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Ling. Acadêmica, Batatais, v. 8, n. 1, p. 85-102, jan/jun. 2018
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Utilização e proposta de melhoria da caixa de redução fixa do veículo 
Baja Equipe Clarengex
Everton Widmer MARIANO1
Rodrigo Augusto de MATTOS2
Thiago Vianna GALAVOTTI3
Resumo: Esta pesquisa tem o objetivo de analisar e demonstrar, por meio de cálculos, as condições de trabalho da caixa de 
redução fixa de eixos paralelos modelo FAB47AD2 que foi utilizada no veículo Baja SAE Brasil, patrocinada pela empresa 
fabricante SEW Eurodrive. Além disso, pretende indicar pontos negativos no projeto para futuras melhorias. Por meio de 
cálculos, analisamos os esforços de tração e a eficiência do conjunto. Durante a execução do projeto de construção do Veículo 
Baja 2015 equipe Clarengex, foi identificada a necessidade de aumento do torque fornecido pelo motor e câmbio CVT, pois o 
fornecido não seria suficiente para executar as mais diversas provas que o veículo enfrentaria, entre elas, prova de tração que 
exige o máximo do veículo nas condições de trabalho. Pelo levantamento de dados relacionados ao veículo, como potência, 
torque, RPM de entrada e saída, relações do câmbio CVT, força de atrito, esforços de tração, fator de segurança de eixos, 
engrenagens e chavetas, coletaram-se as informações necessárias para analisarmos o redutor. No caso do redutor, os cálculos 
de fatores de segurança de falha por fadiga de eixos e engrenagens, vida útil de rolamentos e cálculo térmico serão realizados 
pelo patrocinador e fabricante do equipamento, por meio do software Wesilab, este de domínio e uso interno da fabricante 
SEW Eurodrive, o que não permitirá a divulgação da metodologia aplicada. Por fim, concluímos que, apesar de utilizarmos 
uma caixa de redução comercial, a qual não é projetada para esta aplicação, devido à sua dimensão e robustez, os dados 
obtidos na prática foram satisfatórios para as condições exigidas no projeto. Sendo assim, para projetos futuros propomos 
como ideal o desenvolvimento de uma caixa de câmbio com duas velocidades mais compacta e leve, para que possa ganhar 
em desempenho e proporcionar as diferentes relações exigidas durante as provas.
Palavras-chave: Caixa de Redução. Torque. Powertrain.
1 Everton Widmer Mariano. Bacharel em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário. E-mail: <ewm.widmer@hotmail.com>.
2 Rodrigo Augusto de Mattos. Bacharel em Engenharia Mecânica pelo Claretiano – Centro Universitário. E-mail: <rodrigomattos32@hotmail.com>.
3 Thiago Vianna Galavotti. Bacharel em Engenharia Mecânica pela Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” (UNESP). 
E-mail: <tvgalavotti@gmail.com>.
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Use and proposal to improve the fixed reduction box of the Baja Team 
Clarengex
Everton Widmer MARIANO
Rodrigo Augusto de MATTOS
Thiago Vianna GALAVOTTI
Abstract: The aim of this research is to analyze and demonstrate by means of calculations the working conditions 
of the FAB47AD2 parallel axle fixed reduction box, which was used in the Baja SAE Brazil vehicle, sponsored by the 
manufacturer SEW Eurodrive. In addition, it intends to indicate negative points in the project for future improvements. By 
means of calculations, we analyze the tensile stresses and the efficiency of the set. During the execution and construction 
of 2015 Baja Clarengex Team’s vehicle, it was identified the needing to increase torque provided by the engine and CVT 
exchange, since amount the provided was not enough to perform all tests the vehicle should go through, such as traction 
test that demands the maximum of the vehicle in working conditions. By collecting data related to power, torque, inlet 
and outlet RPM, CVT exchange rates, friction force, tensile stresses, axle safety factor, gear and keys, we could use those 
informations to analyze the reducer. In the case of the gear unit, calculations of fatigue failure safety factors of shafts 
and gears, bearing life and thermal calculations will be performed by the sponsor and manufacturer of the equipment, 
using Wesilab software, under its domain for internal use of manufacturer SEW Eurodrive, which will not allow the 
dissemination of the applied methodology. Finally, we conclude that, although we use a commercial reduction box, which 
is not designed for this application, due to its size and robustness, the data obtained in the practice were satisfactory for the 
conditions required in the project. Therefore, for future projects we propose as ideal the development of a gearbox with two 
speeds more compact and light, so that you can gain in performance and provide the different relationships required during 
the tests.
