ELEMENTOS DE MÁQUINAS II

ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 1 U1 S1 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA

 

1) Engrenagens são elementos de máquinas com a importante função de transmitir torque, rotação e potência. E são empregadas em sistemas como redutores de velocidade, caixas de câmbio, transmissores de potência, etc.

BUDYNAS, Richard G.; NISBETT J. Keith. Elementos de Máquinas de Shigley. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016.

Engrenagens são, portanto:
Escolha uma:

2) As engrenagens são equipamentos responsáveis pela transmissão do movimento de rotação entre eixos através dos seus dentes. A relação de transmissão entre engrenagens ocorre sempre em par, de modo que a engrenagem que passa o movimento de rotação é denominada engrenagem motora e a engrenagem que recebe o movimento e repassa ao eixo que está fixada é denominada de engrenagem movida e assim tem-se a relação de transmissão, que é então a razão entre a rotação na engrenagem motora e a movida.

COLLINS, J.A. Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas: uma perspectiva da falha. Rio de Janeiro: LTC, 2017.

Analisando a relação de transmissão entre duas engrenagens, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) A relação de transmissão entre duas engrenagens é diretamente proporcional ao número de dentes das engrenagens em contato.

( ) A engrenagem acoplada ao eixo que apresenta a fonte de movimento, normalmente ligado a um motor elétrico, é a engrenagem denominada de motora.

( ) Assim como o número de dentes, a razão entre os diâmetros primitivos de engrenagens fornecem a relação de transmissão.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
Escolha uma:

3) Elementos de máquinas são componentes ou peças destinadas a contribuir com o funcionamento correto de um determinado equipamento. Cada elemento de máquina apresenta uma determinada função e característica de trabalho que em conjunto com demais elementos vão proporcionar o pleno funcionamento de um equipamento. Dentre estes elementos de máquinas pode-se destacar os parafusos, engrenagens, rolamentos, molas, polias, cabos, mancais, cupilhas, etc. A Figura apresenta um conjunto de elementos de máquinas.

ANTUNES, Izaldo. FREIRE, Marcos A.C. Elementos de Máquinas. São Paulo: Érica, 1997.

Figura - Representação do conjunto de um mesmo tipo de elementos de máquinas com diferentes configurações.



Fonte: MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Máquinas. 10. ed. São Paulo: 2012.

Em relação ao tipo de elemento de máquina apresentado na Figura, assinale a alternativa correta:
Escolha uma:

 


ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 1 U1 S1 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM

 1) A transmissão por engrenagens é normalmente empregada para casos em que as distâncias entre eixos transmissores de movimento forem pequenas. Estes eixos podem ser paralelos, reversos ou concorrentes e as transmissões podem ser para repassar rotação, potência ou para relações de multiplicação ou redução do movimento.

Para um conjunto de transmissão formado por um par de engrenagens como representado na Figura 1, define-se a relação de transmissão i pela razão do número de dentes das engrenagens (z) ou pela razão do valor das rotações das engrenagens (n) através da equação: i=Z2/Z1= n1/n2.

Figura 1: Sistema de transmissão redutor de um estágio.



Fonte: ANTUNES, Izaldo. FREIRE, Marcos A.C. Elementos de Máquinas. São Paulo: Érica, 1997. p. 55.


Considerando o contexto, avalie as afirmativas a seguir:

I. A relação de transmissão indicada na Figura 1 representa um sistema redutor.

II. A relação de transmissão por engrenagens na Figura 1 equivale a 4.

III. Quando a engrenagem movida da Figura 1 completar dois giros, a engrenagem motora terá completado 8 giros.

IV. O sistema de transmissão representado na Figura 1 pode ser realizado apenas para engrenagens cilíndricas de dentes retos.

É correto o que se afirma em:
Escolha uma:

2) As engrenagens são obtidas por três principais processos de fabricação: usinagem, conformação e fundição.


Tomando como referência os processos para fabricação de engrenagens, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

Olivio, Amauri. Elementos de máquinas II. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2018.

( ) As engrenagens geradas por processos de fundição apresentam boa qualidade de acabamento e alta precisão.

( ) A definição do processo de conformação das engrenagens é diretamente relacionado com o material da engrenagem, tipo e precisão do dente, acabamento desejado, ruído produzido quando em uso, custo, tamanhos, etc.

( ) A fabricação de engrenagens por usinagem é pouco empregado na indústria devido à baixa precisão resultante no produto final.

( ) Engrenagens de polímero são aplicadas para situações com necessidades de alta precisão e alta resistência mecânica.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
Escolha uma:

3) As engrenagens são componentes de máquinas no formato de rodas presas a eixos e que possuem dentes pelos quais entram em contato com outras engrenagens a fim de transmitirem movimentos e potência e trabalham sempre em pares apresentando alto rendimento.

