000 rpm
Observe que é possível projetar sistemas que reduzam ou ampliem o número de rotações utilizando as polias (ou as engrenagens). É isso que acontece em inúmeras aplicações tecnológicas.
Engrenagens
As engrenagens também têm ampla aplicação na indústria mecânica. Basicamente, elas são discos dentados que podem ser feitos de diversos metais ou ligas resistentes (para serviços mais pesados, como máquinas, câmbios e motores) ou de plástico (para usos mais leves, como em relógios de parede, por exemplo).
Por meio da combinação de engrenagens de diferentes características, é possível transmitir movimentos e ampliar ou reduzir forças. Nesse caso, é possível dispensar as correias ou polias, fazendo a transmissão diretamente pelo contato entre as engrenagens:
 
Para um acoplamento formado por uma engrenagem de raio r e n dentes e outra engrenagem de raio R com N dentes, vale a seguinte relação: r.n = R.N
As engrenagens possuem algumas vantagens sobre outros sistemas, quando se utiliza o funcionamento por meio do contato direto dos dentes:
Evitam o deslizamento entre as engrenagens, fazendo com que os eixos ligados a elas estejam sempre sincronizados um com o outro.
Tornam possível determinar relações de marchas exatas. Assim, se uma engrenagem tem 60 dentes e a outra tem 20, a relação de marcha quando elas estão engrenadas é de 3:1.
São feitas de tal maneira que possam trabalhar mesmo que haja imperfeições no diâmetro e na circunferência reais das duas engrenagens, pois a relação de marcha é controlada pelo número de dentes.
As bicicletas com câmbio funcionam com um conjunto de discos dentados, acionados por corrente de aço. Conforme mudamos a combinação entre eles, conseguimos mais força ou maior velocidade.
Esquematizar o sequenciamento do sistema transmissivo automotivo, desde o motor, até a chegada da transmissão aos pneus, através de um fluxograma ou ilustrações
O ideal seria que a transmissão fosse tão flexível nas suas relações que o motor pudesse rodar a um único valor de rpm de melhor performance. Essa é a função da transmissão continuamente variável (CVT).
Uma CVT possui uma gama praticamente infinita de relações de transmissão. No passado, as CVTs não podiam competir com as transmissões de quatro e cinco velocidades em termos de custo, tamanho e confiabilidade, pois não se viam CVTs em veículos de série. Hoje, melhorias no design tornaram-nas mais comuns. O Toyota Prius é um carro híbrido que utiliza uma CVT.
	
A transmissão é conectada ao motor pela embreagem. O eixo de entrada da transmissão roda na mesma rpm que o motor.
Mecanismos: Engrenagens. funcionalidades das engrenagens e as trocas de marchas num carro.
	
Imagem cedida pela DaimlerChrysler
Mercedes-Benz Classe C Sport Coupé, transmissão manual de 6 velocidades, ilustração gráfica
a transmissão de cinco velocidades aplica uma das cinco relações de transmissão, para que o eixo de entrada produza um valor de rpm diferente no eixo de saída. Aqui estão algumas relações de transmissão:
	Marcha
	Relação
	RPM na transmissão do eixo de
saída com o motor a 3.000 rpm
	1ª
	2.315:1
	1.295
	2ª
	1.568:1
	1.913
	3ª
	1.195:1
	2.510
	4ª
	1.000:1
	3.000
	5ª
	0.915:1
	3.278
Para mais informações, você pode ler Como funcionam as CVTs (transmissões continuamente variáveis). Agora vejamos uma transmissão simples.
Para compreender a idéia básica de uma transmissão padrão, o diagrama abaixo mostra uma transmissão de duas velocidades bem simples em ponto morto: A transmissão de torque e velocidade, produzidos pelo motor, até as rodas é realizada por todos os componentes e conjunto de componentes ao mesmo tempo. O funcionamento da transmissão obedece a um rigoroso e preciso circuito mecânico, da geração de força até os pneus.
 O motor gera a força necessária para movimentar a si ao conjunto de transmissão e o veículo. A força do motor primeiramente é transmitida ao volante do motor. O volante do motor possui uma massa pesada para promover a cinética entre o intervalo de tempo das explosões do cilindro. Em uma das faces está a pista de transmissão de força que vai fazer contato com a embreagem e daí por diante continuar transmitindo a força do motor até as rodas.
