Trabalho de Elementos de Máquinas II - Transmissão

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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
Atividade Avaliativa da disciplina de Legislação e Ética da Faculdade Multivix Serra.
Rachel Freixo Chaves
SERRA - ES 
2020
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
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.
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. 
Há dois tipos de transmissão a não compacta e a compacta.
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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, as mudanças são realizadas pelo comando automático realizado pelo módulo Engine Control Unit (ECU). 
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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.
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.
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 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.
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2.3. Sistema
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.
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.
2.4. Veículo
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.
Num automóvel com motor dianteiro, a transmissãopassa 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.
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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.
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).
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 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.
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.
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.
 A partir dos parâmetros encontrados começa-se a discussão de geometrias possíveis para o sistema. Com o auxílio de programas como o SolidWorks, do tipo CAD, os membros do subgrupo do GMP projetam diferentes modelos das peças, que são simulados em programas como o Ansys, a fim de dimensionar as peças de acordo com os requisitos determinados pelo projeto, visando o melhor desempenho do carro.
 
Imagem: representação de peça do projeto em SolidWorks e de simulação no Ansys;
Imagem: desenho em SolidWorks da transmissão do TR 05 acoplada ao motor do carro;
 
Depois de muito trabalho os materiais da nossa transmissão são encomendados e as peças são produzidas em parceria com nossos patrocinadores por processos de usinagem, em parceria com a Powertec; corte a laser, com a ajuda da RDMec; corte a água, com a ajuda da Jotalux; nossas estrias são feitas pela Imear Engrenagens e a corrente que liga o motor à transmissão é fornecida pela Tsubaki.
Após passarem por tratamentos térmicos e de acabamento as peças são montadas e preparadas para serem testadas com o carro. Um bom projeto de transmissão é essencial para o desempenho do protótipo, garantindo aceleração e velocidade, além de trabalhar em conjunto com a dinâmica do veículo. 
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BESSA, R. M. – Análise da diferença de desempenho entre os câmbios automático e automatizado, 2019. 
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.