De acordo com as informações apresentadas na tabela a seguir, faça a associação dos conceitos contidos na coluna A com suas respectivas engrenagens representadas na coluna B.

ANTUNES, Izaldo. FREIRE, Marcos A.C. Elementos de Máquinas. São Paulo: Érica, 1997.

COLLINS, J.A. Projeto Mecânico de Elementos de Máquinas. Rio de Janeiro: LTC, p. 495, 2017.
Assinale a alternativa que apresenta a associação CORRETA.
Escolha uma:


ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
1) Quando se fala no movimento de pares de engrenagens, deve-se analisar a geometria dos dentes destas engrenagens, pois como os dentes devem apresentar contato durante o movimento do par de engrenagens, a velocidade angular de cada engrenagem deve ser proporcional ao da outra engrenagem.

Complete as lacunas a seguir.

Devido a esta relação de que os dentes de uma engrenagem devem trabalhar com os da outra para que se mantenha a proporção de transmissão no par de engrenagens, o projetista, quando estiver especificando as características geométricas das engrenagens, deve considerar as ____________ que acabam por causar ____________ na relação de transmissão do par de engrenagens e considerar ____________ provenientes dos processos de fabricação.

Assinale a alternativa que completa as lacunas corretamente:
Escolha uma:

2) Atualmente as relações de transmissão, relações de controle de velocidade e de torque são, na grande maioria das vezes, realizadas utilizando um ou mais pares de engrenagens, uma vez que as transmissões por engrenagens apresentam alta eficiência para um custo relativamente baixo em relação a outros meios de transmissão.

O dimensionamento de um par de engrenagens deve ser realizado a fim de especificar as dimensões mínimas de cada engrenagem deste par para que
Escolha uma:

3) As engrenagens são elementos de máquinas largamente utilizadas na área da mecânica com o objetivo de aturarem como elementos de transmissão. Como todo elemento que transmite movimento, as engrenagens devem ser adequadamente dimensionadas a fim de resistirem aos esforços provenientes da transmissão de movimento como indicado na figura a seguir.

Figura: Contato entre os dentes de um par de engrenagens.

Fonte: BUDYNAS, Richard G.; NISBETT J. Keith; Elementos de Máquinas de Shigley. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. p. 687.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente a relação com as solicitações em pares de engrenagens que transmitem movimento.
Escolha uma:


ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 2 U1 S2 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM
1) Quando se analisa o dimensionamento de engrenagens, depara-se com a equação de Lewis, equação esta que avalia os parâmetros mínimos dos dentes de engrenagens através da análise por flambagem.

A equação de Lewis determina que os dentes de uma engrenagem falham por flexão quando
Escolha uma:

2) No dimensionamento de engrenagens, pode-se utilizar a equação de Lewis para determinar a resistência a flexão dos dentes da engrenagem através da equação
, onde tensão de flexão [MPa], Wt = força tangencial [N], m = módulo, Y = fator de forma de Lewis, F = largura da face [mm] e KV = fator de velocidades.

Figura 1: Indicação de parâmetros dos dentes utilizados na equação de Lewis.


Fonte: BUDYNAS, Richard G.; NISBETT J. Keith; Elementos de Máquinas de Shigley. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016.

Para o par de engrenagens que apresentam face de 40 mm, módulo igual a 5, a engrenagem menor apresenta 25 dentes e a maior 52 dentes, com ângulo de pressão de 30°, t = 1mm, velocidade de 60 RPM, diâmetro primitivo de 100 mm, velocidade V de 12,2 m/s, carga tangencial de 1.000 N, fator de forma de Lewis (Y) aproximadamente igual a 0,2, aço AISI 1020 laminado com EP = 210 GPa, tensão de escoamento de 200 MPa, dentes fresados ( KV=6,1+V/6,1), com V sendo a velocidade em m/s) e diâmetro primitivo de 95 mm, julgue as afirmativas a seguir em (V) Verdadeiras ou (F) Falsas.

( ) Pela equação de Lewis, o valor da resistência a flexão dos dentes para a situação descrita é de aproximadamente 75 MPa.

( ) Para determinar se as engrenagens estão adequadas para o critério de desgaste (tensão de contato) é necessário outras informações e a aplicação da equação específica para análise de desgaste.

( ) Pelo valor da tensão de escoamento de 200MPa do aço AISI 1020, não é possível verificar se as engrenagens apresentadas estão adequadas quanto ao critério de resistência a flexão.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
Escolha uma:

3) Os materiais empregados na manufatura de engrenagens podem passar por processos de tratamento térmico a fim de atingirem propriedades mais propícias as solicitações as quais as engrenagens são submetidas. A Figura 1 a seguir apresenta a Tensão de flexão admissível para ações endurecidos por completo.
Figura 1: Gráfico da tensão de flexão admissível por dureza Brinell para aços endurecidos por completo.