[Disco de embreagem, peça de fricção e transferência de força na transmissão]
A embreagem contém seu principal componente, chamado disco de embreagem. O disco de embreagem é pressionado pela força do platô que o empurra contra o volante, dessa forma, todo o movimento do volante passa para o disco de embreagem. 
[Eixo Primário de engrenagem, todas estão fixas no eixo]
[Eixo secundário engrenagens livres]
O eixo primário da caixa de câmbio está ligado ao disco de embreagem.
No eixo primário estão às engrenagens motoras e, geralmente, correm livres encima deste eixo, isso ocorre quando marcha em ponto morto. Através do mecanismo de alavanca e tabulador o motorista aciona o acoplamento de uma das marchas, geralmente começando pela primeira. A engrenagem selecionada trava-se no eixo primário.
[Conjunto, trambulador,varões e garfos de engate de marcha]
Travada, a engrenagem transmite toda força e velocidade à engrenagem do eixo secundário, das engrenagens movidas. O eixo secundário passa a rotação e força pelo diferencial que distribui aos semi-eixos e por fim as rodas do veículo.
[Engrenagem travada no eixo secundário]
[mecanismo composto de tambor, luva, cone macho e fêmea, anel sincronizador e engrenagem]
A cada marcha selecionada pelo motorista, ocorre o processo de liberação da força do motor para caixa, por que o motorista pisa na embreagem, podendo assim, travar outras marchas de saída no eixo primário que irá se relacionar com as engrenagens movidas do eixo secundário gerando mais velocidade ao veículo.
	
Vamos observar cada parte desse diagrama para entender como eles se combinam:
O eixo verde vem do motor pela embreagem. O eixo e a engrenagem verdes estão conectados como uma só unidade. A embreagem é um dispositivo que permite conectar e desconectar o motor e a transmissão. Quando você pisa no pedal da embreagem, o motor e a transmissão estão desconectados, de forma que o motor pode rodar mesmo que o carro esteja parado. Quando você solta o pedal da embreagem, o motor e o eixo verde são conectados diretamente um ao outro. O eixo e a engrenagem verdes rodam na mesma rpm que o motor.
O eixo e as engrenagens vermelhas são chamados de eixo secundário. Eles também estão conectados como uma peça única, de forma que todas as engrenagens no eixo secundário e opróprio eixo giram como uma unidade. Os eixos verde e vermelho são conectados diretamente por suas engrenagens entrelaçadas, assim, se o eixo verde estiver girando, o vermelho também estará. Dessa forma, o eixo secundário recebe sua potência diretamente do motor toda vez que a embreagem é utilizada.
O eixo amarelo é um eixo serrado que conecta-se diretamente ao eixo motor pelo diferencial às rodas de acionamento do carro. Se as rodas estiverem girando, o eixo amarelo estará girando.
As engrenagens azuis giram em mancais, portanto giram no eixo amarelo. Se o motor estiver desligado mas o carro estiver em movimento, o eixo amarelo pode virar as engrenagens azuis para dentro enquanto elas e o eixo secundário estão parados.
A função do anel é conectar uma das duas engrenagens azuis ao eixo motor amarelo. O anel é conectado ao eixo amarelo pelas chavetas e gira com ele. Entretanto, o anel pode deslizar para a esquerda ou direita ao longo do eixo amarelo, para engatar qualquer uma das engrenagens azuis. Os dentes no anel, chamados de dentes caninos, encaixam-se em buracos nas laterais das engrenagens azuis para engatá-las.
Primeira marcha
A figura abaixo mostra como o anel, quando engatado à primeira marcha, engata a engrenagem azul à direita:
	
Nesta figura, o eixo verde do motor gira o eixo secundário, que por sua vez gira a engrenagem azul da direita. Essa engrenagem transmite sua energia pelo anel para conduzir o eixo motor amarelo. Enquanto isso, a engrenagem azul da esquerda está girando, mas está solta no seu mancal, não tendo efeito sobre o eixo amarelo.
Quando o anel está entre duas engrenagens (como mostrado na primeira figura), a transmissão está em ponto morto. As engrenagens azuis ficam à esmo no eixo amarelo em relações diferentes, controladas por suas relações no eixo secundário.
Dessa explicação, pode-se responder a várias perguntas:
Quando você comete um erro na troca de marchas e escuta um som arranhado, você não está ouvindo o som do dente da engrenagem mal engatada. Como você pode ver nestes diagramas, todos os dentes de engrenagem estão completamente entrelaçados o tempo todo. O som arranhado é dos dentes caninos tentando, sem sucesso, engatar-se aos buracos nas laterais das engrenagens azuis.