Keywords: Reduction Box. Torque. Powertrain.
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1. INTRODUÇÃO
Redutores de velocidade são máquinas ou equipamentos mecânicos que têm a função de reduzir 
a velocidade de um acionador, aumentando o torque fornecido pelo sistema. Podem ser constituídos de 
diferentes tipos de engrenagens, como: engrenagens paralelas, cônicas e com coroa e rosca sem fim. 
Os mais utilizados são de transmissão por engrenagens, devido ao alto rendimento, fácil manutenção, 
dimensões reduzidas e resistência a sobrecargas.
Durante o projeto, identificamos a necessidade de aumentar o torque fornecido pelo motor BRIG-
GS & STRATTON, 4 tempos, monocilíndrico com potência de 10 hp e câmbio CVT, pois o fornecido 
não seria suficiente para manter o veículo em movimento com a velocidade constante, e consequente-
mente ter um desempenho compatível com as provas da competição. Nosso objetivo principal no pro-
jeto foi o de realizar todas as provas com o mínimo de competitividade, inclusive participar do enduro 
e tração, provas que exigem o máximo do veículo na questão de torque. Este trabalho é relevante, pois 
irá demonstrar, de forma teórica e aplicada, a utilização da caixa de redução do veículo Baja, bem como 
dados, cálculos e sugestões de melhoria dessa utilização. Vale destacar que a maioria dos alunos de gra-
duação em Engenharia participam da construção desse veículo. Esse tema também é comum ao dia a dia 
das indústrias dos mais variados seguimentos, já que a maioria dos equipamentos atuais, como esteiras, 
pontes rolantes, moinhos, elevadores etc., utilizam redutores de velocidade, produzindo o torque e a 
velocidade necessária para a aplicação. Sendo assim, é um tema que faz parte da vida profissional de 
engenheiros e de técnicos mecânicos. O objetivo geral deste trabalho é analisar e demonstrar, por meio 
de cálculos, as condições de trabalho da caixa de redução fixa comercial e sugerir futuras melhorias para 
os próximos projetos do veículo.
Entre os objetivos específicos, destacam-se:
• Apresentar dados teóricos e práticos que provem a melhoria do torque na utilização do equipa-
mento.
• Compreender o sistema Powertrain do veículo Baja.
• Analisar as perdas do sistema e sugerir melhorias.
2. REVISÃO DA LITERATURA
O Mini Baja SAE é um desafio lançado aos estudantes de Engenharia que nos permite aplicar, de 
forma teórica e prática, cálculos, análises e experiências adquiridas em sala de aula e no dia a dia dos 
alunos, na construção de um veículo off-road (fora de estrada) que seja capaz de vencer quatro dias de 
provas, que exigem o máximo do projeto, submetendo-o a várias provas com um elevado grau de difi-
culdade (SAE BRASIL, 2015).
O redutor será importante no processo, pois terá a função de fornecer as forças de tração e impul-
são necessárias para induzir o movimento. “Na unidade de propulsão, a energia química (combustível) 
é transformada em energia mecânica” (BOSCH, 2005, p. 736). 
O veículo deve ser capaz de realizar a mudança do estado estacionário para o móvel, assim ven-
cendo a inércia produzida na transição. Quando em movimento, deve ser capaz de ascender gradientes 
acelerando para velocidade constante com um grau razoável de potência, mantendo o veículo com velo-
cidade constante (BOSCH,2005).
Esforços de tração
Para Dias (2011), esforços de tração são a soma de todas as resistências ao movimento do veículo.
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Figura 1. Esforços de tração.
Fonte: Dias (2011, p. 14).
Resistência ao ar
É a resistência oferecida pelo ar durante o movimento do veículo, conforme equação 1, em que 
 é o coeficiente de resistência aerodinâmica, é a velocidade do veículo, é a área frontal 
do veículo (DIAS, 2011).
 (eq. 1)
Resistência de rolagem ou rodagem
Para Dias (2011), a resistência ao rolamento deve-se à deformação dos pneus e superfície do piso 
no ponto de contato, conforme equação 2, em que é o coeficiente de resistência ao rolamento e 
 é massa do veículo incluindo piloto.
