Automóvel projetado por Leonado da Vinci

                                                                                        Automóvel
Quando o francês Nicolas-Joseph Cugnot criou, em 1771, um veículo de três rodas movido a vapor, que seria um antecedente rudimentar dos automóveis modernos, nada levava a crer que esse tipo de veículo lograsse a expansão e a popularidade de que hoje goza na maior parte do mundo.
Automóvel é um veículo de quatro rodas, às vezes três, que se desloca sem trilho ou cabo, propulsionado por uma fonte de energia que ele mesmo conduz.

Tendo-se em vista o fim a que se destinam, os veículos automóveis podem ser classificados como de tração, de transporte e especializados.

Entre os de transporte, incluem-se: (1) os veículos comumente chamados automóveis, para transporte de até seis passageiros; (2) os ônibus, para transporte coletivo; (3) os caminhões, para transporte de carga.
História
Desde a invenção de Cugnot, muitos foram os esforços ao longo do século XIX para melhorar as linhas e o desempenho dos automóveis, entre os quais se destacaram os modelos projetados pelo inglês Richard Trevithick em 1801; pelo britânico Goldsworthy Gurney, que durante certo tempo manteve três carros para o transporte de passageiros nos arredores de Londres; e pelo americano Walter H. James, criador de um modelo, em 1824, que chegou a ultrapassar 24km/h.

Todos esses projetos baseavam-se no uso de caldeiras a vapor como fonte de propulsão.

Embora alguns fossem mais eficientes, nenhum satisfazia o mínimo das necessidades de um transporte mais rápido e versátil que os trens.
Em vista da pouca autonomia e da reduzida potência dos veículos a vapor, trabalhou-se no desenvolvimento de novos sistemas de propulsão.

A fonte motriz que melhorou bastante o desempenho dos automóveis foi o motor de combustão interna, cujo funcionamento se baseia na explosão de uma mistura de ar e gás inflamado no interior de uma peça de volume limitado

Embora em meados do século XIX os mais diferentes veículos estivessem equipados com esse tipo de motor, o mérito da criação do automóvel propriamente dito, com motor a gasolina, foi creditado aos engenheiros alemães Carl Benz e Gottlieb Daimler. Ambos construíram, o primeiro em 1885 e o segundo em 1886, veículos que hoje são considerados os primeiros automóveis, mais tarde aperfeiçoados.
Nos Estados Unidos, cuja indústria automobilística viria a ser a mais poderosa do mundo, houve alguns esforços no sentido de produzir um veículo automotor, como o desenvolvido pelos irmãos Charles e Frank Duryea em 1892-1893, que adaptaram um motor de um cilindro, a gasolina, a uma carruagem e o dotaram de ignição elétrica.

Em seguida, produziram-se outros veículos motorizados nas fábricas Oldsmobile, Haynes-Apperson e, sobretudo, Ford, que em 1908 lançou o modelo T, do qual se construiriam mais de 15 milhões de unidades ao longo de quase vinte anos de produção.
Nos primeiros anos do século XX, as fábricas concentraram-se na produção de automóveis esportivos, muito populares nas corridas de longa distância, como no circuito Paris-Rouen ou Paris-Madri.

Data dessa época o começo da fabricação, na Europa, de carros de prestígio como os Renault, Peugeot, Fiat e Lancia; nos Estados Unidos, surgiram marcas como Cadillac e Chevrolet. Nas décadas de 1920 e 1930, verificaram-se progressos técnicos e criaram-se acessórios mecânicos que, com o tempo, estabeleceram a estrutura básica dos automóveis.

Servem de exemplo o freio hidráulico, utilizado pela primeira vez no modelo americano do Chrysler de seis cilindros; os amortecedores conjugados às molas; e o motor de partida autônomo, elétrico, acionado pela própria bateria, acabando com a perigosa manivela.
                                                                            Mecânica do automóvel
O veículo automóvel é constituído de duas partes: chassi e carroceria.

Chassi é a parte do veículo constituída dos órgãos necessários a seu deslocamento e que suporta a carroceria, a parte destinada a acomodar passageiros e carga. O chassi compõe-se de: (1) motor e órgãos anexos; (2) transmissão; (3) direção; (4) freios; (5) quadro ou plataforma do chassi; (6) suspensão; (7) eixos; (8) rodas ou trem de rolamento; (9) equipamento elétrico.
                                                                             Motor e órgãos anexos.

Motor é o órgão que produz a energia mecânica necessária à propulsão do veículo. 

