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FUNDAMENTOS PARA O PROJETO DE COMPONENTES DE MÁQUINAS Prof. Dr. Perrin Smith Neto Departamento de Engenharia Mecânica Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Instituto Politécnico da Universidade Católica Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais PREFÁCIO DA 1 A EDIÇÃO Durante mais de 30 anos temos tido contato com os alunos do curso de engenharia mecânica de diferentes Universidades Brasileiras como Universidade Federal de Minas Gerais, Universidade Federal de Uberlândia, Universidade de São Paulo, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, do Paraná e de Minas Gerais. Atualmente estamos lecionando a disciplina Elementos de Máquinas para o curso de Engenharia Mecânica e Mecatrônica da PUC-Minas. Todos os alunos se queixam da falta de um bom livro texto nesta área em português. Também sentem dificuldades entre a ligação da teoria que aprendem na Universidade e a prática profissional. O impacto que a disciplina Elementos de Máquinas causa é muito grande, e, inúmeras vezes, vemos a necessidade de realizar um grande esforço para que a impressão de nulidade na disciplina não marque irremediavelmente o aluno que se inicia na matéria. Para o dimensionamento dos elementos de máquinas, que é uma aplicação contínua das teorias estudadas em Resistência dos Materiais, Mecânica dos Sólidos, Comportamento Mecânico dos Materiais, Mecânica Racional, sentem-se os alunos perdidos, dentro de um campo imenso de possibilidades, obrigados a tomar decisões, e a definir um campo imenso de possibilidades, uma situação particular, sem que se sintam com pleno domínio daquelas teorias. O clamor é geral, e por isso, marca realmente o ponto: falta para os estudantes de engenharia mecânica, a parte prática neste campo de engenharia. Alguns tópicos, por deficiência dos programas, são tratados superficialmente sem uma objetividade necessária, como a Fadiga e a Concentração de tensões. Dentro da técnica moderna é impossível diminuir a importância destes assuntos. São básicos, essenciais. O dimensionamento de uma peça de
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Os extensômetros elétricos têm a
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EXTENSÔMETRO AXIAL MÚLTIPLO Roset
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determinação do campo de deslocam
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Tais publicações uniram os concei
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experiência e um bom senso na aná
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l ' T = x −σ ⋅l τ = ' Tz −
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Resolução : a) Figura 35 - Soluç
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σ = 140MPa ; σ = 20MPa ; τ = −
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n ' Os valores obtidos foram os seg
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d) Componentes da tensão no elemen
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) 18,4º e 108,4º; 151,7 MPa e 13,
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previamente assinalado no corpo de
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A avaliação de tensões produzida
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As deformações elásticas são re
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e moléculas deslocados não retorn
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TENACIDADE É a medida da energia n
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Por exemplo, suponha que um materia
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Figura 15 - Distorção geométrica
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O limite de resistência ao cisalha
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Então: Condições de dimensioname
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O componente estrutural se rompe qu
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carrocerias construídas integralme
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usuário, para adquirir caracterís
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estabilidade térmica, os materiais
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TIPO DE MATERIAL CARACTERÍSTICAS C
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2. Em um fio de aço são marcados
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13. Usando os valores típicos das
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21. Uma barra de alumínio é feita
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Devido a erro de fabricação o com
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15.6] As forças atuantes na correi
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4.2 - TESTE DE FADIGA O carregament
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Provoca-se um momento constante ao
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Kd = Fator devido à temperatura; K
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Dependendo do tipo de material ou d
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Figura 8 - Determinação da resist
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Outra concepção desta teoria é o
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2 ax 2 ay σ a '= σ − ( σ ax ×
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118
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é um procedimento difícil. Palmgr
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Cálculo de Kt d w 10 = = 15 Kt = 2
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K b d e ⎛ = ⎜ ⎝ d 7, 62 ⎞
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material é aço AISI 1020, laminad
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Figura 21 - Exercido proposto 12. 1
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caros e de maior sensibilidade às
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5.3.1 - CARREGAMENTO ESTÁTICO SUJE
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5.4 - EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - CARR
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Segundo a norma ASME - as máximas
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⎧ ⎪32n ⎡⎛ M d = ⎨ ⎢ ⎜
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a b u K = a. S → a = 4,51 e b = -
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Força radial no segundo par FR FT
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a b u K = a. S → a = 4,51 e b = -
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Para exemplificar os padrões de ch
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T F = d => Força na chaveta 2 d 40
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Para se determinar o raio r, pode-s
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5.14 - FREQÜÊNCIA NATURAL DE EIXO
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Para inclusão da massa do eixo nos
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Figura 15 - Aplicação de vibraç
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w w 2 n n = 774602 = 880,1 rad/s 60
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Figura 17 - Deflexões em um eixo d
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Consideremos o caso da palheta do r
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Figura 19 - Eixo e mancais 5.19 - E
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3. Um eixo S de aço AISI 1137, lam
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CAPITULO 06 - LUBRIFICAÇÃO E MANC
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Ou na unidade cgs: Ou nas unidades
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Pode-se ver o que acontece se hmin
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6.8 - MECANISMOS DA LUBRIFICAÇÃO.