 (eq. 2)
Gradiente
Para Dias (2011), gradiente é a resistência devido à inclinação da superfície da estrada, conforme 
equação 3, em que é a massa do veículo incluindo piloto, é a porcentagem da inclinação ou 
gradiente da rampa.
 (eq. 3)
Gradiente de inclinação da rampa
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Figura 2. Gradiente de inclinação.
Fonte: Dias (2011, p. 17).
Força de atrito
A força de atrito estática máxima entre o solo e o veículo será igual à força mínima para que o 
veículo inicie o movimento. Quanto maior a carga sobre o eixo do veículo maior será esse atrito. Quan-
do iniciada, essa força de atrito atuante entre os corpos envolvidos diminui, passando a atuar a força 
de atrito cinética. Sendo assim, será necessária uma força menor para manter o veículo em movimento, 
em que é o coeficiente de atrito entre as superfícies (dados na Tabela 1, a seguir) e o é 
o valor da força normal exercida sobre o eixo de tração. Conforme Dias (2011), a equação da força de 
atrito máxima que atua entre a roda motriz e o solo será:
 (eq. 4)
Coeficiente de atrito e resistência ao rolamento
Tabela 1. Fonte: HPWizard – Automotive design tools, 2012.
Estrada Coeficiente de atrito µ Resistencia ao Rolamento Rᵐ (N/Kg)
Asfalto seco / concreto 0,75 0,020
Asfalto molhado 0,50 0,020
Estrada de terra seca 0,75 0,30
Estrada terra molhada 0,60 0,40
Fonte: adaptado pelos autores.
As transmissões devem ser eficientes e apresentar características que transmitam segurança e con-
fiabilidade para o sistema Powertrain do veículo, devido ao alto nível de exigência a que o veículo será 
submetido (CHIODELLI, 2012).
É necessário verificar qual é a potência de saída do conjunto motor e câmbio, para selecionar um 
redutor que suporte essa potência na entrada, que, no melhor dos casos, será um para um, não podendo 
ser inferior ao de saída do motor, podendo, nesse caso, gerar quebras. Nesse mesmo, contexto Budynas 
e Nisbett (2011, p. 942) argumentam que o: 
Sistema de transmissão de potência geralmente é especificado por uma capacidade em potência, por 
exemplo, uma caixa de engrenagens de 40 hp. Essa designação especifica a combinação de torque e ve-
locidade que a unidade pode suportar. No caso ideal, a potência de entrada iguala a potência de saída.
A redução da velocidade e a geração de torque estão relacionadas ao conjunto de engrenagens: 
conforme é reduzida a velocidade, aumenta-se o torque produzido. Na mesma linha, cita Norton (2013, 
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p. 684). “Um par de engrenagens é essencialmente um dispositivo de troca de torque por velocidade e 
vice-versa”. 
Para o redutor, um dos fatores necessários para evitar a quebra é sabermos a potência de entrada 
suportada por ele e o torque exigido. Assim, podemos dizer que quanto maior o torque exigido na saída 
e a potência aplicada na entrada, maior será o redutor e, consequentemente, suas engrenagens e peso, 
podendo até utilizar-se mais estágios de engrenagens, desde que atinja a velocidade desejada. Conforme 
o manual Sew (2013, p. 90): “O tamanho do redutor depende do torque de saída. Esse torque de saída 
Ma é calculado a partir da potência nominal do motor Pn e da rotação de saída do redutor Na”. No caso 
do redutor, os cálculos de fatores de segurança de falha por fadiga de eixos e engrenagens, vida útil de 
rolamentos e cálculo térmico serão realizados pelo patrocinador em conjunto com os autores deste tra-
balho, por meio do software Wesilab, que é de domínio e uso interno da fabricante SEW Eurodrive. Por 
isso, não será permitida a divulgação da metodologia aplicada.
Força de tração
Para conhecermos a força máxima de tração, faz-se necessário antes saber o torque máximo na 
roda do veículo, conforme equação 5, em que é a potência de entrada do redutor, 
 é o RPM de saída do redutor, e η é o rendimento do CVT (DIAS, 2011).
 (eq. 5)
De acordo com Dias (2011), a força máxima de tração é obtida por meio da relação mais curta, 
conforme equação 6, em que é o torque na saída do redutor, é a redução total, é o rendi-
mento total do sistema, e é o raio do pneu do veículo (DIAS, 2011).