A transmissão mostrada aqui não possui "sincronizadores" (abordados mais adiante neste artigo), assim, se você estivesse utilizando essa transmissão, teria de utilizar a dupla embreagem. A dupla embreagem era comum em carros antigos e ainda é em alguns carros de corrida. Na dupla embreagem, você pisa no pedal de embreagem uma vez para desengatar o motor da transmissão. Isso tira a pressão dos dentes caninos para que você possa mover o anel para o ponto morto. Então você libera o pedal da embreagem e o motor rotaciona para a "velocidade correta". A velocidade correta é o valor de rpm sob o qual o motor deveria rodar na próxima marcha. A idéia é pegar a engrenagem azul da próxima marcha e o anel rotacionando na mesma velocidade, para que os dentes caninos possam engatar. Então você pisa no pedal de embreagem novamente e trava o anel na nova marcha. A cada troca de marcha você tem de pisar e liberar a embreagem duas vezes, daí o nome "dupla embreagem".
Você também pode ver como um pequeno movimento linear na alavanca permite a troca de marchas. A alavanca de troca de marchas move uma haste conectada ao garfo. O garfo desliza o anel no eixo amarelo para engatar uma das duas engrenagens.
Agora vejamos uma transmissão real. A animação a seguir mostra o funcionamento interno de uma transmissão de quatro velocidades com marcha ré.
A transmissão manual de cinco velocidades é considerada padrão nos carros de hoje. Internamente, ela é como na figura abaixo.
	
Há três grafos controlados por três hastes que estão engatadas pela alavanca de câmbio. Olhando as hastes de câmbio de cima, elas são assim em marcha ré, primeira e segunda marchas.
	
Tenha em mente que a alavanca de câmbio possui um ponto de rotação no meio. Quando você empurra a alavanca para frente para engatar a primeira marcha, está na realidade puxando a haste e o garfo para a primeira marcha.
Você pode ver que, ao mover o câmbio para a esquerda e direita, você está engatando garfos diferentes (e, portanto, anéis diferentes). Mover a alavanca para frente e para trás move o anel para engatar a uma das engrenagens.
	
A marcha ré é controlada por uma pequena engrenagem intermediária (em roxo). Em todos os momentos, a engrenagem de ré azul nesse diagrama está girando na direção oposta de todas as outras engrenagens azuis. Assim, seria impossível jogar a transmissão para a marcha ré enquanto o carro está indo para frente, pois os dentes caninos nunca engatariam. Contudo, farão um enorme barulho.
Sincronizadores
As transmissões manuais nos carros de passeio utilizam sincronizadores para eliminar a necessidade da dupla embreagem. O objetivo de um sincronizador é permitir que o anel e a engrenagem tenham atrito antes de os dentes caninos terem contato. Isso permite que o anel e a engrenagem sincronizem suas velocidades antes de os dentes precisarem engatar, como mostrado abaixo.
	
O cone na engrenagem azul encaixa na área em forma de cone do anel e o atrito entre o cone e o anel sincroniza o anel e a engrenagem. A porção externa do anel então desliza para que os dentes caninos possam se engatar à engrenagem. Cada fabricante implementa as transmissões e os sincronizadores de maneiras diferentes, mas essa é a idéia geral.
Transmissão por engrenagens.
As engrenagens, também chamadas rodas dentadas, são elementos básicos na transmissão de potência entre árvores. Elas permitem a redução ou aumento do momento torso, com mínimas perdas de energia, e aumento ou redução de velocidades, sem perda nenhuma de energia, por não deslizarem. A mudança de velocidade e torção. É feita na razão dos diâmetros primitivos. Aumentando a rotação, o momento torso diminui e vice-versa. Assim, num par de engrenagens, a maior delas terá sempre rotação. Menor e transmitirá momento torso maior. A engrenagem menor tem sempre rotação mais alta e momento torso menor. O movimento dos dentes entre si processa-se de tal modo que no diâmetro primitivo não há deslizamento, havendo apenas aproximação e afastamento. Na demais parte do flanco existe ação de deslizamento e rolamento. Daí conclui-se que as velocidades periféricas (tangenciais) dos círculos primitivos de ambas as rodas são iguais (lei fundamental do dentado).
Tipos de engrenagens.
Engrenagem cilíndrica de dentes retos
Os dentes são dispostos paralelamente entre si e em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagens em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz.
Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais.
Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silencioso devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada pelo mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90º).