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Métodos de Lubrificação dos Manc
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longitudinal da pressão. Na lubrif
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A espessura mínima de filme de ól
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π γμN f cp 2 2 = Igualando as du
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Fig.10 - Relações geométricas em
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Este grupamento de grandezas é com
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6.20 - PRINCIPIOS HIDRODINÂMICOS S
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DADOS INICIAIS DO PROGRAMA Carga: 5
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Onde o espaço é vital, como no ca
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Notando que AB, na Fig. 12, e OO’
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onde Q é a quantidade de calor rec
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f r 2 = 0, 108lb − ft / min* pol
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Um mancal de ferro fundido, suporta
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lineares periféricas médias de 60
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Fig.16 - Posição da espessura mí
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Fig.18 - Razão da vazão,conforme
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6.33 - EXERCÍCIO RESOLVIDO Um manc
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⎛ ⎜ ⎝ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ ⎟. f
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C0 - capacidade de carga estática
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Sendo Lh10 = Lh duração de vida n
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Para simplificar, consta o expoente
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Ou expresso em horas: Lhna = a1. a2
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olamento parado (sem influência de
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aptidão da graxa, deverá ser apli
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Campo I: Transição para a durabil
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Especialmente as partículas com um
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mancais, é necessário um processo
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7.7 - PROCESSO DE SELEÇÃO DE ROLA
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DIMENSÕES PRINCIPAIS - SISTEMAS DE
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X Y X Y 0,3 0,22 1 0 0,56 2 0,5 0,2
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A pista do anel externo é esféric
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aço. Os rolamentos híbridos de ce
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O ângulo de contato α determina a
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Tabela 5a - Exercício resolvido 1
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extrema limpeza ηc = 1 e por conse
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Cálculo do tempo de vida: (Pág 28
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O rolamento selecionado segundo a t
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CAPÍTULO 08 - PROJETO DE PARAFUSOS
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PARAFUSOS PRISIONEIROS São parafus
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Tabela2 - Tipos de parafusos 254
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Permitem, também, movimento de pe
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i = 0,063P. A rosca métrica fina,
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Tabela 4 - Tabela de roscas no sist
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Duas tabelas a seguir mostram os va
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∑ ∑ F = P − Nsenλ − μN co
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Para parafusos de potência, a rosc
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Substituindo esses valores, tem-se:
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esistência à fadiga,em função d
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Porém o valor limite de σb é a r
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8.3.6 - EXERCÍCIOS RESOLVIDO 1. Ca
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S n = prova C. P A F t i = 5, 03 2.