 (eq. 6)
Todo sistema que possui componentes em atrito, como engrenagens, correias, rolamentos, cor-
rentes, bem como lubrificantes, gera perdas de rendimento. No caso dos redutores, o óleo utilizado na 
lubrificação dos componentes internos gera calor a partir de sua agitação quando em funcionamento. 
Dessa forma, dependendo da posição de trabalho, é necessária uma quantidade maior de óleo, para que 
se possam lubrificar todos componentes. Nessa mesma relação, quanto maior o volume de lubrificante 
maior a perda de rendimento, conforme cita o manual Sew (2013, p. 91): “Perdas típicas em redutores 
são perdas por atrito no engrenamento dos dentes, nos rolamentos e nos retentores, bem como perdas 
por agitação no óleo”.
No caso dos acionamentos que utilizam de engrenagens, suas perdas de rendimento são determi-
nadas pelo tipo de engrenagem utilizada e por cada par dessas engrenagens. No nosso caso, trata-se de 
eixos paralelos com dois estágios de engrenagem helicoidal, que possui dentes dispostos transversal-
mente em forma de hélice, e rendimento de 97%. Conforme informado no manual Sew (2013, p. 16): 
“Nos redutores de engrenagens helicoidais, de eixos paralelos, de engrenagens cônicas e planetárias, 
respectivamente, o rendimento do engrenamento dos dentes, por estágio do redutor, situa-se em torno 
de 97% a 98%”.
Potência de entrada do redutor
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Melconian (2009) cita que a potência útil de um sistema de transmissão pode ser conhecida por 
meio da multiplicação da potência fornecida pela porcentagem das eficiências envolvidas no sistema, 
conforme equação 7, em que é o torque na entrada do redutor, e é o RPM na 
entrada do redutor. 
 (eq. 7)
Potência de saída do redutor
A potência de saída do redutor é conhecida pela equação 8, em que é a potência de saída 
do redutor, e é o rendimento do redutor.
 (eq. 8)
Cada aplicação tem um valor que é considerado como fator de segurança, que é determinado por 
experiências de projetos passados, bem como pela análise em laboratórios adequados à aplicação. Se-
gundo Norton (2013, p. 16): “A forma de expressão de um coeficiente de segurança pode geralmente ser 
escolhida com base no tipo de esforço exercido sobre a peça”.
Para dimensionarmos o redutor, necessitamos conhecer o motor e o câmbio utilizado no veículo, 
coletando dados e experiências de equipes concorrentes, que serão utilizados nos cálculos do aciona-
mento. Para o motor, utilizaremos o “Briggs & Stratton 10 HP” 305 cilindradas e torque de 18.5 N/m, 
que é um motor estacionário normalmente utilizado para mover máquinas fixas, como geradores, bom-
bas e ferramentas de trabalhos. Esse motor é definido pelo regulamento da competição. Sendo assim, 
todas as equipes o utilizaram (BRIGGS & STRATTON, 2013).
Para o câmbio, utilizaremos o CVT (transmissão continuamente variável) Comet 790, que consiste 
de duas polias variáveis, acionadas por uma correia em v, que trabalham em conjunto; quando uma está 
se abrindo,a outra está se fechando, alterando a relação entre si e a rotação do motor, produzindo assim 
a rotação e a velocidade necessária para o veículo, conforme exigida no percurso. Nessa mesma linha, 
Bosch (2005, p. 414) argumenta que:
Transmissões continuamente variáveis (CVT) são capazes de converter cada ponto de operação do 
motor em uma curva operacional e cada curva operacional do motor em uma faixa de operação dentro 
do campo característico de tração.
Enfim, para completar todo o entendimento, podemos dizer que o acionamento ou o conjunto de 
transmissão, quando acionado por correias, sofre algumas limitações em seu funcionamento. Conforme 
argumentado por Juvinall e Marshek (2008, p. 426): “A capacidade de acionamento de uma correia nor-
malmente é limitada pela condição de deslizamento ocorrente na menor das polias”.
3. METODOLOGIA
A metodologia a ser empregada em nosso trabalho de conclusão de curso será de campo, buscando 
recuperar o conhecimento científico sobre a problemática relacionada ao campo da engenharia mecâni-
ca. Ela será de nível teórico e prático, cuja fonte de dados foi baseada em livros periódicos, artigos cien-
tíficos e sites especializados. Além disso, para analisar o desempenho da caixa de redução a ser utilizada, 
foi necessário buscar métodos e fórmulas de cálculos analisadas por software. Por fim, para propor me-
lhorias futuras, coletamos dados da prática efetuada em competições anteriores. A forma de abordagem 
da pesquisa foi qualitativa e quantitativa, na qual as informações obtidas foram também quantificadas e 
os dados foram analisados. A interpretação dos fenômenos e a atribuição dos significados são básicas no 
processo desse tipo de pesquisa científica.
