VICTOR SCAVONE
Trabalho E4 de Engenharia Automotiva I
São Paulo (2020)
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO . . . 3 2 REVISÃO DA LITERATURA . . . . 4 3 DISCUSSÃO. . . 5 4 REFERÊNCIAS . . . 7
1 INTRODUÇÃO
Um diferencial é um conjunto de engrenagens com três eixos que tem a propriedade de que a velocidade angular de um eixo é a média das velocidades angulares dos outros, ou um múltiplo fixado da referida média.
O diferencial é um dispositivo mecânico que tem a função de dividir o torque entre dois semi-eixos, permitindo que os mantenha com velocidades de rotações distintas.
A utilização do diferencial garante que o valor do torque aplicado é igual para ambos os semi-eixos, independentemente das suas velocidades de rotação.
Um diferencial transfere por meio de rodas dentadas (engrenagens) as rotações da esquerda para direita da transmissão, pelo eixo cardã e transforma em movimento para frente, ou, para trás quando se engata a ré, (lembre-se que a ré muda o sentido de rotação do eixo cardã, e não o diferencial), ou seja, com a ré engatada o eixo cardã move-se da direita para esquerda e o diferencial gira para trás.
Em geral, o diferencial é aplicado nos veículos terrestres tracionados por motores de qualquer natureza. O torque é produzido pelo motor e chega ao diferencial através do Eixo cardã, e assim é dividido entre as duas rodas de tração. Uma das principais atuações do diferencial é no momento da curva, onde uma roda precisa girar mais do que a outra. O diferencial mantem o torque igual entre elas.
2 REVISÃO DA LITERATURA
Para este trabalho, vamos levar em conta a teoria por trás do funcionamento de um Diferencial automotivo.
Figura 2: Componentes do diferencial
O diferencial, ao contrário de outros itens mecânicos, tem basicamente três papéis diferentes e fundamentais no adequado movimento do carro. Não necessariamente em ordem de importância, primeiramente é através do diferencial que a mudança de direção do torque ocorre, fazendo com que o movimento de rotação do eixo cardan seja transferido aos semi-eixos traseiros (nos carros de tração traseira e motor dianteiro).
Seu segundo papel e o fator responsável pelo seu nome é possibilitar que as rodas de tração girem em velocidades diferentes em uma curva, já que a roda externa percorre uma distância maior nesta situação. E por último, é no diferencial que ocorre a redução final da velocidade transmitida pelo câmbio
A caixa de redução de velocidade é composta de engrenagens que permitem reduzir a velocidade do movimento de rotação dos motores de uma máquina, transferindo-a para os eixos de tração do equipamento. Para tal, a caixa de redução de velocidade age de acordo com a relação entre o diâmetro do eixo do motor e o diâmetro da roda maior, que viabiliza o movimento. Dada essa característica de funcionamento, há no mercado inúmeros modelos de caixa de redução de velocidade, com potências, tamanhos e números de dentes das engrenagens variados para assim poder atender a diferentes demandas do setor industrial.
3 DISCUSSÃO
Iremos deduzir a relação de rotação de um diferencial. Para isso, vamos considerar a relação de velocidades dos pontos em que as engrenagens entram em contato a partir da equação de velocidades a seguir:
De acordo com o enunciado e a imagem abaixo, consideraremos o eixo de cordenadas com sua gênese no centro do diferencial.
Figura 3: Esquema de engrenagens do diferencial estudado
Para a engrenagem “a”, calculamos a velocidade no ponto extremo dela, ou seja, no ponto mais longe do seu eixo:
Tal engrenagem compartilha o mesmo ponto com a engrenagem “b”, portanto podemos definir sua velocidade, já que ambos pontos, mesmo que em engrenagens diferentes, possuem a mesma velocidade:
Igualando as equações encontramos a velocidade :
A velocidade no ponto central da engrenagem “c” pode ser calculada:
E na mesma engrenagem, a sua velocidade no ponto extremo é:
Este ponto compartilha sua velocidade com a engrenagem “d”, pois suas extremidades estão localizadas no mesmo ponto, apesar de serem corpos rígidos diferentes.
Igualando as duas equações anteriores:
Agora para a engrenagem “e” calculamos a sua velocidade no ponto central, com a seguinte equação:
Esta é portanto a equação de relação de rotação do diferencial. É possível perceber que para qualquer regime de funcionamento do diferencial, isto é, no caso automotivo, quando o carro está em movimento, a rotação é sempre a média de e de , Quanto estes dois valores são diferentes, o veículo está portanto realizando uma curva para algum dos lados, visto que o raio que uma das rodas terá que percorrer no chão é maior quanto mais externo esta roda for da curva. Por outro lado, quando esses dois valores são iguais, o carro está andando em linha reta, e a velocidade de rotação é proporcional a velocidade do veículo.
Por estes motivos, o diferencial tem uma alta influência na estabilidade e na segurança do veículo, pois em muitas situações as rodas não necessariamente giram na mesma velocidade, seja fazendo uma curva, em um terreno fora de estrada, ou até mesmo com oscilações no asfalto de grandes cidades.
4 REFERÊNCIAS
CANAL DA PEÇA: Sistema Diferencial:
https://www.canaldapeca.com.br/blog/sistema-diferencial/
Acesso em: 10/04/2020
PORTAL SÃO FRANCISCO: Diferencial:
https://www.portalsaofrancisco.com.br/mecanica/diferencial