Engrenagem cilíndrica com dentes internos.
É usada em transmissões planetárias e comandos finais de máquinas pesadas, permitindo uma economia de espaço e distribuição uniforme da força. As duas rodas do mesmo conjunto giram no mesmo sentido.
Engrenagem cilíndrica com cremalheira.
A cremalheira pode ser considerada como uma coroa dentada com diâmetro primitivo infinitamente grande. É usada para transformar movimento giratório em longitudinal.
Engrenagem cônica com dentes retos.
É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção é geralmente 90º, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas têm um formato também cônico,o que dificulta sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e direção da força, em baixas velocidades.
Engrenagem cilíndrica com dentes oblíquos.
Seus dentes formam um ângulo de 8 a 20º com o eixo da árvore. Os dentes possuem o perfil da envolvente e podem estar inclinados à direita ou à esquerda. Os dentes vão se carregando e descarregando gradativamente. Sempre engrenam vários dentes simultaneamente, o que dá um funcionamento suave e silencioso. Pode ser bastante solicitada e pode operar com velocidades periféricas até 160m/s. os dentes oblíquos produzem uma força axial que deve ser compensada pelos mancais.
Engrenagem cilíndrica com dentes em V.
Conhecida também como engrenagem espinha de peixe. Possui dentado helicoidal duplo com uma hélice à direita e outra à esquerda. Isso permite a compensação da força axial na própria engrenagem, eliminando a necessidade de compensar esta força nos mancais. Para que cada parte receba metade da carga, a engrenagem em espinha de peixe deve ser montada com precisão e uma das árvores deve ser montada de modo que flutue no sentido axial. Usam-se grandes inclinações de hélice, geralmente de 30 a 45º. Pode ser fabricada em peça única ou em duas metades unidas por parafusos ou solda. Neste último caso só é admissível o sentido de giro no qual as forças axiais são dirigidas uma contra a outra.
Engrenagem cônica com dentes em espiral.
Empregada quando o par de rodas cônicas deve transmitir grandes potências e girar suavemente, pois com este formato de dentes consegue-se o engrena mento simultâneo de dois dentes. O pinhão pode estar deslocado até 1/8 do diâmetro primitivo da coroa. Isso acontece particularmente nos automóveis para ganhar espaço entre a carcaça e o solo.
Parafuso sem-fim e engrenagem côncava (coroa).
O parafuso sem-fim é uma engrenagem helicoidal com pequeno número (até 6) de dentes (filetes). O sem-fim e a coroa servem para transmissão entre dois eixos perpendiculares entre si. São usados quando se precisa obter grande redução de velocidade e consequente aumento de momento torso. Quando o ângulo de inclinação (y) dos filetes for menor que 5º, o engrena mento é chamado de auto retenção. Isto significa que o parafuso não pode ser acionado pela coroa. Nos engrena mentos sem-fim, como nas engrenagens helicoidais, aparece forças axiais que devem ser absorvidas pelos mancais. Entre os sem-fim e a coroa produz-se um grande atrito de deslizamento. A fim de manter o desgaste e a geração de calor dentro dos limites, adequam-se os materiais do sem-fim (aço) e da coroa (ferro fundido ou bronze), devendo o conjunto funcionar em banho de óleo.
Engrenagens planetárias
Os trens de engrenagens epiciclos dais ou trens de engrenagens planetárias (TEPs) são sistemas de transmissão de alta complexidade cinemática e de difícil visualização. Entretanto, são grandes as suas vantagens: compactos, leves, permitem altas reduções de velocidade, possuem alta confiabilidade, pois tem engrena mento permanente, possuem capacidade de bifurcação e adição de potência e permitem múltiplas relações de transmissão. Sua principal aplicação são as caixas de transmissão automática dos veículos modernos. Como existe uma grande variedade de possibilidades de configurações na união de vários Tempos, o estabelecimento de formas de representação do sistema em estudo é fundamental para sua compreensão. Este trabalho tem como objetivo, apresentar as diversas formas de representação adotadas por vários autores e
Mostrar as equivalências entre elas.
Engrenagens planetárias.