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Para analisar os rendimentos e verificar se o redutor de velocidade será compatível com a solici-
tação, necessitamos conhecer os componentes envolvidos no sistema Powertrain, bem como a coleta de 
dados do conjunto utilizado e experiências de equipes concorrentes, os quais serão utilizados nos cálcu-
los envolvidos. Dessa forma, adotaremos os seguintes critérios como métodos e técnicas:
• 3.1 – Componentes da transmissão.
• 3.2 – Coletas de dados.
• 3.3 – Cálculos de rendimento.
• 3.4 – Cálculos dos esforços de tração.
Componentes da transmissão
• Motor estacionário monocilíndrico, quatro tempos, de combustão interna a gasolina carburada, 
marca “Briggs & Stratton”.
• Câmbio Automático tipo CVT (transmissão continuamente variável), modelo Comet 790.
• Redutor de eixos paralelos, modelo FA47AD2, marca SEW.
• Sistema de corrente composta por par de mancais de rolamento, e duas coroas de mesma di-
mensão (redução 1:1).
• Pneus de quadriciclo de 21×7×10 polegadas, marca Maxxis modelo RAZR2.
Componentes do Powertrain
Figura 3. Componentes do Powertrain.
Fonte: elaborado pelos autores.
Coletas de dados
O motor “Briggs & Stratton” é um motor estacionário normalmente utilizado para mover máqui-
nas fixas, como geradores, bombas e ferramentas de trabalhos. Esse motor é definido pelo regulamento 
da competição, e, como exigência, todas as equipes devem utilizá-lo, não sendo permitido realizar alte-
rações para ganho de potência ou rendimento.
Os dados são: 10 hp, 305 cilindradas e torque máximo de 18.5 N/m a aproximadamente 2600 rpm. 
Na figura 4, será possível constatar, pelo gráfico, a curva de torque máximo, e, na figura 5, a curva de 
potência máxima que o referido motor possui.
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Curva de torque do motor
Figura 4. Curva de torque do motor.
Fonte: Catálogo do Motor Briggs & Stratton (1999).
Curva de potência do motor
Figura 5. Curva de potência do motor.
Fonte: Catálogo do Motor Briggs & Stratton (1999).
Também o regulamento define como regra a regulagem de RPM máximo do motor como sendo 
de 3800 rpm.
Para o câmbio, utilizaremos o CVT (transmissão continuamente variável) Comet 790, que consiste 
de duas polias variáveis, acionadas por uma correia em v, que trabalham em conjunto; quando uma está 
se abrindo, a outra está fechando, alterando a relação entre si e a rotação do motor, produzindo, assim, a 
rotação e a velocidade necessária para o veículo, conforme exigida no percurso. O câmbio foi fornecido 
pela empresa parceira Brascabos Componentes Elétricos e Eletrônicos, na qual trabalha um dos inte-
grantes desta pesquisa.
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Câmbio CVT
Figura 6. Câmbio CVT.
Fonte: elaborado pelos autores.
Dados:
Reduções (i) = 3,38:1 a 0,54:1
Rendimento = 0,97, fonte manual do fabricante.
Para a caixa de redução de velocidade, utilizaremos o modelo FAB47AD2, fornecido pela parceira 
fabricante de redutores SEW Eurodrive, marca mundialmente conhecida pela excelência na fabricação 
de motorredutores e de produtos eletrônicos na aplicação industrial, na qual trabalha um dos integrantes 
desta pesquisa.
Redutor de velocidade
Figura 7. Redutor de velocidade.
 
Fonte: elaborado pelos autores.
Os dados das tabelas a seguir foram realizados pelo fabricante do redutor no software Wesilab, 
utilizado em todas as unidades espalhadas pelo mundo, e que é de uso exclusivo e interno do fabricante. 
Não poderá ser divulgada a metodologia empregada pelo fato de ser secreta, e também uma estratégia 
comercial. 