Normalmente o motor de combustão interna exige uma série de órgãos anexos, tais como: (1) sistema de alimentação; (2) sistema de ignição (nos motores de carburação); (3) sistema de injeção (nos motores diesel e de injeção); (4) sistema de admissão e escapamento; (5) sistema de lubrificação; e (6) sistema de arrefecimento.
Os motores de combustão interna podem ser classificados em dois tipos: de ignição por centelha e de ignição por compressão ou diesel. Os primeiros ainda admitem duas subdivisões, de acordo com a maneira de introduzir o combustível: (1) motores de carburação, cuja mistura ar-combustível, preparada fora dos cilindros, é inflamada por uma centelha elétrica (são motores a gasolina, querosene, gás liquefeito de petróleo); (2) motores de injeção, cuja mistura ar-combustível, preparada no interior dos cilindros, é inflamada por uma centelha elétrica (os mais modernos e refinados motores a gasolina, com alta taxa de compressão).

Motores diesel são aqueles cujo combustível é introduzido sob pressão no interior dos cilindros, onde se inflama ao entrar em contato com o ar, ali altamente comprimido.

Outro tipo de motor usado é o Wankel, onde um rotor substitui os cilindros.
A tendência atual sobre a posição do motor pode ser resumida assim: carros pequenos até mil quilos -- motor e eixo motor ou de tração, ambos dianteiros ou ambos traseiros, o que permite simplificar a transmissão e melhorar o desenho da carroceria; carros maiores, com mais de mil quilos -- motor dianteiro e tração traseira, o que permite melhor equilíbrio na distribuição dos esforços.

Essa segunda situação é válida para os caminhões.

Já os ônibus tendem a ter motor traseiro por propiciar mais conforto ao motorista e aos passageiros, direção mais leve e simplificação substancial na transmissão e na carroceria. Também nos carros de corrida a tendência é para motor traseiro ou entre eixos, com tração dianteira.
O sistema de alimentação compõe-se do tanque, da bomba e do filtro de combustível, do filtro de ar e do carburador.

O ar aspirado pelo motor entra pelo filtro de ar e ao passar pelo carburador provoca a pulverização do combustível, formando a mistura ar-combustível. O carburador por sua vez é mantido sempre cheio pela bomba de combustível, que aspira o combustível do tanque e o impele para o carburador através do filtro de combustível.

Há também a injeção eletrônica, na qual um microprocessador controla a admissão da mistura ar-combustível de acordo com a temperatura do motor, o peso e a velocidade do veículo.
O sistema de ignição é formado da bobina, do distribuidor, do condensador, dos dispositivos de avanço manual e automático (centrífugo e a vácuo) e das velas.

É o órgão encarregado de iniciar a combustão, através de centelha elétrica, no interior do cilindro cheio da mistura comprimida. A corrente vem da bateria pelo cabo primário (a 6, 12 ou 24 volts, conforme o caso), percorre a bobina e vai ao platinado; quando este está fechado, a corrente vai à terra, e nada ocorre, mas quando o platinado se abre, a corrente é interrompida, gerando uma corrente induzida de cerca de 18.000V na bobina.

Esta vai pelo cabo secundário ao distribuidor e por intermédio de um contato giratório, o rotor, é mandada para a vela do cilindro cuja combustão está na vez.
O condensador serve para armazenar a corrente, que tende a saltar de um contato a outro do platinado na hora em que ele se abre.

O platinado fecha ou abre de acordo com um ressalto no eixo do distribuidor, que é acionado e coordenado pela árvore de manivelas. Na ignição eletrônica, o platinado é substituído por um circuito transistorizado que, além de possibilitar melhor controle do motor, fornece voltagens mais elevadas às velas.
Os motores diesel não possuem os sistemas de alimentação e ignição como foram descritos.

Em vez disso, são dotados de um sistema simples de alimentação de ar puro e um sistema de injeção de combustível acionado e coordenado pela árvore de manivelas.

Nos carros mais caros e de melhor desempenho, usa-se um sistema semelhante: no tempo de admissão, entra só ar; no fim deste tempo, o combustível é injetado sob pressão e as velas proporcionam ao mesmo tempo a centelha.

Com isto se obtém maior taxa de compressão (até 12:1) e melhor aproveitamento do combustível.
Compõe-se o sistema de admissão e escapamento da árvore de comando de válvulas, das válvulas, dos coletores de admissão e de escapamento e da tubulação de escapamento com silenciador.

Quando as válvulas estão colocadas no cabeçote do motor, também faz parte do sistema uma árvore de balancins. Comandadas pelos ressaltos, camos ou excêntricos da árvore de comando de válvulas, as válvulas de admissão e de escapamento vão-se abrindo e fechando nos tempos certos, sendo todo o sistema acionado e coordenado pela árvore de manivelas.
O sistema de lubrificação compõe-se do cárter, do filtro de óleo, da bomba de óleo, dos tubos e canais de lubrificação interiores das peças móveis do motor e do manômetro indicador da pressão.

