FACULDADE METROPOLITANA DE CAMAÇARI
LUÍS EDUARDO GÓES DE ABREU
JORGE LUIZ CARNEIRO DE OLIVEIRA
ORNEI DOS SANTOS NASCIMENTO
LUIS CARLOS NASCIMENTO DOS SANTOS
JARIELSON NUNES SANTANA
ELI SILVA DO ESPIRITO SANTO
IVALBERT PEREIRA
Engrenagem e Parafuso sem-fim
MONOGRAFIA
Camaçari
2008
LUÍS EDUARDO GÓES DE ABREU
JORGE LUIZ CARNEIRO DE OLIVEIRA
ORNEI DOS SANTOS NASCIMENTO
LUIS CARLOS NASCIMENTO DOS SANTOS
JARIELSON NUNES SANTANA
ELI SILVA DO ESPIRITO SANTO
IVALBERT PEREIRA
MECANISMOS MECÂNICOS: ENGRENAGEM E PARAFUSO SEMFIM
Trabalho acadêmico apresentado à
FAMEC Faculdade Metropolitana
de Camaçarí, solicitado pelo
professor Paulo, como avaliação
da segunda unidade do quinto
semestre de Engenharia de
Automação
e
Controle,
da
disciplina Mecanismos Mecânicos.
Professor Paulo
Camaçari
2008
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RESUMO
Nosso trabalho de pesquisa tem como objetivo adquirir maior
conhecimento sobre engrenagens, em seus diversos tipos, bem como o
conhecimento sobre parafusos sem-fim. Abordaremos quais as vantagens, os
materiais mais indicados, os processos de fabricação envolvendo a usinágem e
tratamento térmico utilizados.
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SUMÁRIO
01 – Resumo ---------------------------------------------------------------------------------- 02
02 – Sumário ---------------------------------------------------------------------------------- 03
03 – Capítulo 1 -------------------------------------------------------------------------------- 04
Introdução / Engrenagem ----------------------------------------------------------04
04 – Capítulo 2 ---------------------------------------------------------------------------------05
Tipos de Engrenagem --------------------------------------------------------------05
Engrenagem cilíndrica --------------------------------------------------------------05
Elementos básicos das engrenagens --------------------------------------------06
Engrenagens cônicas ----------------------------------------------------------------09
Parafuso sem fim ---------------------------------------------------------------------09
Pinhão-Cremalheira-------------------------------------------------------------------10
05 – Capítulo 3 ---------------------------------------------------------------------------------11
Tratamento térmico / Cementação ----------------------------------------------11
Bibliografias ----------------------------------------------------------------------------12
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Capítulo 1
INTRODUÇÃO
Engrenagens
Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para
transmitir movimento e força entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens
são usadas para variar o número de rotações e o sentido da rotação de um
eixo para o outro.
Para produzir o movimento de rotação as rodas devem estar engrenadas. As
rodas se engrenam quando os dentes de uma engrenagem se encaixam nos
vãos dos dentes da outra engrenagem.
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Capítulo 2
TIPOS DE ENGRENAGEM
Existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos de acordo com
sua função, as mais comuns são:
Engrenagens cilíndricas
Engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e podem ter dentes
retos ou helicoidais (inclinados). Observe duas engrenagens cilíndricas com
dentes retos:
Veja a representação de uma engrenagem com dentes helicoidais:
Os dentes helicoidais são paralelos entre si, mas oblíquos em relação ao
eixo da engrenagem. Já os dentes retos são paralelos entre si e paralelos ao
eixo da engrenagem.
As engrenagens cilíndricas servem para transmitir rotação entre eixos
paralelos, como mostram os exemplos.
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As engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais transmitem também
rotação entre eixos reversos (não paralelos). Elas funcionam mais suavemente
que as engrenagens cilíndricas com dentes retos e, por isso, o ruído é menor.
Elementos básicos das engrenagens
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De: Diâmetro externo
É o diâmetro máximo da engrenagem De = m (z + 2).
Di: Diâmetro interno
É o diâmetro menor da engrenagem.
Dp: Diâmetro primitivo
É o diâmetro intermediário entre De e Di. Seu cálculo exato é
Dp = De - 2m.