Consideramos que o veículo esteja parado com o motor em marcha lenta a 1600 rpm e CVT com 
redução de 3,34: 1; e que, quando o veículo parte para o movimento, sua rotação sobe e, em paralelo, a 
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redução do CVT se altera. Isso dificulta sabermos qual será a redução quando atingir 2600 rpm, que é 
quando o motor produz seu maior torque. Adotaremos, então, o seguinte procedimento para a análise: 
primeiramente, faremos os cálculos com 2600 rpm com redução do CVT a 3,34:1; apesar de não ser a 
realidade na prática, poderemos utilizar esses dados para análise, como a pior condição de esforços. Em 
seguida, faremos uma média, estimando que, quando o motor estiver a 2600 rpm, o CVT estará com a 
redução de 1,94: 1, o que deverá ser o mais próximo da realidade. Por último, faremos os cálculos com 
2600 rpm e com redução do CVT de 0,54:1, considerando a maior velocidade, exigindo alta rotação do 
redutor.
Torque, potência e RPM
Tabela 2. Dados de torque, potência e RPM.
REDUTOR i=7,44 CVT i = 3,34 CVT i = 1,94 CVT i = 0,54
RPM Entrada 778 1340 4500
RPM Saída 104,57 180,11 604,84
Potência Entr. 4,88 KW 4,88 KW 4,57KW
Potência Saída 4,75 KW 4,74 KW 4,28 KW
Mt Entrada 59,94 Nm 34,81 Nm 9,70 Nm
Mt Saída 433,61 Nm 251,09 Nm 67,59 Nm
Mt Mamax (Nom.) 225 Nm 225 Nm 225 Nm
Mt Mapk. (Pico) 260 Nm 260 Nm 260 Nm
Fator de Serviço 0,52 0,9 3,3
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
Análise: Eixo de Entrada da Tampa AD2
Tabela 3. Vida útil, falha por fadiga e deformação plástica.
Eixo de Entrada Tampa 
AD2 CVT i = 3,34 CVT i = 1,94 CVT i = 0,54
RPM 778 1340 4500
Torque 59,94 Nm 34,81 Nm 9,70 Nm
Rolamento 1.
> 2500 horas 3176 h 7564 h 60588 h
Rolamento 2.
>2500 horas 2488 h 8893 h 194694 h
Falha por fadiga eixo da 
tampa AD2
Fator de Segurança
Total x = 141,5 mm
Analise 36 mm
I = 3,34 CVT
Fs = 1.15
Total x = 141,5 mm
Analise 55,10 mm
I = 1,94 CVT
Fs = 1.15
Total x = 141,5 mm
Analise 141,50 mm
I = 0,54 CVT
Fs = 1.15
Seção 1 2.22 > 1.15 3.82 > 1.15 13.7 > 1.15
Seção 2 5.11 > 1.15 8.79 > 1.15 31.55 > 1.15
Seção 3 0.87 < 1.15 1.50 > 1.15 5. > 1.15
Fator de Segurança 
contra deformação 
plástica Chaveta
(A6x6x32-C45k) A4x4x18-C45K
>1,5 3.2 1.42
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
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Análise: Eixo Pinhão
Tabela 4. Vida útil, falha por fadiga e deformação plástica.
Eixo Pinhão CVT i = 3,34 CVT i = 1,94 CVT i = 0,54
RPM 324,17 558,33 1875
Torque 141,6 Nm 82 Nm 22,1 Nm
Rolamento 1
> 1600 horas 6783 h 24335 h 575343 h
Rolamento 2
>1600 horas 9511 h 34122 h 806723h
Falha por fadiga eixo 
pinhão
Fator de Segurança
Total x = 82,25 mm
Analise 12 mm
I = 3,34 CVT
Fs = 1.15
Total x = 82,25 mm
Analise 29 mm
I = 1,94 CVT
Fs = 1.15
Total x = 82,25 mm
Analise 82,25 mm
I = 0,54 CVT
Fs = 1.15
Seção 1 4.64 > 1.15 8,02 > 1.15 29,78 > 1.15
Seção 2 1,15 > 1.15 1,98 > 1.15 7,37 > 1.15
Seção 3 3,15 > 1.15 5,43 > 1.15 20,19 > 1.15
Fator de Segurança 
contra deformação 
plástica Chaveta
B6x6x16-55HRC
>1,5 1,73
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
Análise eixo de saída
Tabela 5. Vida útil, falha por fadiga e deformação plástica.
