Mecânica Aplicada

ETAPA 1

Passo 1

• Tipos de Engrenagem:

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.

Figura 1: Engrenagem Cônica

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 engrenagem 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.

Figura 2: Engrenagem Reta

Engrenagens hipóides;

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.

Figura 3: Engrenagem Hipóides

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.

Figura 4: Engrenagem Helicoidais

Engrenagem Cremalheira;

É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilineo ou vice-versa.

Figura 5: Engrenagem Cremalheira

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 a engrenagem e 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.

Figura 6: Engrenagem Parafuso sem Fim

Passo 2

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:

Frequência = 3000 rotações / 60 segundos = 50 Hz

Período é tempo gasto para se efetuar uma volta, e pode ser calculado da seguinte maneira:

Periodo = Tempo gasto / Numero de Voltas

Logo, a relação entre frequência e período é:

Frequência = 1 / Periodo

Passo 3

Para que a energia gerada pelos motores automotivos seja enviada às rodas se faz necessário o uso de um sistema mecânico complexo chamado de sistema transmissivo, e esse pode ser de modelos, um manual que faz necessário o uso de um componente desse sistema chamado de embreagem, já o outro chamado de sistema automático ou hidráulico quefaz uso do conversor de torque.

Para que realizar essa análise utilizaremos o sistema transmissivo manual da Mercedes-Benz do modelo Classe C e do sistema transmissivo automático do Chevrolet modelo Vectra Elite 2.4.

Passo 4

• Sistema transmissivo automotivo completo

Para que um automóvel funcione é necessário acionar o motor. Para tal, existe um motor eléctrico de arranque que, ao ser acionado, dá início ao movimento de rotação da cambota. Como consequência, os êmbolos movimentam-se para cima e para baixo, dando início ao ciclo de sucessões de explosões que produzem a força motriz do motor. Esta força motriz é transmitida às rodas do automóvel através do sistema de transmissão. Este é composto pela embraiagem, caixa de velocidades, veio de transmissão e diferencial. A embreagem, que se situa entre o motor e a caixa de velocidades, permite desligar a energia produzida pelo motor das restantes partes que compõe o sistema de transmissão. Só então podemos fazer acionar a caixa de velocidades, através da qual se controla a força motriz e a velocidade que é fornecida às rodas. Na última fase do seu percurso até às rodas, que é feito através do veio de transmissão, a energia proveniente do motor passa pelo diferencial. Este componente tem como função fazer variar a velocidade de uma das rodas permitindo, por exemplo, que numa curva a roda de dentro rode mais lentamente que a roda de fora.

Figura 7: Esquema de funcionamento de um carro.