C: Cabeça do dente
É a parte do dente que fica entre Dp e De.
F: Pé do dente
É a parte do dente que fica entre Dp e Di.
H: Altura do dente
É a altura total do dente De/2 – Di/2
ou h = 2,166 . m
e: Espessura de dente
É a distância entre os dois pontos extremos de um dente,
medida à altura do Dp.
V: Vão do dente
É o espaço entre dois dentes consecutivos. Não é a mesma
medida de e.
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P: Passo
Medida que corresponde a distância entre dois dentes
consecutivos, medida à altura do Dp.
Z: número de dentes
M: módulo
Dividindo-se o Dp pelo número de dentes (z), ou o passo (P) por
(π), teremos um número que se chama módulo (M).
Esse número é que caracteriza a engrenagem e se constitui em
sua unidade de medida.
O módulo é o número que serve de base para calcular a
dimensão dos dentes.
M: módulo
M = Dp /Z
M=P/ π
α : Ângulo de pressão
Os pontos de contato entre os dentes da engrenagem motora e movida
estão ao longo do flanco do dente e, com o movimento das engrenagens,
deslocam-se em uma linha reta, a qual forma, com a tangente comum às duas
engrenagens, um ângulo. Esse ângulo é chamado ângulo de pressão (α), e no
sistema modular é utilizado normalmente com 20 ou 15º.
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Engrenagens cônicas
Engrenagens cônicas são aquelas que têm forma de tronco de cone. As
engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou helicoidais. Vejamos as
engrenagens cônicas:
As engrenagens cônicas transmitem rotação entre eixos concorrentes.
Eixos concorrentes são aqueles que vão se encontrar em um mesmo ponto
quando prolongados.
Parafuso sem fim
Engrenagem coroa (Sem fim-coroa): O sem fim é um parafuso acoplado
com uma engrenagem coroa, geralmente do tipo helicoidal. Este tipo de
engrenagem é bastante usado quando a relação de transmissão de
velocidades é bastante elevada.
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Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que
nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a
engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo
do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a
engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar.
Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos
quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o
motor não estiver funcionando. Outro uso muito interessante para engrenagens
sem-fim está no diferencial Torsen, que é usado em carros e caminhões de alto
desempenho.
Pinhão-Cremalheira
Neste sistema, a coroa tem um diâmetro infinito, tornando-se reta. Os
dentes podem ser retos ou inclinados. O dimensionamento é semelhante às
engrenagens cilíndricas retas ou helicoidais. Consegue-se através deste
sistema transformar movimento de rotação em translação.
Pinhão e cremalheira são usados para converter rotação em movimento
linear. Um exemplo perfeito disso é o sistema de direção de muitos carros. O
volante gira uma engrenagem que se une à cremalheira. Conforme a
engrenagem gira, ela desliza a cremalheira para a direita ou para a esquerda,
dependendo do lado para o qual está virando o volante.
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Pinhão e cremalheira também são usados em algumas balanças para
girar o ponteiro que indica seu peso.
Capitulo 3
TRATAMENTO TÉRMICO
Cementação
Cementação é a introdução de carbono na superfície de um aço de
baixo teor, através de uma reação química, em temperatura superior a da zona
crítica desse aço.
A cementação visa a alteração da composição química de uma camada
superficial do aço, de modo que após a têmpera e revenimento, esta camada
apresenta uma dureza mais elevada do que a do núcleo.
Em outras palavras, a cementação em si, não endurece a superfície do
aço, mas aumenta o teor de carbono dessa superfície favorecendo o
endurecimento superficial após o processo de têmpera a que for submetido,
deixando o núcleo com dureza que conservam as propriedades mecânicas do
aço.
Alguns materiais que podem ser cementados:
SAE 1020 / SAE 8620/ SAE 5115/ SAE 4320/ SAE 5120 e similares de baixo
carbono.
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BIBLIOGRAFIAS
•
Projetista de Máquinas – Pro-tec editora F. Provenza
•
Noções Básicas de Elementos de Máquinas - Mecânica
SENAI - ES, 1996
•
http://www.menkecia.com.br
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