A finalidade desse sistema é reduzir o atrito e o desgaste, diminuir o barulho e retirar parte do calor produzido. As partes mais importantes a serem lubrificadas no motor são as superfícies de contato dos pistões, as paredes dos cilindros, os mancais, os pinos dos pistões e os mecanismos das válvulas.
O arrefecimento pode ser feito por circulação de água ou de ar.

O sistema por circulação de água compõe-se do radiador, do ventilador, da bomba d'água e dos canais internos do bloco do motor. Por esses canais circula a água, forçada pela bomba, retirando o calor e levando-o sob forma de água quente ao radiador. Ali a água transfere esse calor para o meio ambiente, auxiliada pelo ventilador, resfriando-se e sendo bombeada de novo ao motor.

Nos motores arrefecidos a ar, em vez de canais internos para a circulação de água, existem aletas externas pelas quais passa o ar, forçado por potente ventilador.

                                                                                       Transmissão.

Entende-se por transmissão o conjunto de órgãos que transmite a potência do motor às rodas motrizes.

Na sua forma mais simples compreende: embreagem, caixa de mudança de velocidade, árvore de transmissão, transmissão angular e diferencial.
Embreagem é o mecanismo que possibilita ao motorista conectar ou desconectar, a sua vontade, o motor ao mecanismo de transmissão. Junto ao motor, solidário à árvore de manivelas, gira um volante que possui a face posterior bem lisa.

Girando solidário ao volante, porém podendo afastar-se dele, sem deixar de ser solidário na sua rotação, existe o platô.

Este se afasta do volante quando se pisa no pedal de embreagem e se comprime contra o volante, por ação de molas, quando se solta o pedal.

Entre a face lisa do volante e o platô, mas sem qualquer ligação com eles, está o disco de embreagem, solidário à árvore primária da caixa de mudanças.

Pisando no pedal, o platô afasta-se do volante, deixando livre o disco, que pára de girar. Ao soltar-se o pedal, o platô comprime o disco contra a face lisa do volante, fazendo-o girar, por atrito, junto com a árvore de manivelas, levando desta maneira o conjugado motor (a rotação) à árvore primária da caixa de mudanças.
O mecanismo que permite aproveitar melhor a rotação e a potência do motor, por simples mudança da relação de transmissão, é a caixa de mudanças.

Se o carro está parado, precisa de muita força para romper a inércia, e por isso não pode alcançar logo grande velocidade. Acontece o mesmo em caso de subidas muito íngremes.

Quando o carro está em movimento, a inércia de repouso já foi vencida, e a de movimento ajuda o carro a permanecer nesse estado.

Nesse caso não é necessária tanta força do motor, que pode ser dispensada em proveito de maior velocidade, simplesmente pela troca das engrenagens que transmitem a rotação do motor à árvore de transmissão e às rodas.

Existem caixas mecânicas com três, quatro ou cinco velocidades para frente e uma para trás.

As mudanças das engrenagens são feitas por deslizamentos, o que exige que a velocidade tangencial das duas que se vão engrenar sejam iguais. Alguns motoristas mais hábeis "sentem" ou "ouvem" esse momento e podem fazer a troca sem embrear, mas o normal é embrear, pois as caixas modernas têm um mecanismo de sincronização que facilita muito essa operação.
Nos primeiros carros, a caixa de mudanças usava um trem de engrenagens planetárias, que logo foi substituído pelos trens de engrenagens deslizantes. Em alguns carros usam-se transmissões automáticas que dispensam embreagens e constantes mudanças manuais.
Para transmitir o conjugado motor ao eixo e tração usa-se a árvore de transmissão, mecanismo provido de juntas universais e de junta elástica que permitem acompanhar as flexões e oscilações do chassi quando em movimento.
A transmissão angular compõe-se da coroa e do pinhão e é o mecanismo responsável pela mudança na direção do conjugado motor, que se transmite longitudinalmente pela árvore de transmissão e precisa atuar transversalmente para poder acionar as rodas.
Sem o diferencial não haveria automóvel com tração nas duas rodas, pois nas curvas a roda de fora precisa rodar mais do que a de dentro. Compõe-se de um sistema de engrenagens planetárias e satélites.
                                                                                          Direção.

Chama-se direção o conjunto de órgãos que permite ao motorista conduzir o veículo na direção desejada. É composta em geral do volante, da coluna, da caixa, dos braços e das barras de direção.

