Transmisión Manual

La transmisión en los vehículos automotores

Resumen de la sección: En esta sección, se explora la importancia de la transmisión en los vehículos automotores y cómo funciona.

¿Cómo funciona la transmisión en un vehículo?

• La transmisión es una parte esencial de todo vehículo con motor de combustión.

• El motor quema combustible y mueve los pistones, creando rotación en el eje del cigüeñal.

• El embrague conecta o desconecta la energía de rotación del motor a la transmisión.

• La transmisión contiene una serie de engranajes que transfieren la potencia del motor hacia las ruedas.

• El eje de transmisión transfiere la potencia al diferencial trasero, que distribuye esta potencia a las ruedas y propulsa el automóvil.

Transmisión manual vs. Transmisión automática

• La transmisión manual requiere que el conductor cambie manualmente las marchas y utilice el pedal del embrague para desconectar y volver a conectar el motor.

• En contraste, los vehículos con transmisión automática realizan estos cambios automáticamente sin intervención del conductor.

Cambio de marchas en bicicletas y automóviles

Resumen de la sección: Se compara el cambio de marchas en bicicletas y automóviles, destacando su importancia para adaptarse a diferentes condiciones.

Importancia del cambio de marchas

• Al igual que en una bicicleta, comenzar a pedalear con un cambio alto puede ser difícil, por lo que es necesario comenzar con un cambio bajo para que la bicicleta se mueva.

• En los automóviles, también se comienza en una marcha baja y se va cambiando a marchas más altas a medida que el vehículo aumenta su velocidad.

• Al subir pendientes pronunciadas, es necesario cambiar a una marcha más baja para obtener mayor torque y superar la resistencia.

Relación entre velocidad y torque

• Una marcha baja proporciona baja velocidad pero alto torque, mientras que una marcha alta proporciona alta velocidad pero bajo torque.

• El torque es una medición de la fuerza que hace girar algo alrededor de un punto. Un círculo más grande (engranaje impulsor) girando un círculo más pequeño (engranaje impulsado) cambia la velocidad y el torque.

Relación entre longitud del brazo y torque

Resumen de la sección: Se explica cómo la longitud del brazo afecta al torque utilizando ejemplos prácticos.

Influencia de la longitud del brazo en el torque

• Usando una llave inglesa como ejemplo, se muestra cómo usar una llave más larga facilita aflojar una tuerca atascada debido al aumento del torque.

• La fórmula básica para calcular el torque es: Torque = Longitud del brazo x Fuerza aplicada.

• Cuanto mayor sea la longitud del brazo, mayor será el torque generado con la misma fuerza aplicada.

Relación entre engranajes en transmisión

Resumen de la sección: Se explora cómo los engranajes en la transmisión afectan la velocidad y dirección de salida.

Relación entre diámetro de los engranajes

• Al conectar dos engranajes, si tienen el mismo diámetro, se tiene una relación de uno a uno. Cada rotación del engranaje impulsor completa una rotación del engranaje impulsado.

• Si el engranaje impulsado tiene la mitad del diámetro del engranaje impulsor, se tiene una relación de 1:2. Por cada rotación del engranaje impulsor, el engranaje impulsado completa dos rotaciones.

• Si el engranaje impulsado es el doble del diámetro del engranaje impulsor, se tiene una relación de 2:1. Por cada rotación del engranaje impulsor, el engranaje impulsado solo gira media vuelta.

Tren de engranes y dirección de salida

• Para hacer que la salida gire en la misma dirección que la entrada, se utiliza un tren de engranes compuesto.

• Al agregar más engranes al eje, se puede cambiar tanto la velocidad como la dirección de salida.

• Esto permite adaptar la transmisión a diferentes condiciones sin ocupar mucho espacio físico.

Ventajas del tren de engranes compuesto

Resumen de la sección: Se destaca las ventajas del uso de un tren de engranes compuesto en lugar de múltiples enganches individuales.

Ventajas del tren de engranes compuesto

• El uso de un tren de engranes compuesto permite realizar cambios en velocidad y dirección utilizando menos espacio físico que múltiples enganches individuales.

• Montar los enganches en el mismo eje reduce considerablemente el espacio requerido.

• Esto permite una transmisión más eficiente y compacta en los vehículos automotores.

Cubierta principal y ejes de entrada y salida

Resumen de la sección: En esta sección, se describe la cubierta principal y los ejes de entrada y salida del mecanismo. También se menciona el contraeje y cómo los engranajes están fijados a él.

Cubierta principal

• La cubierta principal protege los componentes internos del mecanismo.

• Los ejes de entrada y salida están ubicados dentro de la cubierta principal.