Eixo saída CVT i = 3,34 CVT i = 1,94 CVT i = 0,54
RPM 104,57 180,11 604,84
Torque 433,6 Nm 251,1 Nm 67,6 Nm
Rolamento 1
> 1600 horas 75092 h 224537 h
999999 h
Infinita
Rolamento 2
>1600 horas 11433 h 34186 h 381562 h
Falha por fadiga eixo 
Saída
Fator de Segurança
Total x = 130 mm
Analise 20,5 mm
I = 3,34 CVT
Fs = 1.15
Total x = 130 mm
Analise 71,50 mm
I = 1,94 CVT
Fs = 1.15
Total x = 130 mm
Analise 130 mm
I = 0,54 CVT
Fs = 1.15
Seção 1 999999 infinita>1.15 999999 infinita>1.15 999999 infinita>1.15
Seção 2 7.21 > 1.15 14.54 > 1.15 54.15 > 1.15
Seção 3 7.37 > 1.15 12.72 > 1.15 47.26 > 1.15
Fator de Segurança 
contra deformação 
plástica Chaveta
B10x8x28-55HRC
>1,3 2.33
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
Ling. Acadêmica, Batatais, v. 8, n. 1, p. 85-102, jan/jun. 2018
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Fator de segurança flanco e pé do dente
Tabela 6. Fator de segurança flanco e pé do dente.
Engrenagem Fator de 
Segurança CVT i = 3.34 CVT i = 1.94 CVT i = 0.54
Entrada
SF Flanco do dente > 1.50 1.36 2.06 6.23
SH Pé do Dente
>1.04 1.14 1.40 2.46
Saída
SF Flanco do dente > 1.50 1.70 2.23 7.68
SH Pé do Dente
>1.04 1.26 1.84 2.87
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
Temperatura óleo lubrificante na posição M5
Tabela 7. Temperatura do óleo lubrificante.
Temperatura do Óleo CVT i = 3,34 CVT i = 1,94 CVT i + 0,54
°C 54 56 72
Fonte: Wesilab, adaptado pelos autores.
Também utilizaremos um sistema de transmissão composto por dois pares de mancais de rolamen-
to, e duas coroas de mesma dimensão, interligadas a uma corrente. Esse sistema foi adotado devido a 
distância entre eixos de entrada e saída do redutor, pois não possui a dimensão suficiente para acomodar 
a polia do CVT e o semieixo, interligando-o às rodas do veículo e deixando um espaço mínimo para que 
os dois envolvidos não se toquem evitando quebra ou travamento do sistema.
Sistema de coroa e mancais de rolamento
Figura 8. Sistema de coroa.
Fonte: elaborado pelos autores.
Ling. Acadêmica, Batatais, v. 8, n. 1, p. 85-102, jan/jun. 2018
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Rendimentos:
Corrente = 0,97
Par de Mancais de Rolamento = 0,98
Cálculos de Rendimento
Após conhecer todos os componentes envolvidos e suas devidas perdas, podemos calcular e ana-
lisar a potência na entrada do redutor.
Potência na entrada do redutor
Para redução do CVT de 3,34: 1
 = 4,88KW 
 
Para redução do CVT de 1,94: 1
 = 4,88 KW 
Para redução do CVT de 0,54: 1
 = 4,57 KW
Potência na saída do redutor
 
Cálculos dos esforços de tração
Força de tração
Para conhecer a força máxima de tração, será necessário, antes, saber o torque máximo do redutor.
Mt = 432 Nm
Mt = 251 Nm
Mt = 70 Nm
Ling. Acadêmica, Batatais, v. 8, n. 1, p. 85-102, jan/jun. 2018
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Para a força de tração, serão calculados três momentos nas três reduções em análise, considerando 
as reduções máxima, média e mínima do conjunto, sendo a 3,34 × 7,44 = 24,84 máxima, 1,94 × 7,44 = 
14,43 a média e 0,54 × 7,44 = 4,01 a mínima.
F máxima = 37016,90 N
F máxima = 12494,09 N
F máxima = 968,29 N
Força de atrito
Para calcular a força de atrito máxima, temos que utilizar a força normal exercida no eixo traseiro, 
considerando, devido à posição do piloto, que 70% da carga total estão nas rodas traseiras.
Veículo Baja Clarengex
Figura 9. Vista lateral do veículo.
Fonte: elaborado pelos autores.
Massa total do veículo 320 Kg, dividido em 70% na traseira, 224 Kg, e 30% na dianteira, 96 Kg.
