Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0) Exemplos

(1)

SEM0104

SEM0104 -- Aula 9

Aula 9

Engrenagens e Trens de

Engrenagens

Prof. Dr. Marcelo

Prof. Dr. Marcelo Becker

Becker

(2)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

_Montagens

Sumário da Aula

_Montagens

_{Transmissões Veiculares}

_{Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0)}

(3)

Introdução

Trens de Engrenagens

Tipos:

_{Simples: 1 engrenagem / eixo}

_{Compostos: 2 ou + engrenagens / eixo}

_{Planetários: elemento de suporte}

Simples Composto Planetário

(4)

Anular

Braço

Introdução

Trens de Engrenagens Planetárias

Solar

(5)

Introdução

Trens de Engrenagens

Elemento Fixo: Braço

Solar

SH

Planeta

Anular

Elemento Fixo: Anular

Solar

SH

Planeta

Braço

Elemento Fixo: Solar

Braço

SH

Planeta

Anular

SAH

SH

(6)

Introdução

Trens de Engrenagens Planetárias

Histórico

_{Arquimedes: 212 a.C.}

_{Carruagem Chinesa: 2.634 a.C.}

_{Leonardo da Vinci: 1.500}

_{FORD T: 1908 a 1927}

(7)

Introdução

Trens de Engrenagens Planetárias

Carruagem Chinesa

(2.634 a.C.)

(8)

Introdução

Trens de Engrenagens

Carruagem Chinesa

(2.634 a.C.)

(9)

Introdução

Trens de Engrenagens

(10)

• 2 GDL

• Alta Complexidade Cinemática

• “Difícil de Entender”

• Permanentemente Engrenado

Introdução

Trens de Engrenagens Planetárias

• Permanentemente Engrenado

• Alta Confiabilidade

• Compacto

• Alta Redução / Multiplicação

• Adição ou Divisão de Torque

(11)

Engrenagens Cilíndricas

ou Cônicas

_{TEP Básico}

Z_A>Z_S Z_A=Z_S

Suporte Planeta Suporte

Solar Suporte Planeta Planeta Suporte

Introdução

TEPs

_{TEP Simples}

_{TEP Ligado}

Tipo P(PP)P + Tipo P(P)N a a c a' c a' c' c' b b b' b' Anular Anular

(12)

I

II

Introdução

TEPs

Foco da Aula

(13)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

_Montagens

Sumário da Aula

_Montagens

_{Transmissões Veiculares}

_{Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0)}

(14)

Funcional Convencionall Corte 3D Juntas e barras

Representações

Representações de TEPs Esquemática Grafo Juntas e barras Diagrama de Blocos Convencional Nova Canônica I II c P1 AB12 P2 S1 a S1 AB12 S2 A21B P2 P1 P1 P2 P3 b c d Diagrama de Torque A 1 A2 B1 B2 En tr a d a E1 E3 E2 E4 TEP I TEP II

(15)

P1 _BB₁₂ P2 C* S1 P₂ _S₁ P1 AS12 BB12 P2 C* C*

Representações

AS12 _C*=Carcaça AS12 P1 B B1 2 A S1 2 S1 Carcaça C* C*

(16)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

_Montagens

Sumário da Aula

_Montagens

_{Transmissões Veiculares}

_{Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0)}

(17)

Cinemática

Determinação da Rotação de Saída:

Velocidade Relativa...

B

A

B

A

w

−

=

/

Razão Básica

b

Z

w

R

A

S

B

S

B

A

S

A

B

=

−

=

−

=

,

Fixo

In

Out

B

S

B

S

w

_/

=

−

(18)

Cinemática

Determinação da Rotação de Saída:

Produtórios...

Razão Básica

A

S

A

P

S

movidas

motoras

Z

b

=

±

=

−

=

−

∏

.

