Memória de calculo para o cálculo de largura de face de engrenagens helicoidais

LARGURA DE FACE DAS ENGRENAGENS

1- Introdução

Devido à alta rotação e baixo torque do motor, carros em geral utilizam um sistema de redução para diminuir a velocidade angular e aumentar a força trativa. Atualmente a equipe Mangue Baja utiliza um trem composto formados 2 pares idênticos de engrenagens helicoidais. Tal simetria nas engrenagens, apesar de facilitar a fabricação não é uma boa prática de engenharia já que existem carregamentos diferentes em cada par

Apêndice 1 Caixa de engrenagens
Alguns dados referentes a caixa de engrenagem utilizada pela equipe(figura 1)
Zp-15
Zc-38
Dp=51,96mm
Dc=131,64mm
Nparcial-2,53
Ntotal-6.4 modulon=3 phi=20º tridente(PSI)=30º Figura 1: trem de engrenagem

2- Introdução
Sistemas de redução são utilizados quando é necessário ter uma mudança da velocidade de uma fonte de potencia. Ela segue a equação: n=ωentradaωsaida (1)

A formula de potencia é dada por:
W=ωT (2)

Sabendo que a potencia é constante, temos que além de diminuir a velocidade de rotação, um sistema de redução aumenta o torque transmitido. Essa característica é muito útil para veículos em geral já que a rotação do motor tem uma velocidade angular muito elevada e baixo torque, tornando-o ineficiente em acelerar um carro.
No Baja temos um trem composto de engrenagens, formados por 2 pares idênticos, cada um proporcionando uma redução parcial de 2.53 que juntos nos dão uma redução total de 6.4, ou seja a ultima engrenagem tem um torque 6.4 vezes maior que a primeira. Utilizando a equação para força:

F=DpT (3)

E o fato de:
Dp2Dp1=z2z1 (5)
Dp2Dp1=ω1ω2 (4)

É fácil perceber que a força atuante no primeiro par de engrenagens é 2.53 vezes menor que no segundo par. Portanto calculando as tensões existentes nos dentes e possível otimizar as larguras de face das engrenagens.

2 Cálculos dos esforços

2.1 Tipos de falhas

Existem 2 falhas possíveis de acontecer em um engrenamento: fratura por