• El contraeje también está presente en el interior de la cubierta principal.

Ejes de entrada y salida

• El eje de entrada está conectado al motor a través del embrague.

• El eje de salida tiene una serie de engranajes que están en constante acoplamiento con los engranajes del contraeje.

• Los engranajes del eje de salida giran cuando el contraeje gira, pero el eje de salida no gira con ellos debido a que cada engranaje está situado en un rodamiento de aguja.

Engranaje helicoidal

• Uno de los engranajes en el contraeje tiene dientes en ángulo, conocidos como corte helicoidal.

• Estos dientes permiten un acoplamiento gradual entre los engranajes, distribuyendo la tensión y haciendo que el acoplamiento sea más silencioso que un engranaje recto.

Manga sincronizadora y horquilla de cambio

Resumen de la sección: Se explica cómo funciona la manga sincronizadora junto con la horquilla de cambio para seleccionar las marchas.

Manga sincronizadora

• La manga sincronizadora se ajusta sobre las ranuras cortadas en el eje de salida.

• Un buje sincronizador se ajusta sobre las ranuras y fija la manga en su lugar para que gire con el eje.

• La superficie exterior del buje y la superficie interior de la manga están acanaladas, lo cual entrelaza los dos componentes.

Horquilla de cambio

• En el exterior de cada manga hay una horquilla de cambio y una varilla de cambio.

• La varilla está conectada a la palanca de cambio y mueve la horquilla y la manga hacia adelante y hacia atrás.

• Cuando se selecciona un engranaje, los dientes dentro de la manga se alinean con los dientes del engranaje correspondiente.

Anillo bloqueador del sincronizador

Resumen de la sección: Se explica cómo funciona el anillo bloqueador del sincronizador para evitar que los dientes choquen durante el cambio de marchas.

Anillo bloqueador

• El anillo bloqueador impide o bloquea el cambio del engranaje hasta que la velocidad entre la manga y el engranaje esté sincronizada.

• El borde interior del anillo bloqueador está en ángulo y coincide con el cono del engranaje, lo que permite su deslizamiento dentro y fuera del engranaje.

• Algunos pequeños puntales insertados en las ranuras del buje mantienen al anillo bloqueador en su lugar mediante resortes radiales.

Funcionamiento

• Cuando se selecciona una marcha, la manga empuja un puntal contra el anillo bloqueador.

• El anillo bloqueador rota contra el cono del engranaje, sincronizando su velocidad y permitiendo que los dientes de la manga se acoplen con los dientes rectos del engranaje.

• Una vez que el engranaje está sincronizado, el embrague puede ser acoplado para dar marcha atrás.

Engranajes rectos y dirección opuesta

Resumen de la sección: Se menciona un engranaje intermedio y cómo el eje de salida gira en dirección opuesta cuando se selecciona una marcha.

Engranajes rectos

• Un engranaje intermedio es empujado a su posición junto con el eje de salida y el contraeje.

• Los tres engranajes están cortados en línea recta, lo que se conoce como engranaje recto.

• El engranaje de la marcha lenta puede girar libremente para deslizarse hasta su posición cuando el automóvil se ha detenido.

Dirección opuesta

• Después de seleccionar una marcha, el eje de salida girará en dirección opuesta a medida que los engranajes transmiten la potencia al sistema correspondiente.

Funcionamiento de la transmisión manual

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo funciona una transmisión manual y cómo se sincronizan las velocidades al cambiar de marcha.

Añadiendo potencia al eje de entrada

• Se empuja la palanca de cambios para mover la manga y el anillo bloqueador roza el buje del engranaje.

• Se utiliza la fricción para sincronizar la velocidad entre la manga y el eje de salida.

Cambio a segunda marcha

• Se desactiva el embrague y se usa la palanca de cambios para desactivar la manga del primer engranaje.

• Luego, se mueve la palanca de cambios a la segunda velocidad, lo que empuja la manga y el anillo bloqueador para sincronizar y entregar la segunda marcha.

Cambio a tercera marcha

• Se desactiva el embrague y se usa la palanca de cambios para desactivar la manga de la segunda marcha.

• Luego, se mueve la palanca de cambios a la tercera velocidad, lo que empuja la manga y el anillo bloqueador para sincronizar y entrelazar con los engranajes correspondientes.

Cambio a cuarta marcha

• Se desactiva el embrague y se usa la palanca de cambios para desactivar la manga de tercera marcha.

• Luego, se mueve la palanca de cambios a cuarta velocidad, lo que empuja la manga y el anillo bloqueador para sincronizar y entrelazar con los engranajes correspondientes.