(19)

Cinemática

Razão Básica

0 )

1 (

−

⋅

−

⋅

=

+

_B

_S

A

b

w

b

w

Equação Geral 1 TEP

(20)

Cinemática

1 TEP

TEP

entrada

saída

1 Entrada

1 Saída

1 Elem. Fixo

fixo

saída

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

(21)

S A B

R

,

R

BS,A

R

SA,B

R

SB,A

R

AS,B

R

AB,S

Elemento

b

1

1 −

b

1 b

−

1 b

Cinemática

1 TEP

Equações

(a)

(b) (c) (d) (e) (f)

b

1

1 −

b

−

1

1 b

b

−

1

1 −

b

Fixo (res.) Braço Braço Solar Solar Anular Anular Entrada Anular Solar Anular Braço Solar Braço Saída Solar Anular Braço Anular Braço Solar

(22)

(e) (c)

[>21.833]

[1.905; 2.105]

[0.955; 1.047]

Cinemática

1 TEP

(f) (a) (b) (d)

[0.955; 1.047]

[0.475; 0.524]

[-0.047; 0.045]

[-1.105;-0.905]

[<-20.833]

(23)

Cinemática

1 TEP

2 Entradas

1 Saída

TEP

entrada

saída

(24)

Cinemática

1 TEP

1 Entrada

2 Saídas

TEP

entrada

saída

(25)

E1

TEP I

Segundo Hsieh: “O torque flui para os

engrenamentos ...”

A

Torque

1 TEP

E1

E2

S

C. (c)

(26)

0

6 −

τ

resistente

=

τ

=

+

τ

0

3

1

1 +

⋅

τ

=

τ

r

0 )

1 (

₁

₃

2 +

−

⋅

τ

=

τ

r

E

1

0 ,

,

k

+

k

⋅

x

k

=

y

r

τ

_z

_,

_k

+

(

1 −

r

_k

)

⋅

τ

_x

_,

_k

=

0 res

Torque

1 TEP

0

4

3 +

τ

=

τ

0

1 −

τ

entrada

=

τ

0

5

2 +

τ

+

τ

saída

=

τ

0 )

1 (

₁

₃

2 +

−

⋅

τ

=

τ

r

0

6

2

4 +

⋅

τ

=

τ

r

0 )

1 (

₂

₆

5 +

−

⋅

τ

=

τ

r

E

2 out

in

P

R

Z

r

₁

=

S

P

Z

r

₂

=

−

(27)

























−

0

25 ,

0

1

0

5

0

1

0

6

0

1

2

1 τ

τ

Torque

1 TEP









=









⋅









−

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

25 ,

1

0

1

0

25 ,

0

1

0

6

4

3

5 in

out

res

τ

(28)

Resultados: aplicando o Método de Gauss

τ

1

= τ

in

τ

5

= -

0,83

.τ

in

Torque

1 TEP

τ

1

= τ

in

τ

5

= -

0,83

.τ

in

τ

2

= -

0,83

.τ

in

τ

6

=

0,66

.τ

in

τ

3

= -

0,17

.τ

in

τ

res

=

0,66

.τ

in

τ

4

=

0,17

.τ

in

τ

out

=

1,66

.τ

in

(29)

• GM Hydra-Matic 440 PGT

Carcaç a ou ap oio F3 E2 F1 F2

Torque

2 TEPs

ou ap oio Entrada da rota çã o do Carcaç a ou ap oio E1 Sa ída pa ra o diferencial

(30)

E3

E2

TEP I TEP II

Torque

2 TEPs

Carcaça ou ap oio Carcaça ou ap oio F3 E2 E1 Sa ída p a ra o diferencial F1 F2 Entrada

E1

E4

Entrada da rota çã o do m otor

(31)

Torque

τ =

1,24

.τ

τ =

0,52

.τ

τ = -

1,38

.τ

Resultados

Torque

2 TEPs

τ

1

=

1,24

.τ

in

τ

6

=

0,52

.τ

in

τ

11

= -

1,38

.τ

in

τ

2

= -

0,88

.τ

in

τ

7

= -

1,76

.τ

in

τ

12

=

1,00

.τ

in

τ

3

= -

0,36

.τ

in

τ

8

= -

0,38

.τ

in

τ

res

=

0,52

.τ

in

τ

4

=

0,36

.τ

in

τ

9

= -

1,38

.τ

in

τ

out

=

1,52

.τ

in

τ = -

.τ

τ =

.τ

(32)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

Montagens

Sumário da Aula

Montagens

_{Transmissões Veiculares}

_{Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0)}

(33)