Existem muitas maneiras de empregar engrenagens. Um tipo específico de engrenagens é chamado de trem de engrenagens planetárias. Engrenagens planetárias resolvem o seguinte problema: digamos que você queira uma relação de marcha de 6:1 com a rotação de entrada girando na mesma direção da rotação de saída. Uma maneira de criar esta relação é com o seguinte trem de três engrenagens: -
Neste trem, a engrenagem azul tem seis vezes o diâmetro da engrenagem amarela, fornecendo a relação 6:1. O tamanho da engrenagem vermelha não importa, porque está presente apenas para reverter o sentido da rotação, de forma que as engrenagens azul e amarela girem da mesma forma. Entretanto, imagine que você queira que o eixo da engrenagem de saída seja o mesmo da engrenagem de entrada. Uma situação comum, onde há a necessidade de se usar o mesmo eixo, é o da parafusa eira elétrica. Nesse caso, você pode usar um sistema de engrenagens planetárias, conforme mostrado aqui:
Neste sistema, a engrenagem amarela (a engrenagem solar) se engrena com todas as três vermelhas (engrenagens planetárias) simultaneamente. Todas as três estão ligadas a um prato (o suporte planetário) e se conectam com o lado interno da engrenagem azul (a coroa), em vez de se conectarem com seu lado externo. Em razão de existirem três engrenagens vermelhas em vez de uma, este trem de engrenagens é extremamente robusto. O eixo de saída é conectado à coroa azul e o suporte planetário permanece estacionário, fornecendo a mesma relação de 6:1. Veja a figura de um sistema de engrenagens planetárias de dois estágios na página sobre a parafusa eira elétrica e um sistema de engrenagens planetárias de três estágios na página sobre o irrigador de jardim. Você também poderá encontrar sistemas de engrenagens planetárias dentro de transmissões automáticas.
Uma outra coisa interessante, acerca do uso de engrenagens planetárias é que elas podem produzir diferentes relações de marcha, dependendo de qual engrenagem é usada como entrada, qual é usada como saída e qual delas fica parada. Por exemplo, se a entrada for a engrenagem solar, a coroa for mantida estacionária e o eixo de saída for engrenado ao suporte planetário, obteremos uma relação de marcha diferente. Neste caso, o suporte planetário e as engrenagens planetárias orbitam em torno da engrenagem solar. Dessa forma, em vez de a engrenagem solar girar seis vezes para que o suporte planetário gire uma vez, ela terá que girar sete vezes. Isso acontece porque o suporte planetário circulou a engrenagem solar uma vez na mesma direção, subtraindo uma revolução da engrenagem solar. Então, nessa situação, temos uma redução de 7:1.
Você poderia reorganizar as coisas outra vez, desta vez mantendo a engrenagem solar estacionária, fazendo com que o suporte planetário seja o eixo de saída e engatando o eixo de entrada à coroa. Isto lhe daria uma redução de marcha de 1.17:1. Uma transmissão automática usa conjuntos de engrenagens planetárias para criar diferentes relações de marcha, além de embreagens e cintas de freio para manter diferentes partes do bloco de engrenagens estacionárias e mudar entradas e saídas
Exemplo
Autor: 
Marshall Brain
Imagine a seguinte situação: você tem duas engrenagens vermelhas e quer mantê-las sincronizadas, mas elas estão afastadas uma certa distância. Você poderia colocar uma engrenagem grande entre elas, se quiser que elas tenham a mesma direção de rotação:
Ou poderia usar duas engrenagens de mesmo tamanho, se quiser que tenham sentidos de rotação opostos:
Entretanto, em ambos os casos, as engrenagens extras serão provavelmente pesadas e você ainda teria que criar eixos para elas. Nesses casos, a solução comum é usar uma corrente ou uma correia dentada, conforme mostrado aqui:
As vantagens de correntes e correias dentadas são sua leveza e a habilidade de acoplar muitas engrenagens, preservando a distância entre elas. Por exemplo, em um motor de carro, a mesma correia dentada poderia conectar o virabrequim, duas árvores de comando de válvulas e o alternador. Se você tivesse que usar engrenagens no lugar da correia, seria muito mais complicado.
As engrenagens são consideradas os músculos de qualquer transmissão automotiva, seja ela manual ou automática. São utilizadas para transferir torque e força e podem promover mudanças de velocidade e direçãono veículo. Os jogos de engrenagens planetárias são utilizados como meio básico de transferência ou multiplicação de torque do motor. São denominados assim por causa da disposição física de três engrenagens, que geralmente formam um jogo planetário.
Engrenagem solar - Localiza-se no centro do jogo de engrenagens. As outras engrenagens giram ao redor do solar, assim chamada porque a disposição se assemelha ao nosso sistema solar.