Cambio a quinta marcha

• Se desactiva el embrague y se usa la palanca de cambios para desactivar la manga de cuarta marcha.

• Luego, se mueve la palanca de cambios a quinta velocidad, lo que empuja la manga y el anillo bloqueador para sincronizar y entrelazar con los engranajes correspondientes.

Marcha atrás

• Se desactiva el embrague y se utiliza la palanca de cambios para desactivar la manga correspondiente.

• Luego, se invierte la dirección del eje de salida utilizando un engranaje intermedio entre el contraeje y los engranajes de salida.

Cálculo de RPM y torque en trenes de engranajes simples

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo calcular las RPM (revoluciones por minuto) y el torque en trenes de engranajes simples.

Cálculo de RPM

• La RPM de salida es igual a la RPM de entrada dividida por la relación entre los dientes del engranaje.

• Por ejemplo, si un engranaje tiene 8 dientes y otro tiene 10 dientes, la relación es 10/8 = 1.25. Si el engranaje gira a 150 RPM, entonces 150 / 1.25 = 120 RPM.

Cálculo del torque

• El torque de salida es igual a la relación multiplicada por el torque de entrada.

• Por ejemplo, si un engranaje tiene un torque de entrada de 20 Nm y la relación es 1.25, entonces el torque de salida será 1.25 * 20 Nm = 25 Nm.

Trenes de engranajes compuestos

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo funcionan los trenes de engranajes compuestos y cómo afectan la velocidad, el torque y la dirección.

Configuración con engranajes del mismo tamaño

• Si todos los engranajes tienen el mismo tamaño, el torque y la velocidad serán iguales en todos ellos.

• Se muestra un ejemplo con cuatro engranajes (A, B, C y D) donde A tiene 8 dientes y B tiene 10 dientes. La relación es 10/8 = 1.25.

• Si A gira a 150 RPM, entonces B girará a 150 / 1.25 = 120 RPM.

Configuración con engranajes de diferentes tamaños

• Si se agregan engranajes de diferentes tamaños, la velocidad y el torque pueden variar.

• Se muestra un ejemplo con un tercer engranaje (C) que tiene 20 dientes. La relación entre C y A es 20/10 = 2.

• Si A gira a 150 RPM, entonces C girará a 150 * 2 = 300 RPM.

Manipulación de velocidad, torque y dirección en trenes de engranajes

Resumen de la sección: En esta sección se destaca cómo los trenes de engranajes manipulan la velocidad, el torque y la dirección.

Ejemplo con cambio en dirección

• Se muestra un ejemplo donde se agrega un cuarto engranaje (E) con una relación inversa a la del primer engranaje (A).

• Aunque E es del mismo tamaño que A, girará en sentido contrario debido a la relación inversa.

• Sin embargo, girará a la misma velocidad y con el mismo torque que A.

Trenes de engranajes compuestos

• Se menciona que los trenes de engranajes compuestos pueden manipular la velocidad, el torque y la dirección utilizando diferentes combinaciones de engranajes.

• Se invita a descargar una hoja de cálculo en Excel para realizar estos cálculos.

Configuración con trenes de engranajes compuestos

Resumen de la sección: En esta sección se muestra un ejemplo práctico de un tren de engranajes compuesto con cuatro engranajes (A, B, C y D).

Ejemplo práctico

• Se muestra un ejemplo donde A tiene 8 dientes y B tiene 10 dientes. La relación es 10/8 = 1.25.

• Si A gira a 150 RPM, entonces B girará a 150 / 1.25 = 120 RPM.

• Se destaca que los enlaces para descargar una calculadora en Excel se encuentran en la descripción del video.

Relación de engranajes y torque

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo la relación entre los dientes de los engranajes afecta la velocidad y el torque. También se menciona que los engranajes comparten el mismo eje.

Engranaje A

• El engranaje A gira en sentido contrario al engranaje B.

• Es más grande y gira más lentamente, pero tiene más torque.

• Si el engranaje A tiene 20 dientes, la relación es 20/10, lo que significa que los RPM serán los mismos que los del engranaje B (120 RPM).

Engranaje B

• El engranaje B también gira en dirección opuesta al engranaje A.

• Gira más lentamente debido a su tamaño y tiene menos torque que el engranaje A.

• Si el engranaje B tiene 8 dientes, la relación es 8/20, lo que significa que los RPM son 120 para el engranaje B y 300 para el engranaje A.

Consideraciones para aplicaciones de cajas de cambios

• Se debe considerar cuántos engranajes están conectados y qué torque y velocidad se requieren.

• La dirección de rotación y la velocidad varían según las combinaciones de dientes en los diferentes engranajes.