Fa = 1.428,33 N
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Esforços de tração
Resistência ao ar
Devido às características das provas, o veículo não ultrapassa a velocidade máxima de 60 Km/h, 
então, para efeito de cálculo, a utilizaremos como parâmetro V².
Para o coeficiente de resistência aerodinâmica, adotaremos 1,5. Segundo dados de simulação 
realizada em laboratório por Dias (2010), da equipe Baja Unicamp-SP, ele é de 1,0 a 1,5.
RA = 257,14 N
Força de resistência ao rolamento
Fr = 96 N
Gradiente de resistência
No nosso caso, S é 100% devido ao fato de o gradiente de inclinação da rampa utilizada nas provas 
ser no máximo de 45°.
 = 3.139,2 N
Valor total dos esforços
FT = RA + Fr + Grad
FT = 257,14 + 96 + 3.139,2
FT = 3.492,34 N
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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Analisando a força de tração máxima X Forças resistivas e de atrito
F Max i 3,34:1 = 37.016,90N > FT = 3.492,34N > Fa = 1.428,33 N
Nessa redução, podemos concluir que o veículo tem potência de sobra para iniciar seu movimento 
partindo do zero, vencendo as resistências ao movimento e a força de atrito, mesmo estando em gradien-
tes de 45°.
F Max i 1,94:1 = 12.494,09N > FT = 3.492,34N > Fa = 1.428,33 N
Nessa redução, podemos concluir que o veículo tem potência de sobra para manter-se em movi-
mento com velocidade constante, mesmo estando em gradientes de 45°, vencendo a força de atrito, e que 
esta deverá ser a condição mais aproximada à realidade, pois, devido ao tipo de prova a que o veículo 
será submetido, dificilmente alcançará velocidade superior à produzida nessa relação.
F Max i 0,54:1 = 968,29N > FT = 3.492,34N > Fa = 1.428,33 N
Nessa redução, podemos concluir que, mesmo que a força de tração seja menor que as resistivas, 
temos que levar em consideração que, devido à geometria da pista, o veículo terá sua velocidade reduzi-
da significativamente para ultrapassar o gradiente de resistência (rampa); sendo assim, o veículo estará 
com relação de transmissão reduzida. Outro fator que deve ser levado em consideração é que o gradiente 
de resistência corresponde a 90% das forças resistivas e que, na maior parte das provas, só atuará a soma 
das forças RA + Fr. Para a força de atrito, temos que levar em consideração que, quando o veículo iniciar 
seu movimento, as forças de atrito decrescem, de modo que uma força menor é suficiente para manter 
o movimento.
Por fim, ao término deste trabalho, por meio de todos os cálculos relacionados ao sistema Power-
train do veículo, pudemos analisar que, apesar de utilizarmos uma caixa de redução fixa industrial pe-
sada e robusta, a qual não é desenvolvida para ser aplicada em veículos, e sim em máquinas, o projeto 
obteve êxito no seu objetivo principal, que era o de suprir a falta de torque produzida pelo motor e 
câmbio. Como ponto negativo, destacamos que, em determinados valores de redução e RPM, o fator de 
segurança do redutor ficou abaixo de 1. Isso não quer dizer que esse redutor irá quebrar no primeiro uso, 
mas que a vida útil de seus componentes será diminuída. Como na época da elaboração do projeto não 
tínhamos condições de desenvolver uma caixa de redução adequada e a utilizaríamos apenas no primeiro 
ano de competição, que tem a duração de apenas quatro dias, optamos por utilizá-la, pois uma maior 
ficaria inviável devido ao grande aumento de peso da caixa. Na prática, o resultado foi satisfatório, pois, 
durante a prova de tração, o sistema se portou muito bem, fazendo com que a equipe conquistasse o 6º 
lugar entre 73 faculdades do Brasil e uma dos Estados Unidos (EUA) na prova de tração, que exige o 
máximo do sistema em termos de torque.
Por fim, como sugestão de melhoria, aconselhamos, para os próximos anos, o desenvolvimento de 
uma caixa de câmbio mais leve, com duas relações de transmissão, proporcionando variação em deter-
minadas provas e com geometria adequada e eliminando o sistema de correntes utilizado atualmente, o 
que gera ganhono rendimento.
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Ling. Acadêmica, Batatais, v. 8, n. 1, p. 85-102, jan/jun. 2018
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