Pela Figura 1, para uma engrenagem que necessite de um aço de Grau 1 e com tensão de flexão admissível de 40 k
Escolha uma:


ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
1) Os elementos de máquinas definidos como engrenagens são elementos que apresentam a função de transmitirem movimentos rotativos de um para o outro de forma que estes movimentos sejam então repassados a eixos. E esta transmissão de rotação deve ser de tal maneira que não ocorram diferenças de velocidade entre as partes em contato de duas engrenagens que estejam transmitindo movimento.

Em relação a transmissão de rotação entre engrenagens cilíndricas, são feitas as seguintes afirmações:

I. Quando se tem diferença de velocidade entre pontos em contato de um par de engrenagens, ocorre o travamento do sistema de transmissão ou a perda de contato.

II. As duas engrenagens cilíndricas são nomeadas de acordo com o tamanho de cada engrenagem, de modo que a engrenagem maior é nomeada de peão e a engrenagem menor de coroa.III. Para que um par de engrenagens que irão trabalhar juntas em um sistema de transmissão de velocidade funcionem corretamente é necessário que o módulo do pinhão e da coroa sejam iguais.

É correto o que se afirma em:
Escolha uma:

2) As análises e dimensionamentos de engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais podem ser realizadas pelo método de Lewis ou, ainda, podem ser realizadas através dos parâmetros estabelecidos pela Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens (AGMA).

Assim como para a maioria dos elementos de máquinas, no projeto de uma determina engrenagem cilíndrica, deve-se calcular as tensões resultantes das cargas impostas pelos carregamentos e
Escolha uma:

3) As engrenagens cilíndricas de dentes retos são de larga utilização em equipamentos industrias e são engrenagens com custos relativamente baixos quando comparados com outras engrenagens que apresentam geometria mais complexa. Complete as lacunas a seguir.

Na análise de engrenagens cilíndricas, deve-se verificar as possíveis falhas por fadiga causadas pela _________ na base dos dentes ou as falhas que ocorrem por fadiga superficial geradas pela tensão de _________ devido ao repetitivo _________ dos dentes das engrenagens.

Assinale a alternativa que completa as lacunas corretamente:
Escolha uma:



ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 3 U1 S3 - ATIVIDADE DE APRENDIZAGEM
1) No projeto de pares de engrenagens, como é possível especificar materiais com propriedades diferentes para a coroa e para o pinhão, é importante determinar uma forma de se obter os resultados desta possível combinação de propriedades de diferentes materiais que trabalham juntos.

Para obter o resultado do uso de diferentes materiais dos conjuntos de engrenagens, a Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens (AGMA) estabelece, para isto, um
Escolha uma:

2) Na análise dimensional durante o projeto de engrenagens cilíndricas, é necessário estabelecer o valor do fator de sobrecarga (Ko), fator este que estabelece, em determinadas aplicações, as cargas aplicadas nas engrenagens que são de maior intensidade que a carga tangencial nominal Wt e para estabelecer o valor do fator de sobrecarga se faz uso de tabelas com valores preestabelecidos como apresentado na Tabela a seguir.

 

BUDYNAS, Richard G.; NISBETT, J. Keith. Elementos de máquinas de Shigley. AMGH Editora, 2009.

 

Caráter do acionador principal Caráter da carga na máquina acionada
  Uniforme Choques leves Choques médios Choques intensos
Uniforme 1 1,25 1,5 1,75 ou maior
Choques leves 1,1 1,35 1,6 1,85 ou maior
Choques médios 1,25 1,5 1,75 2,00 ou maior
Choques intensos 1,5 1,75 2 2,25 ou maior

Assinale a alternativa que apresenta o valor correto para o fator de sobrecarga (Ko) para uma a situação, em que o caráter do acionador principal, em alguns momentos apresenta choques leves e em outros ocorre choques médios, enquanto que o caráter da carga na máquina acionada é sempre uniforme.

Escolha uma:

3) Durante o projeto de um conjunto de engrenagens cilíndricas, um projetista determinou uma série de parâmetros para a coroa e o pinhão. Definiu-se que a as engrenagens serão de aço de grau 1 endurecido por completo, o pinhão trabalhará com rotação de 1750 rpm, enquanto a coroa terá rotação de 500 rpm; o pinhão apresenta tensão de contato (ScP) de 140.512 psi e a tensão de contato para a coroa é de 130.000 psi.

Sabendo que a dureza necessária para o material do pinhão pode ser determinada pela equação HB=ScP-29100/322, assinale a alternativa com o valor correto da dureza que o pinhão do sistema citado deve apresentar.
Escolha uma:


ELEMENTOS DE MÁQUINAS II U1 - SEÇÃO 3 U1 - AVALIAÇÃO DA UNIDADE
1) Quando o projeto de um conjunto de engrenagens cônicas está sendo realizado, é importante verificar alguns parâmetros que envolvem o módulo de proporcionalidade do pinhão, conhecido como Cpm e este módulo, por sua vez, é pode ser determinado em relação a condição de montagem do pinhão em relação aos mancais através de algumas distâncias definas por S e que podem ser visualizadas na Figura a seguir.

