caja de cambios

Caja de cambios

Caja de cambios de motocicleta.
En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades (también llamada simplemente caja) es el elemento encargado de obtener en las ruedas el par motor suficiente para poner en movimiento el vehículo desde parado, y una vez en marcha obtener un par suficiente en ellas para vencer las resistencias al avance, fundamentalmente las derivadasdel perfil aerodinámico, de rozamiento con la rodadura y de pendiente en ascenso.
Índice
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1 Fundamento
2 Constitución de la caja de cambios
3 Clasificación de las cajas de cambio
3.1 Manuales, mecánicas o sincrónicas
3.2 Automáticas o hidromáticas
3.3 Comparación entre sistemas
4 La caja de velocidades diseñada por Leonardo da Vinci
5 Carcasa
6 Referencias bibliográficas7 Enlaces externos
Fundamento[editar]
El motor de combustión interna alternativo, al revés de lo que ocurre con la máquina de vapor o el motor eléctrico, necesita un régimen de giro suficiente (entre un 30% y un 40% de las rpm máximas) para proporcionar la capacidad de iniciar el movimiento del vehículo y mantenerlo luego. Aun así, hay que reducir las revoluciones del motor en una medida suficientepara tener el par suficiente; es decir si el par requerido en las ruedas es 10 veces el que proporciona el motor, hay que reducir 10 veces el régimen. Esto se logra mediante las diferentes relaciones de desmultiplicación obtenidas en el cambio, más la del grupo de salida en el diferencial. El sistema de transmisión proporciona las diferentes relaciones de engranes oengranajes, de tal forma que lamisma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas. El resultado en la ruedas de tracción es la disminución de velocidad de giro con respecto al motor, y el aumento en la misma medida del par motor. Esto se entenderá mejor con la expresión de la potencia P en un eje motor:
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donde:
 es la potencia (en W)
 es el par motor (en N·m)
 es lavelocidad angular (en rad/s)
En función de esto, si la velocidad de giro (velocidad angular) transmitida a las ruedas es menor, el par motor aumenta, suponiendo que el motor entrega una potencia constante.
La caja de cambios tiene pues la misión de reducir el número de revoluciones del motor, según el par necesario en cada instante. Además de invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando lasnecesidades de la marcha así lo requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del embrague, en transmisiones manuales; o a través del convertidor de par, en transmisiones automáticas. Acoplado a ella va el resto del sistema de transmisión.
Existe además otra razón para su uso. Debido a las características de construcción del motor de combustión interna,las curvas de par, potencia y rendimiento (razón entre potencia obtenida en la combustión y potencia útil entregada a la salida), tienen esta forma:

Esquema de curva par-velocidad de un motor de combustión
Obsérvese que hay una zona en la cual el motor está entregando una potencia elevada, con un alto par y un rendimiento también elevado. Es deseable que el motor siempre estuviera funcionandoen estas condiciones, sin embargo, cuando la velocidad del motor sobrepasa esta zona, se pierde par, además de que el rendimiento desciende rápidamente. Puede ser, que incluso si no se cambia de marcha, el motor no suministre suficiente par como para continuar acelerando el vehículo, además de todos los inconvenientes que supone tener elementos girando a velocidades tan altas como 7000-8000rpm (para un motor corriente, esto suponealto desgaste , además de ruidos e incrementos demasiado elevados de temperatura, y a largo plazo puede originar el fallo de alguna pieza).
Debido a esto, es necesario reducir la velocidad del motor al sobrepasar esta zona (o bien aumentarla si lo que se hace es frenar el vehículo). Como no interesa alterar la velocidad del vehículo según las necesidades del...