TRABALHO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS

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CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
FUNCIONAMENTO DAS CAIXAS DE MARCHAS DOS 
AUTOS ESPORTIVOS E DE COMPETIÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LUAN BATISTA 
PATRICK BARROS 
UBIRAJARA SILVARES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SERRA - ES 
2020
 
 
 
 
FUNCIONAMENTO DAS CAIXAS DE MARCHAS DOS 
AUTOS ESPORTIVOS E DE COMPETIÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
LUAN BATISTA 
PATRICK BARROS 
UBIRAJARA SILVARES 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado à disciplina Elementos 
de máquinas II do Curso de Graduação em 
Engenharia Mecânica da Faculdade 
Capixaba da Serra MULTIVIX, como requisito 
para avaliação. 
Professor: Daniel Tasaico 
 
 
 
 
 
SERRA - ES 
2020
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SUMÁRIO 
1 1NTRODUÇÃO ................................................................................... 4 
2 TRANSMISSÃO .................................................................................. 5 
2.1 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO NÃO COMPACTA ......................... 6 
2.2 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO COMPACTA .................................. 6 
2.3 SISTEMA .......................................................................................... 7 
2.4 VEÍCULO .......................................................................................... 9 
2.5 AUTOMÁTICA OU MANUAL .......................................................... 10 
3 O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE UM FÓRMULA SAE (AUTO DE 
COMPETIÇÃO) .................................................................................... 11 
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................. 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
O sistema de transmissão de um automóvel é um componente muito importante, ele 
é responsável por transmitir a força gerada pela queima da combustão até as rodas 
para que o veículo entre em movimento. Ele é formado por caixa de câmbio, 
embreagem, diferencial e eixo. Esses componentes são importantes e cada um tem a 
sua função na transmissão. Existe o sistema de transmissão manual, automático, 
transmissão continuamente variável (CVT) que geralmente são utilizadas em 
automóveis de competição e as transmissões de dupla embreagem, sendo que todos 
esses se encontram nos carros esportivos de rua. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. TRANSMISSÃO 
É um dos componentes mais importantes da mecânica do carro. A transmissão regula 
a velocidade do pneu com a velocidade do motor e envia a potência do motor para as 
rodas. 
A transmissão faz muito mais do que o poder de transferência. É o componente na 
parte traseira do motor que liga o motor para as rodas. Sua função é manter a 
velocidade do motor em um certo número de RPM (Revoluções Por Minuto) porque o 
motor trabalha melhor quando rodando em velocidades que não são muito rápidos e 
não muito lento (DRUNN, 2018). 
Quando o carro está se movendo lentamente o motor está se movendo muito mais 
rápido do que as rodas. Mas em velocidades mais rápidas do motor não tem que 
trabalhar duro como em relação à velocidade da roda. É a transmissão que torna isso 
possível. Há um número de posições de outras artes em uma transmissão típica. 
Estes incluem “reverso”, que envia as rodas girando para trás, “neutro”, que desacopla 
o motor das rodas do carro, e “parque” que bloqueia as rodas para o veículo não se 
move (DRUNN, 2018). 
Há dois tipos de transmissão a não compacta e a compacta. 
2.1. SISTEMA DE TRANSMISSÃO NÃO COMPACTA 
 
Na transmissão do tipo não compacta, para um câmbio manual, suas marchas são 
determinadas pelo motorista, por meio de uma alavanca de mudanças. Na automática, 
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as mudanças são realizadas pelo comando automático realizado pelo módulo Engine 
Control Unit (ECU) (SANTANA, 2018). 
2.2. SISTEMA DE TRANSMISSÃO COMPACTA 
 
Na transmissão compacta os procedimentos de mudanças de marchas são parecidos, 
porém, tem-se em um só conjunto, motor, embreagem (câmbio manual) ou conversor 
de torque (câmbio automático), caixa de mudanças e eixo motriz. É um conjunto 
motopropulsor que dispensa a utilização da transmissão articulada. Ela ainda pode 
ser montada tanto na dianteira como na traseira do carro (SANTANA, 2018). 
Há muitos componentes diferentes para a transmissão. conjuntos de engrenagens 
planetárias, sistema hidráulico, embreagens e bandas, selos e juntas, e um conversor 
de torque são todos os componentes juntos para entregar o poder a seu carro. 
conjuntos de engrenagens planetárias ajustar para diferentes velocidades e inversa. 
O sistema hidráulico manda óleo para o sistema de marchas através das garras e 
bandas. Vedações e juntas estão lá para manter o petróleo, onde é suposto ser, que 
abrange os conjuntos de engrenagens planetárias, assim que tudo corra bem. O 
conversor de torque é um mecanismo de embreagem, permitindo que as engrenagens 
para mudar sem parar (BESSA, 2019). 
Há muitas maneiras de dizer se a sua transmissão está funcionando sem problemas 
ou dar-lhe problemas. Por exemplo, a falta de mudança, ou atraso na mudança é um 
forte indício de que define a sua arte ou conversor de torque está tendo problemas. 
Ouça com atenção para os ruídos estranhos. Bater, triturar, bater, lamentando-se 
ruídos e atraso na mudança pode ser um sinal de problemas. Se o motor acelera 
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quando você pressiona o gás, mas o carro não acelera, por conseguinte, que lhe diz 
que sua transmissão não está funcionando direito. Verifique se os seus fluidos. 
Vermelho, rosa ou marrom líquido debaixo do carro ou ter que preencher 
a transmissão continuamente com o líquido são sinais de que você precisa para levar 
a sua transmissão na loja. 
A manutenção preventiva é pensar adiante e verificar o seu automóvel contra todos 
esses problemas, antes de começar. Alterar o fluido de transmissão a cada 25.000 
km, como uma regra de ouro. Isto é feito tendo em seu carro ou caminhão para um 
profissional, pois a remoção da panela do fluido da transmissão é complicada e 
confusa. Também é melhor deixar seu mecânico tirar a panela fora, porque eles 
podem verificar o fluido de lascas de metal e outras indicações de problemas. 
Portanto, manter a sua transmissão até à data por visitas regulares ao seu mecânico 
e ver (e ouvir) para sinais de que está começando a ter problemas. Se você seguir 
estas duas orientações, você não deve ter problemas extremos com a 
sua transmissão. 
Sabendo como funciona a sua transmissão pode ajudar quando você está falando 
com seu mecânico sobre a manutenção do seu veículo. Se você perguntar a ele o que 
está acontecendo com seu motor que ficarão contentes em ajudá-lo. Entender um 
pouco sobre a sua transmissão irá ajudá-lo a prestar atenção para os problemas e 
eles têm cuidado antes que se transformem em problemas maiores (BESSA, 2019). 
2.3. SISTEMA 
 
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Atualmente, existem vários tipos de sistemas de transmissão, tais 
como: engrenagens, correias e cardans. 
As correias são mais usadas em carros para pista de asfalto, porque são muito 
sensíveis a sujeira e o sistema de tração é aberto. Este tipo de transmissão tem 
menos perda. 
Os carros de competição (elétricos) estão evoluindo para o sistema de correias, 
procurando sempre o menor número possível de engrenagens, (peças móveis), para 
diminuir o atrito. 
A maioria dos bons carros elétricos usam duas correias direto para os diferenciais daí, 
direto para as rodas ou cardans com eixo homo cinéticos (junta universal) ou então 
um sistema mais simples conhecido como, “osso de cão”. Alguns carros usam uma 
combinação de omocinética com esta engrenagem simples “osso de cão”. Tanto os 
carros para pista de terra como os de pista de asfalto,utilizam o cardam 
na transmissão do diferencial para as rodas (WEIHERMANN, 2015). 
 
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A conexão com estas pode ser feita com o “osso de cão” ou com homocinética (junta 
universal), que tem a vantagem de ser mais resistente e normalmente causa menos 
problemas que o outro tipo, que escapa do encaixe com maior facilidade. 
Também nas rodas da frente a homocinética é mais indicada, em virtude de a 
suspensão ter dois movimentos, o vertical e o de direção, enquanto que nas rodas 
traseiras o tipo “osso de cão” pode ser mais utilizado sem maiores problemas, 
inclusive reduzindo custos. 
Uma característica importante é que, no carro de asfalto pode ser utilizado o câmbio 
enquanto que no carro para pista de terra isto não é possível, pelo fato de que o 
câmbio não pode ser submetido a terra ou areia, até o momento ainda não foi 
desenvolvido um câmbio totalmente fechado (WEIHERMANN, 2015). 
2.4. VEÍCULO 
Segundo Weihermann, a transmissão é um conjunto de dispositivos utilizados para 
transmitir a força produzida no motor às rodas motrizes, para que o veículo entre 
movimento. 
O sistema é composto pela embreagem, caixa de marchas, diferencial, semi-árvores, 
homo cinéticas e rodas. Esses componentes estão ligados e possuem 
interdependência de funcionamento. 
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Num automóvel com motor dianteiro, a transmissão passa por todos estes 
componentes. Eles impõem às rodas a potência do motor transformada em energia 
mecânica. 
Quando colocamos um carro em movimento, inicialmente, pisamos na embreagem 
para engrenar uma marcha. O movimento é transmitido ao diferencial que 
movimentará as rodas através das semi-árvores. 
O conjunto de peças usadas para ligar e desligar o motor do sistema de transmissão e 
efetuar a progressão do torque do motor permitindo uma partida suave do veículo, 
chama-se embreagem, e localiza-se entre a caixa de mudanças e o volante do motor. 
A embreagem é um dispositivo muito usado no veículo. A cada mudança de marcha, 
ela é acionada. Seus componentes são passíveis de desgaste e podem apresentar 
inconvenientes que devem ser imediatamente solucionados para não os estender a 
outras partes do motor, como o câmbio. 
O câmbio permite as mudanças de marchas de forma suave e segura. Na manutenção 
da caixa de câmbio, não esqueça de verificar o nível de óleo e a data da troca do 
mesmo. 
O óleo recomendado é o de base mineral, multiviscoso, e deve conter aditivo de 
extrema pressão. Esses óleos são indicados para engrenagens com alta solicitação. 
2.5. AUTOMÁTICA OU MANUAL 
Os carros vêm ou com transmissão automática ou com transmissão manual. 
Em um carro com transmissão automática não é necessário mudar as marchas 
manualmente, ao passo que, com uma transmissão manual, a mudança de marcha é 
uma atividade manual. Se você é novo na direção, é sempre preferível que você 
aprenda a dirigir com uma transmissão manual. Desta forma, uma vez que você tenha 
ganhado proficiência, você pode dirigir qualquer tipo de carro (BESSA, 2019). 
 
 
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3. O SISTEMA DE TRANSMISSÃO DE UM FÓRMULA SAE (AUTO 
DE COMPETIÇÃO) 
Convencionalmente, o motor de combustão interna é o responsável pela geração de 
força em um automóvel, mas como essa força se transforma em movimento? A 
transmissão é um sistema fundamental para o funcionamento de qualquer veículo 
automotivo, convertendo o torque e rotação gerados pelo motor em movimento para 
as rodas do carro. O sistema de transmissão possibilita o movimento do veículo em 
diferentes faixas de velocidades, organizadas em marchas, assim como o movimento 
na marcha ré. A transmissão ainda permite que o carro realize curvas através do 
diferencial, um mecanismo que regula a velocidade das rodas tracionadas. O motor e 
a transmissão são cada vez mais considerados como um sistema funcional único, 
denominado Powertrain ou Grupo Motopropulsor (GMP) (NAGANUMA et.al, 2009). 
 
 
Imagem: esquema mostrando o Powertrain com transmissão manual. 
 
Entre os componentes da transmissão destacam-se embreagens, engrenagens que 
compõe a caixa de marchas, eixos, semieixos, alavanca de câmbio e o próprio 
diferencial. No mundo automotivo existem diferentes tipos de sistemas de 
transmissão, como a transmissão manual, a automática, a transmissão continuamente 
variável (CVT) e as transmissões de dupla embreagem, sendo que todos esses se 
encontram nos carros de rua atuais. No caso de carros de competição, por exemplo 
os de Formula 1, são usados câmbios sequenciais semiautomáticos, assim o piloto 
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passa as marchas com o auxílio de um sistema eletrônico. Sistemas automáticos ou 
CVTs são proibidos na competição que participamos FSAE, para que a habilidade do 
piloto em manejar o carro continue importante (NAGANUMA et.al, 2009). 
 
 
Imagem: caixa de marchas de uma motocicleta Honda CB600rr, acoplada ao motor 
da mesma; na imagem pode-se ver o virabrequim do motor. 
As caixas de câmbio da Fórmula 1 estão posicionadas próximas às 
extremidades traseiras dos veículos e seu peso contribui significativamente 
para o desempenho dinâmico. Uma ampla variedade de marchas é necessária 
para ajudar a definir a força de acionamento para cada circuito de corrida 
(NAGANUMA et.al, 2009). 
No caso de veículos Fórmula SAE, é comum o uso de motores de motocicletas, 
adaptados no carro com a caixa de marchas original. Porém, cabe à equipe 
desenvolver o resto dos elementos que conectam o motor às rodas. O projeto da 
transmissão do Formula UFMG começa com estudos teóricos, avaliando as condições 
às quais o carro será exposto, o que envolve cálculos com programas como o Matlab 
e testes com o veículo em movimento para determinar com maior precisão os esforços 
sobre o protótipo (MALACO, 2009). 
 
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4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
BESSA, R. M. – Análise da diferença de desempenho entre os câmbios 
automático e automatizado, 2019. 
DRUNN, J. – Estudo e desenvolvimento de um sistema de transmissão 
automatizada para um veículo de competição Baja Sae. Panambi, 2018. 
MALACO FILHO, J. T. S – Desenvolvimento de sistema de transmissão para 
veículo de formula SAE, 2009. 
NAGANUMA, T., NOGIMA, H., KIMURA, H., KONISHI, K. – Development of Honda 
Gears for Formula One Gearbox. Honda R&D Technical Review, F1 Special, 2009. 
SANTANA JUNIOR, A.C.S – Análise técnica e comparativa de caixa de câmbio 
manual e automática. Joinville, 2018. 
WEIHERMANN, H. W. – Estudo sobre aplicação de transmissão continuamente 
variável para veículos de pequeno porte. Joinville, 2015.