BUDYNAS, Richard G.; NISBETH, J. Keith. Elementos de Máquinas de Shigley-10ª Edição. McGraw Hill Brasil, 2016.

Figura: Representação das distâncias entre mancais e a engrenagem cônica para determinação do módulo Cpm.


Para a configuração do pinhão montado entre mancais em que a linha de centro que representa a face da engrenagem se distancie da linha de centro de um dos mancais em 0,95 m e que as linhas de centro dos mancais (S) apresentam distância de 1,6 m, assinale a alternativa que contenha o valor correto do módulo de proporcionalidade do pinhão Cpm considerando que este é determinado pelas relações de que Cpm = 1 se S1/S<0,175 ou Cpm = 1,1 se S1/S>OU IGUAL 0,175.
Escolha uma:

2) Um par de engrenagens previamente projetadas e que precisam ser verificadas quanto a resistência ao desgaste apresenta material aço AISI 1020 laminado com EP = 210 GPa, tensão de escoamento de 201 MPa, dentes fresados que apresentam fator de velocidade Kv = 2, face de 0,04 m, módulo igual a 4, a engrenagem menor apresenta 20 dentes e a maior 40 dentes, com ângulo de pressão de 60° (cos60° = 0,5), velocidade de 150 RPM, diâmetro primitivo de 0,010 m, carga tangencial de 2.100 N, fator de forma de Lewis (Y) aproximadamente igual a 0,2, e diâmetro primitivo de 0,095 m. As relações geométricas para as engrenagens menores e maiores são respectivamente r1 = 0,010 m e r2 = 0,020 m e o coeficiente elástico (-Cp) igual a 150.000 Pa1/2.

Pela análise de desgaste dos dentes de engrenagens através da relação Lewis que utiliza a equação ,

 onde σc é a tensão superficial de compressão (falha por desgaste superficial), F a face , r1 e r2 são respectivamente as relações geométricas para engrenagem menor e maior, -Cp o coeficiente elástico, Kv o fatore de velocidade, Wt a força tangencial, são feitas as seguintes afirmações:

I. Além do resultado da equação de Lewis para análise do desgaste é necessário conhecer a resistência a fadiga do material para afirmar se o projeto apresentado está adequado ou não quanto ao desgaste.

II. O valor do desgaste dos dentes das engrenagens para o projeto de transmissão apresentado, quando calculado pela relação de Lewis resulta em σc = -841 kPa.

III. Apenas as analogias desenvolvidas por Lewis podem ser aplicadas para se verificar um projeto de engrenagens.

É correto o que se afirma em:
Escolha uma:

3) Uma engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais está sendo projeta e sabe-se que será de aço 1020 com Grau 1, confiabilidade de 0,999, tensão admissível de contato de 180.000 psi e tensão admissível de flexão de 21400 psi, ângulo de pressão de 22°, KB=KS=KO=KT=KR=1, carga tangencial de 145 lbf, Cf e CH valendo 1, Km = 1,8, Kv ­= 1,18, I = 0,14, J = 0,41, F = 0,96 in, dp = 2 in, YN = 0,8 e Pd = 8 in.

Em relação a engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais, o valor do fator de segurança SF é da ordem de
Escolha uma:

4) Um fator que deve ser levado em conta no dimensionamento dos dentes de engrenagens cilíndricas de dentes retos é a durabilidade superficial, que também pode ser considerada como a resistência ao desgaste dos dentes da engrenagem. A durabilidade superficial dos dentes da engrenagem pode ser definida pela equação deduzida da teoria de Herts:
, sendo o fator Cp o coeficiente elástico.

Assinale a alternativa correta para a explicação do fator Cp ser negativo.
Escolha uma;

5) No projeto de engrenagens cilíndricas, uma série de fatores devem ser calculados/determinados a fim de que se possa verificar se as engrenagens apresentarão resistência suficiente para suportarem as cargas as quais estarão sujeitas durante a transmissão de movimento para o qual foram projetadas.

Em relação aos fatores a serem considerados em projetos de engrenagens cilíndricas, são feitas as seguintes afirmações:

I. A análise do fator de espessura da borda (KB) é recomendada para verificar se a espessura da borda é pequena o suficiente para proporcionar a resistência necessária à extremidade livre dos dentes da engrenagem.

II. O fator de segurança SF é determinado a fim de verificar possível falha por fadiga que pode ser causada pela flexão.

III. O fator de segurança SH é determinado a fim de verificar possível falha devido ao desgaste.

É correto o que se afirma em:
Escolha uma: