Processo de construção de dentes de um par de
engrenagens.
Supondo:
•Pinhão de 18 dentes deva engranzar como uma engrenagens de 30
dentes.
•Passo diametral(P): 02 dentes por polegada.
Sabendo que : P= N / d (Nr dentes/diâmetro primitivo)
Diâmetros primitivos pinhão e coroa?
Processo de construção de dentes de um par de
engrenagens.
1.
Localize os centros O1 e O2 das engrenagens.(soma dos raios
primitivos):
“Nesse caso 12 in”
Construa os círculos primitivos (r1 e r2).
3.
Identifique o ponto de tangencia(P).Ponto primitivo.
4.
Construa a tangente comum ab passando pelo ponto “P”.
5.
Designamos a engrenagem motora de sentido de rotação.
6.
Desenhamos a linha cd (linha de pressão,ou de ação o de
geração)passando por “P”,formando um ângulo
geralmente apresenta os valores 20º ou
25º (no passado14 ½º).
7.
Desenhe um círculo tangente à linha de pressão.(para cada
engrenagem).Designados círculos de base.
O raio do círculo de base é:
2.
Processo de construção de dentes de um
par de engrenagens.
Processo de construção de dentes de um
par de engrenagens.
8.
Gere uma envolvente sobre cada círculo de base(para um lado
do dente)
.
Defina a distancia do adendo e dedendo.(para dentes
padronizados intercambiáveis é 1/P e 1,25/P respectivamente).
Portanto:
a=1/P=1/2=0,5 in
b=1,25/P=0,625 in
9.
10.
11.
Desenhe os círculos de adendo e dedendo.(pinhão e coroa)..
Recorte um gabarito para cada envolvente(localize os centros de
cada engrenagem em relação a cada envolvente).
Processo de construção de dentes de um
par de engrenagens.
12. Calcule a espessura do dente medido no círculo primitivo:
p=passo circular
13. Desenhe os dentes utilizando o gabarito(utilize esta distancia para
espessura e espaços entre dentes).
Nomenclatura de dente de
engrenagem
Engrenagens
Código: ENG 444
Definição
• 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 outro.
•Quando a relação entre as rotações de duas árvores deve ser
constante ou os esforços a transmitir são muito
elevados,devemos utilizar rodas dentadas(engrenagens).
Vantagens engrenagens

Evitam o deslizamento entre as engrenagens, fazendo com que os
eixos ligados a elas estejam sempre sincronizados um com o outro.

Tornam possível determinar relações de marchas exatas. Assim, se
uma engrenagem tem 60 dentes e a outra tem 20, a relação de
marcha quando elas estão engrenadas é de 3:1.

São feitas de tal maneira que possam trabalhar mesmo que haja
imperfeições no diâmetro e na circunferência reais das duas
engrenagens, pois a relação de marcha é controlada pelo número
de dentes.
.
Aplicações

