O sistema de transmissão de um Formula SAE
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 Moto-Propulsor (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, semi-eixos, 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.
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. Para a competição de 2016 a transmissão do Formula UFMG tem algumas novidades, e esperamos um bom resultado na pista.
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