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Na maioria das vezes, o tipo de car
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Os efeitos de concentração de ten
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No terceiro passo as forças de cis
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6. Os componentes de um atuador hid
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(a) Junta de topo. As chapas para j
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Inadequado Adequado Tabela 01 - Tip
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Inadequado Adequado Tabela 01 (cont
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Inadequado Adequado Tabela 01 (cont
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(a) Soldas de Topo. A equação da
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Fe = (τ1 JG)/ρ` Para obter JG rec
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9.5 - TORÇÃO NAS JUNTAS SOLDADAS
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Tabela 2 - Propriedades de Torção
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9.8 - EXERCÍCIOS PROPOSTOS Tabela
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4. Qual a junta mais efetiva, a tra
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10. A viga Z é unida obliquamente
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10.2 - ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE
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10.2.2 - RAZÃO DE VELOCIDADES A ra
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AB - segmento de reta, com inclina
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R ⋅ M R'⋅M ' tan β = = ⋅ cos
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Mas: sen βn sen β f ≅ cosα N m
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Se o fator de recobrimento for 2 te
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Figura 12 - Componentes radial,axia
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10.4.2 - RELAÇÃO DE VELOCIDADES S
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10.4.5 - RELAÇÃO DE TRANSMISSÃO
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Figura 17 - Força atuante sobre de
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conduzidos a diâmetro bastante ele
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m FP = m AC = dp/Np m NP = m NC m A
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dW + dG C = ⇒ distância entre ce
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interessante notar que uma engrenag
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Em uma forma mais geral: onde: e =
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Figura 30 - Exercício proposto 5 6
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FERRO FUNDIDO O ferro fundido é um
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A) DESGASTE POR ESCORREGAMENTO Este
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em conta os efeitos dinâmicos, ent
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2 k 2 = y recebe o nome de FATOR DE
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Para a determinação de Cv usamos
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Resolução: Mt = 3000 Kg . mm n 30
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m = 3,75 dp = m. Z = 3,75. 68 dp =
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FÓRMULA DE HERTZ: Figura 4 - Condi
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Número mínimo de dentes para evit
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11.3.6 - EXERCÍCIO RESOLVIDO - ENG
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Onde: sen β Z ⋅ Z + E C = 2 4
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2⋅ M P = d n t 2⋅ M t 2⋅ M t
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Verificação ao desgaste: P = M v
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K1 fator de serviço K2 fator de
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H B σ c adm onde g = 60 . n . hf 0
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onde o índice c se refere a coroa.
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11.6.4 - RENDIMENTO DOS PARAFUSOS S
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Figura 8 - Rendimento x Avanço. Da
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= l . cos αc = k .mn . cos αc b =
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Número de Dentes Y Número de Dent
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3. Um pinhão de aço tem um módul
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7. Com um ângulo de contato de 20
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11.7.3 - DURABILIDADE SUPERFICIAL E
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Cv Fator de qualidade (Qv) Velocida
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2. Um engrenamento é constituído
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H • Cálculo da potência transmi
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CAPITULO 12 - PROJETO DE FREIOS E E
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• Deformação por cisalhamento:
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Para decidir a respeito do projeto
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p pa senβ senβa = senβ p = pa se
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E como os momentos tem o mesmo sent
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Figura 3 - Sapata externa A notaç
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Figura 4a - Freio com pivô simétr
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Pela Figura 5 a força atuante P2
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MÓDULO DE CONTROLE Um módulo de c
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PRESSÃO UNIFORME Quando pode-se co
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12.11 - CONSIDERAÇÕES SOBRE TEMPE
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12.14 - OPERAÇÃO DE AR SUSPENSO N
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• Indicar o fator de carregamento
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13.6 - DIMENSIONAMENTO DE PARAFUSOS
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[1] Torção em junta soldadas [2]
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Ferro Fundido AGMA-30 175 HB Ferro
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• Menu principal: [1] Banco de da
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13.14 - ROLAMENTOS DE ESFERA PARA U
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• Estabelecer um fator de seguran
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A N E X O S 432
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Tabela A-1 - Propriedades Mecânica
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Tabela A-9 - Propriedades Físicas
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Ligas de Alumínio Forjado 1100 202
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25. DUDLEY DW, Handbook of Practica
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68. SHIGLEY J. E., MISCHKE C. R., a
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112. DUDLEY DW, Handbook of Practic
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152. SEIREG AA, Friction and Lubric
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