A caixa de direção, composta de uma árvore sem-fim e um setor dentado, é o mecanismo responsável pela mudança na direção da rotação que se dá ao volante e pela redução da força necessária a virar as rodas.

Nos veículos mais pesados e nos automóveis mais caros também podem ser encontradas direções hidráulicas que reduzam em até quarenta por cento o esforço do motorista.
                                                                                             Freios.

Destinam-se os freios a reduzir a velocidade, parar ou manter parados os veículos.

O de estacionamento é mecânico, usando alavancas e excêntricos para forçar as sapatas contra os tambores traseiros.

Os freios de serviço, porém, são hidráulicos, pois os mecânicos exigiam demasiado esforço do motorista e não eram eficientes com o aumento da velocidade.

Um cilindro-mestre cheio de fluido para freios é ligado aos cilindros das rodas por meio de tubulações. Ao se pressionar o pedal do freio, ele comprime o fluido do cilindro-mestre e, pelos princípios da hidrostática, este esforço é transferido, multiplicado, para os cilindros das rodas, os quais pressionam as sapatas contra os tambores de freio.

O atrito das sapatas no tambor transforma a energia mecânica em energia térmica, que se dissipa na atmosfera.
Com o progressivo aumento de velocidade, os freios a tambor se mostraram deficientes por causa do aquecimento excessivo em caso de uso prolongado.

Assim, generalizaram-se os freios a disco, que são permanentemente refrigerados pela corrente de ar.
                                                                   Quadro ou plataforma do chassi.

Os veículos mais pesados ou os que, por seu uso, exigem maior resistência têm a carroceria e a maioria dos órgãos do chassi sustentados por um quadro metálico, tubular ou de perfis.

Os veículos mais leves e baratos tendem a ter uma plataforma em chapa estampada, ou ainda a ter essa plataforma integrada com a carroceria, em construção monobloco.

Também os ônibus utilizam cada vez mais plataforma e carroceria monobloco.
                                                                                    Suspensão.

Os mecanismos que absorvem ou atenuam as trepidações e choques ocasionados pelo deslocamento do veículo, formam a suspensão, constituída por um conjunto de órgãos, entre o quadro de chassi e os eixos.

Compõe-se basicamente de amortecedores e molas, que podem ser helicoidais, em lâminas ou em barras de torção.
                                                                                        Eixo.

Eixo é o conjunto de peças destinadas a ligar entre si duas rodas e servir de apoio aos órgãos de suspensão.

Em certos casos, além disso, leva o movimento do diferencial às rodas e é então chamado eixo motriz.
                                                                                       Rodas.

Os órgãos destinados ao rolamento do veículo são as rodas, em geral compostas do aro e do cubo no qual aquele é aparafusado.

Nos aros vão montados os pneus. As rodas dianteiras são as mais delicadas e de seu projeto constam quatro ângulos importantes: de cáster, de câmber, de inclinação do pino-mestre e de convergência.

O primeiro serve para ajudar na orientação do volante; o segundo e o terceiro servem para fazer com que a área de esforços do pneu contra o solo seja menor.

Com isso, facilitam a virada do volante, fazem com que este retorne automaticamente e ajudam o carro a se adaptar melhor às estradas abauladas.

O quarto ângulo serve para permitir que, em altas velocidades, as rodas atinjam o paralelismo.
                                                                           Equipamento elétrico.

Constituem o equipamento elétrico os órgãos e aparelhos destinados a iluminação, sinalização, partida do motor e fornecimento de corrente.

São fundamentais a bateria e o alternador ou gerador de corrente alternada. A função da bateria é fornecer energia para o motor da partida, o sistema de ignição e para os outros órgãos secundários.

O alternador carrega a bateria e alimenta o sistema elétrico do carro quando em movimento.

No caso do alternador, é necessário um retificador de corrente, pois o sistema do carro usa corrente contínua.

Muito importante, também, é a caixa de reguladores, com o regulador de voltagem, o regulador de corrente e o conjunto-disjuntor (o relé).

Sua função é de proteção do sistema, e em especial da bateria, contra o excesso de corrente gerada.

                                                                                   Pistão
Elemento do motor que transforma a força expansiva dos gases da explosão em movimento linear alternativo e o transmite à biela. De forma cônica, capaz de resistir à dilatação que sofre devido às variações de temperatura.

                                                                                    Biela
Peça de aço reta que, num sistema mecânico, faz a ligação entre uma peça de movimento retilíneo alternado e outra de movimento circular contínuo.

                                                     Modernas fábricas  utilizam de maquinários roboticos.

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Revisado em 22 /08 /98