Engrenagens planetárias - São montadas em um suporte e giram ao redor do solar, similar aos planetas orbitando o Sol, em nosso sistema solar. Estas engrenagens formam um conjunto conhecido como conjunto porta-planetárias. As engrenagens tipos pinhões estão engrenados constantemente no solar e na anelar.
Engrenagem anelar - Envolve o conjunto inteiro de engrenagens e, portanto, possui dentes construídos em seu diâmetro interno. A engrenagem interna ou anelar está engrenada constantemente ao porta-planetárias.
Conjunto porta-planetária - Consiste de uma engrenagem solar, engrenagens planetárias com seus respectivos pinhões e uma engrenagem interna. Por estarem constantemente interligadas (engrenadas), quando uma recebe força, a outra é bloqueada. A terceira transferirá esta força para o eixo de saída e dependendo da quantidade de dentes de cada uma (relação), se obterá uma redução ou multiplicação de força ou velocidade.
O conjunto porta-planetária possui três características distintas. Primeiro, sua construção é forte e eficiente. Com três ou quatro pinhões em uma porta planetária e a engrenagem anelar engrenada em todos os pinhões, a força é igualmente distribuída por meio de todo o jogo. Segundo, por estarem integralmente engrenadas, é eliminada a possibilidade de haver escape de marchas, o que comumente ocorre numa transmissão manual. Finalmente, a construção se beneficia de seu desenho compacto, uma vez que todas as engrenagens possuem o mesmo centro de seus eixos.
As transmissões automáticas geralmente utilizam dois jogos de engrenagens planetárias para obter várias relações de redução e quatro diferentes modos de operação. Várias embreagens e/ou cintas são aplicadas para travar ou mover as diferentes engrenagens.
Redução - Para obter uma redução, ou marchas com mais força, as engrenagens trabalham de forma diferenciada. A solar geralmente gira enquanto a anelar externa é travada por um pacote de embreagens de discos múltiplos. Além disso, a solar movimenta os pinhões do conjunto porta planetárias, que giram ao redor da parte interna da engrenagem anelar. Esta ação faz com que o porta-planetárias gire numa velocidade menor que a solar, que, nesta ocasião, faz o papel da engrenagem de entrada. A ligação da porta planetária ao eixo de saída provê uma redução.
Operar com os conjuntos de engrenagens reduzidos gera um aumento do torque e diminuição dos giros de saída em relação à rotação do motor. Isto significa que a rotação do motor é maior que a saída da transmissão. Essa redução normalmente ocorre em primeira, segunda e marcha à Ré.
Na segunda marcha, uma outra cinta ou pacote de embreagens é aplicada e a transferência de força é ligeiramente diferente. O segundo jogo de engrenagens é utilizado para se obter uma relação menor quando a rotação do eixo de saída fica mais próxima da rotação do motor.
Direta - A direta (normalmente a terceira marcha) ocorre quando o eixo de saída da transmissão gira na mesma velocidade do eixo de entrada da transmissão. Esta marcha é obtida quando dois elementos de um mesmo grupo de engrenagens planetárias atingem a mesma velocidade.
Consequentemente, o terceiro elemento do jogo passará a girar na mesma velocidade dos outros dois. Obtém-se, então, uma relação de 1,00: 1 se diz: “relação de um para um”.
Overdrive – Também conhecido como sobremarcha, o Overdrive é obtido quando se mantém a engrenagem solar enquanto a força também entra pelo conjunto porta planetárias. A engrenagem anelar e o conjunto porta pinhões giram ao redor dos dentes do solar. No entanto, a anelar apresenta uma velocidade de giros maior que a da porta planetária. Nesse momento, se a
aplicação do conjunto de embreagens estiver correta, e a anelar for ligada ao eixo de saída, haverá um grande aumento de giros e a de multiplicação.
O Overdrive, ou sobremarcha, diminui o torque do motor enquanto aumenta a rotação de saída da transmissão. Isto significa que o eixo de saída da transmissão gira numa velocidade bem maior que o eixo de entrada. O Overdrive geralmente ocorre em quarta ou em quinta marchas, dependendo da transmissão. Nesta situação, pode-se manter o veículo a uma velocidade média na estrada com reduzida RPM. Isso proporciona uma maior economia de combustível, além de aumentar a vida útil do motor.
Marcha à ré – Para acionar a marcha à ré, o conjunto trava o porta-planetárias e move a engrenagem solar. Esta ação faz com que os pinhões do conjunto porta planetárias girem a engrenagem anelar na direção oposta em redução.