Você vê engrenagens em quase tudo que tem partes giratórias.
.
Diferencial
Vídeo Cassete
Transmissão de carro
Limpador pára-brisa
Volante
Relógios
Corrêa
dentada
motor
Partes
Dentes
Corpo
Coroa x Pinhão
• Dentes
retos:
Tipos
Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais
comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer
mudança de posição das engrenagem em serviço, pois é fácil de engatar. É mais
empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação , por causa do
ruído que produz.
•Dentes helicoidais:
•Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É
usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silenciosa devido a seus
dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada por mancal
ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos
que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°).
Tipos
•Engrenagens Cônicas
(dentes retos ou helicoidais):
É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção e
geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas
tem um formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a
precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado.
A engrenagem cônica e usada para mudar a rotação e a direção da força, em
baixas velocidades.
Tipos
•Engrenagem cremalheira:
É uma barra de dentes destinada a engrenagens em que uma roda deitada. Assim pode
se transformar um movimento de rotação em movimento retilíneo ou vice-versa.
•Engrenagem de parafuso sem fim:
São usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de
engrenagem costuma ter reduções de 20:1, chegando até a números maiores do que
300:1. 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.
Análise de Tensões em Dentes de Engrenagens
Engrenagens podem falhar basicamente por dois tipos de solicitação:
A) A que ocorre no contato, devido à tensão normal.
B) A que ocorre no pé do dente, devido a flexão causada pela
carga transmitida. A fadiga no pé do dente causa a quebra do dente, o que
não é comum em conjuntos de transmissão bem projetados.
Tensões nos Dentes
Modelagem Numérica das Tensões no Dentes de Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos
MODOS DE FALHA EM ENGRENAGENS
Modo de falha
Peça quebrada
Desgaste de peça excessivo
Vibração anormal
Ruído anormal
Temperatura elevada (peça ou óleo)
Vazamento de óleo.
Interferência / peças fora de posição
Conseqüência
Sistema provavelmente inoperante.
Sistema provavelmente operante por tempo considerável
Sistema provavelmente operante por tempo considerável
Sistema operante; antecede potencial quebra
Sistema operante; antecede uma quebra prematura
Sistema operante; antecede uma quebra prematura
Sistema inoperante. Torque interrompido.
O modo de falha para um sistema de transmissão não é somente aquilo
que impossibilita o seu funcionamento ou operação. Para um sistema de
transmissão, o modo de falha também pode ser considerado como uma
condição insatisfatória de uso.
Principais áreas envolvidas no caso de falha em uma transmissão
De acordo com Dudley [2], as principais partes envolvidas, no
caso de falha em uma transmissão, são as seguintes:
• Projeto;
• Manufatura;
• Instalação;
• Meio-ambiente;
• Operação / Uso.
[ 2 ] DUDLEY, D. W. Handbook of Practical Gear Design. Lancaster,Technomic,
1994.
Principais áreas envolvidas no caso de falha em uma transmissão
Projeto
1. Tipo de
engrenagem
(dentes retos,
dentes
helicoidais, etc)
2. Disposição de
componentes
3. Projeto do
dentado
4. Projeto do
corpo da
engrenagem
5. Projeto dos
eixos
6. Projeto dos
rolamentos
7. Projeto das
carcaças
8. Projeto dos
vedadores e
juntas
9. Projetos dos
parafusos
10. Projeto do
óleo
11. Vibração
critica do sistema
Manufatura
1.Precisão do
dentado (perfil,
concentricidade,
etc.)
2. Material do
dentado (dureza,
composição,
etc.)
3. Engrenagem
(qualidade do
forjado)
4. Carcaças
(Posicionamento
e tamanhos dos
furos, etc.)
5. Montagem
Instalação
1. Rigidez
adequada
2. Alinhamento
3. Sistema de
lubrificação
(limpeza,
preenchimento
adequado)
4.Instrumentação
OK.
5. Parafusos
fixados de
maneira
adequada
Meio -Ambiente
1. Ar (não
poluído)
2. Temperatura
(equipamentos
para manter
estabilidade)
3. Água
(proteção
adequada contra
chuva, água do
mar, etc.)
4. Peças de
reposição
devem ser
mantidas limpas
e protegidas
contra corrosão
Operação
1. Manutenção
(ex: pode
necessitar de
troca de óleo)
2. Atender aos
limites de
operação
(Temperatura,
escoamento de
óleo, etc.)
3. Sobre-carga
(evitar operação
sem
carregamento
extra)
4. Aplicação
indevida
(velocidade e
torque)
1) FADIGA DE FLEXÃO
Uma falha por fadiga
classicamente apresenta algumas
particularidades
• A origem da trinca, ou ponto
focal, ocorre na superfície da raiz
(pé)
do dente cujo lado está carregado.
• Normalmente a origem da trinca
ocorre no meio da face do dente
carregado.
• O material e as características
metalúrgicas da engrenagem
estão
conforme o especificado.
Evidências
• Ponto focal
• Sobrecarga
- FADIGA DE FLEXÃO
Concentração de tensão na raiz, inclusões na estrutura do
material,..
B
A
• Local da quebra
A – Quebra por fadiga
B – Evidência de
sobrecarga
Marcas de contato (“pitting”) podem
evidenciar que uma das extremidades
do dente está suportando maior parte
do carregamento(desalinhamento).
2) FADIGA DE CONTATO OU “PITTING”
(a)
(b)
(c)
Macro-pitting (a), micro-pitting (b) e pitting destrutivo (c)
• A fadiga de contato na maioria dos casos ocorre no pinhão de um par
Engrenado (são as engrenagens motoras e possuem maiores ciclos operação).
CONTATO
COMPARTILHADO
CONTATO DE
UM ÚNICO PAR
DE DENTES
CONTATO
COMPARTILHADO
3)“SPALLING”
4) “SCORING”
5) DESGASTE EM DENTES DE ENGRENAGEM
6) FALHAS DE ENGRENAGEM POR IMPACTO
7) Falhas em engrenagens devido ao sobrecarregamento.
8) Problemas na carcaça da transmissão.
Critérios de Projeto
Engrenagens Retas- ( Informações preliminares)
• Parâmetros conhecidos(Usualmente): Razão de engrenamento e a potência e
velocidade ,ou torque e velocidade de um eixo são definidas.
• Parâmetros a serem determinados (Supostos): Diâmetro de referência do pinhão
engrenagem, passo diametral, a largura da face,os materiais e coeficientes de
segurança.
Decisões de projeto: Precisão de engrenamento, método de fabricação(acabamento
superfície),intervalo de temperatura operacional e confiabilidade desejada.
Critérios de Projeto
Consideradas:
 Fratura
por fadiga (Tensões variadas de
flexão na raiz do dente).
 Fadiga
Superficial das superfícies dos
dentes (crateração).
Critérios de Projeto
Seqüência calculo:
1) Determinar carga tangencial nos dentes.
(Torque conhecido no eixo e raio de referencia suposto para pinhão e
engrenagem).
2) Calcular Tensão Flexão com tamanho do dente suposto (antes da tensão na
superfície).
Aumento de dureza afeta mais a resistência ao desgaste da superfície que a flexão.
3) Escolher Material(tentativa) e Calcular resistência a Fadiga de Flexão.
4) Calculo coeficiente de segurança (ajuste de parâmetros para atingir o
desejável).
5) Calcular tensão superfície e resistência á fadiga de superfície .
6) Calculo coeficiente de segurança contra desgaste (ajuste de parâmetros e/ou
dureza para atingir o desejável).
7) Estratégia: CS para falha de flexão serem maiores que CS contra desgaste.
Critérios de Projeto
 Coeficiente
de segurança de flexão (Nb):
Nb = Sfb / σb
Resistência á fadiga de flexão / Tensão de flexão
 Coeficiente
de segurança superficial:
Nc = (Sfc / σc )²
(Resistência á fadiga de superfície / Tensão de superfície)²
Calcular para cada engrenagem no engrenamento