Simpson GM Hydra Matic 440 PGT Ravigneaux Hydra Matic 3L 80 PGT N 2 2 1 0 2 1 c l

GDL

Número de Eixos Freiados

Número de Conexões

Montagens

1st 2,786 2,920 2,846 2,857 2nd 1,529 1,567 1,532 1,517 Diret-Drive 1,000 1,000 1,000 1,000 “Over Drive” _0,703 _0,705 _0,711 _0,703 Reverse -2,375 -2,384 -2,466 -2,590 # of PGTs 2 2 2* 3 3 4 3

(34)

6 possíveis montagens (A a F)

6 possíveis posições (1 a 6)

.

36 Total

Montagens

1 TEP

B₁ S₁ A₁

I

B₁ S₁ A₁

I

B₁ S₁ A₁

I

B₁ S₁ A₁

I

B₁ S₁ A₁

I

B₁ S₁ A₁

I

1

2

3

4

5

6 I

I

A

B

_E

C

F

D

(35)

A

B

Montagens são uma

função da posição do

eixo de saída!!

Montagens

2 TEPs

24 possíveis montagens (A a D)

6 possíveis posições (PGT I)

6 possíveis posições (PGT II)

864 Montagens

(36)

C

D

Z

_min

Z

_máx

Planeta (Z

_p

)

12

119 Solar (Z

_s

) 12

226 Anular (Z

_a

)

36

250 Montagens

Montagens

2 TEPs

11.664 possíveis combinações

entre “trincas” de dentes de

um TEP

(37)

11.664 possíveis combinações TEP I

Montagens

2 TEPs

864 possíveis montagens

11.664 possíveis combinações TEP I

11.664 possíveis combinações TEP II

(38)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

Montagens

Sumário da Aula

Montagens

Transmissões Veiculares

_{Software TEPiciclo (Visual Basic 5.0)}

(39)

Transmissões

Transmissões Veiculares

Veiculares

Ontem

Ford Modelo T (1908 - 1928)

Transmissão Automática

Anel Sincronizador

Transmissões Manuais

BMW Série 7 (2001)

Transmissão Automática

Fiat Stilo (2008)

Transmissão Dual-logic

(40)

A B C D E

Motor

Embreagem

Pedal da Embreagem

Caixa de Mudanças

Alavanca de Mudanças

E C D

Transmissões

Transmissões Veiculares

Veiculares

Hoje

A

B

(41)

Mercado Brasileiro: supremacia da Transmissão Manual

Mercado Americano: supremacia da Transmissão

Automática

Transmissões Automobilísticas

Hoje

Mercado Europeu: supremacia da Trans. Automática e

Servo-assistida

Mercado Asiático: supremacia da Transmissão

Automática

(42)

Transmissões CVT

(Continuously Variable

Transmission)

Transmissões Automobilísticas

Amanhã?...

Transmissões

Automáticas

Transmissões

Servo - Assistidas

(43)

• Caixa de Transmissão Manual de 5 marchas + Ré

Garfo

Alavanca

Transmissão Manual

Funcionamento Simplificado

Garfo

Do Motor

Para o

Diferencial

a a a a a

(44)

Transmissão Manual

Funcionamento Simplificado

1

a

_marcha

4

a

_marcha

2

a

_marcha

₃

a

_marcha

5

a

_marcha

_{marcha ré}

(45)

CVT

Polia e Correia

Problema:

TORQUE

Honda

(46)

CVT

Polia e Correia

(47)

CVT

Polia e Correia

(48)

Rodas

1993 Williams FW15C CVT

CVT

Polia e Correia

Motor

1968 DAF F3

(49)

