O Polígono de Ackermann 1

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O QUE É ?
O polígono de Ackermann consiste num arranjo geométrico de ligações na direção de um carro ou outro veículo, projetado para resolver o problema do trajeto das rodas interiores e exteriores aquando de uma curva, sendo necessário traçar circunferências de diferentes diâmetros. A condição de Ackermann pode ser descrita através de um modelo simplificado de um veículo com sistema de direção FWS realizando no caso, uma curva para a esquerda em baixa velocidade e, portanto sem escorregamento nos pneus devido à mudança de direção conforme a Figura abaixo:
Veiculo FWS e a condição de Ackermann
Fonte: http://www.usp.br/ldsv/wp-content/uploads/2014/09/Relat%C3%B3rio-final-Erik-Ohara.pdf 
QUEM INVENTOU ?
Esta solução de engenharia é muitas vezes atribuída a Langensperger em 1816. Na verdade foi primeiramente introduzida por Erasmus Darwin, avô de Charles Darwin, em 1758-59. 
Acabaria por ser patenteada por acordo em Londres, em 1817, por Rudolph Ackermann, a cujo nome ficou associada. A mesma ideia também foi desenvolvida em França no final de 1870, por Bollée e Jeantaud.
PARA QUE SERVE ?
O Polígono de Ackerman tem a finalidade de permitir que um veículo faça curva sem que ocorra o arraste das rodas externas em relação as internas, fazendo com que os pneus não sofram desgaste prematuro, afinal quando um veículo em baixa velocidade realiza uma curva as rodas internas percorreram uma circunferência de raio menor que as rodas externas e se ambas tiverem o mesmo ângulo elas percorreram circunferências com centros divergentes e a ideia é que percorra com centros em comum.
O que ocorre se as rodas dianteiras giram paralelamente
Rotação em torno de um centro. 
COMO FUNCIONA ?
Para que esse arraste não ocorra há uma angulação diferente no esterçamento da roda interna para a externa e isso projetado da seguinte forma:
Entre as rodas dianteiras existe um eixo de ligação que tem a função de mantê-las a uma certa distância, porém para que essas rodas desenhe uma trajetória curva, um elemento de direção é associado a esse sistema por meio de barras e pontos de fixações móveis, o resultado mais básico desse sistema forma um trapézio olhando pela vista superior que tem a barra direcional menor que o eixo. E é justamente essa diferença que permite o esterçamento das rodas em angulações diferentes, estando o carro virando para a esquerda ou direita, sempre mantendo o ângulo de giro da roda interna maior que a roda externa já que ela percorre o menor perímetro da circunferência que cada roda irá desenham ao realizar a curva.
Polígono de Ackermann
Centro da circunferência traçada pelo veículo
Eixo
Barra Direcional
Pontos de Fixação
EQUACIONAMENTO
VARIAÇÕES
Existem três possibilidades de geometrias Ackermann, conforme se pode ver na figura abaixo:
APLICAÇÕES
Segundo Gillespie (1992), uma perfeita geometria de Ackerman é muito difícil de ser obtida em qualquer tipo de veículo, devido à complexidade do sistema necessário, espaço físico para alocação dos componentes e número de barras que seriam necessárias para que a geometria fosse totalmente atendida. Desta forma, o uso das barras em forma trapezoidal é uma ótima alternativa, pois apresentam um reduzido número de componentes, o que a torna possível de ser adaptada a veículos e, além disso, este arranjo é estreitamente aproximado à geometria necessária. 
A geometria de Ackerman apresenta baixa influência sobre o veículo quando o mesmo se encontra em grandes velocidades. Sua principal função esta presente nas manobras de baixa velocidade, pois gera um torque, crescente com o ângulo de esterçamento, que gera o auto alinhamento das rodas durante e após as manobras em curva.
GILLESPIE, T. D. Fundamentals of vehicle dynamics. Warrendale, PA: Society of Automotive Engineers, 1992.