CVTs

(50)

CVT

Ball and Cone

Anel _Esfera Dispositivo Proporcional β β β β Eixo Cone de entrada Cone de saída

Eixo de rotação da esfera

(a)

_(b)

(c)

(51)

CVT

Toroidal

(52)

CVT

Toroidal

Toroidal -- LEGO

LEGO

Controle

_Controle

Redução

Ampliação

(53)

Transmissão Convencional

(54)

CVT

Toroidal

Relação de

Transmissão

(55)

Transmissão Automática

• Baseadas em Planetários

ANULAR

SOLAR

PLANETAS

(56)

• Cyclo Drive – Sumitomo, Japão

Outras Transmissões

(57)

Tendência Atual

Motor

• Atualmente a tendência na Indústria

Automobilística é, em função dos Torques

(Gerhard Wagner - ZF):

Motor Longitudinal Frontal

Tração Traseira

Transmissão Longitudinal Frontal e Traseira

Torque

Transmissão

Manual

Transmissão

Automática

< 180 N.m

5 marchas

CVT

180-350 N.m

6 marchas

CVT

> 350 N.m

6 marchas

Tração Traseira

(58)

Tendência Atual

Motor Transversal Frontal

Tração 4-Rodas

Motor

Transmissão Transversal Frontal e Traseira

Torque

Transmissão

Manual

Transmissão

servo-assistida

Transmissão

Automática

< 180 N.m

5 marchas

CVT

180-350 N.m

5 marchas

-

CVT

> 350 N.m

-

5 e

6 marchas

(59)

Transmissões Veiculares

Transmissão Automática

Diferencial

(60)

Carcaç a ou ap oio Carcaç a ou ap oio F3 E2 E1 F1 F2

Transmissões Veiculares

Caixa GM HIDRA

Caixa GM HIDRA--MATIC THM

MATIC THM –– 440 PGT

440 PGT

F

₁

E

₂

E

₁

F

₂

F

₃

Entrada da rota çã o do m otor Sa ída pa ra o diferencial

(61)

Transmissões Veiculares

Caixa GM HIDRA

Caixa GM HIDRA--MATIC THM

MATIC THM –– 440 PGT

440 PGT

I

II

S

₁

A

₁

B

₂

S

₂

F

₁

E

₁

entrada

saída

B

₁

A

₂

F

₃

E

₂

entrada

F

₂

(62)

Transmissões Veiculares

Caixa GM HIDRA

Caixa GM HIDRA--MATIC THM

MATIC THM –– 440 PGT

440 PGT

I

II

S

₁

A

₁

B

₁

B

₂

S

₂

A

₂

F

₁

E

₁

entrada

saída

F

₂

F

₃

E

₂

entrada

M

RT:1 E

₁

E

₂

F

₁

F

₂

F

₃

1 a

_2,92

_X

2 a

_1,57

_X

3 a

_1,00

_X

4 a

_0,71

_X

ré

-2,38

X

Z

_s

Z

_p

Z

_a

TEP I

26

18

62 TEP II

42

16

74

(63)

Transmissões Veiculares

Transmissão Automática

BMW 7 Series

Sedan

(64)

• ZF 6HP26

• 1

a

_{Transmissão 6-marchas para}

automóveis em série fabricada no

mundo

Transmissões Veiculares

Transmissão Automática

mundo

1 a

₂

a

₃

a

₄

a

₅

a

₆

a

_ré

4,17 2,34 1,52 1,14 0,86 0,69 -3,40

R

T

(65)

Transmissões Veiculares

Caixas ZF

ZF 6HP26

Embreagens e Freios

Planetário 1

Planetário 2

Conversor

de Torque

(66)

Transmissões Veiculares

Caixas ZF

(67)

_Introdução

_{Representações}

_{Cinemática e Análise de Torque}

Montagens

Sumário da Aula

Montagens

Transmissões Veiculares

Software

Software TEPiciclo

TEPiciclo (Visual

(Visual Basic

Basic 5.0)

5.0)