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Engrenagens
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Engrenagens são elementos de máquinas que
transmitem o movimento por meio de sucessivos
engates de dentes, onde os dentes atuam como
pequenas alavancas.
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Classificação das Engrenagens
As engrenagens podem ser classificadas de
acordo com a posição relativa dos eixos de revolução.
Esses eixos podem estar:
•Paralelos;
•Intersecionados;
•Nem paralelo nem intersecionados.
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Engrenagens para conexão de eixos paralelos:Engrenagens de dentes retos
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Engrenagens para conexão de eixos paralelos:Engrenagens de dentes retos
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Engrenagens para conexão de eixos paralelos:Engrenagem helicoidal paralela
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Engrenagens para conexão de eixos paralelos:Engrenagem helicoidal dupla
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Engrenagens para conexão de eixos paralelos:Pinhão e cremalheira de entes retos
evolventes
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Engrenagens para conexão de eixos Engrenagem cilíndrica com dentes em V
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Engrenagens para conexão de eixos intersecionados: Engrenagem cônica de dente
reto
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Engrenagens para conexão de eixos intersecionados: Engrenagem cônica espiral
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Eixos nem paralelos ou intersecionados: Engrenagens helicoidais cruzadas
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Par coroa e sem-fim
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•O perfil do dente 1 aciona o perfil 2 pelo ponto de atuação de contato instantâneo K.
•N1N2 são as normais dos dois perfis.
•N1 é o pé da perpendicular de O1 a N1N2.
•N2 é o pé da perpendicular de O2 a N1N2.
Lei Fundamental da Ação do Dente da
Engrenagem
1 2
2 1
O P
O P
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Geração da Curva Evolvente
Fazendo a linha MN girar no sentido anti-horário da circunferência de um círculo sem deslizar, quando a linha alcança a posição M’N’, a tangente original A alcança a posição K, traçando a curva evolvente AK durante o movimento. A medida que o movimento continua, o ponto A irá
traçar a curva evolvente AKC.
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Quanto menor for o diâmetro primitivo, mais acentuada será a evolvente. Quanto maior for o diâmetro primitivo, menos acentuada será a evolvente, até que, em uma engrenagem de diâmetro primitivo infinito (cremalheira) a evolvente será uma reta. Neste caso, o perfil do dente será trapezoidal, tendo como inclinação apenas o ângulo de pressão.
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Imagine a cremalheira como sendo uma
ferramenta de corte que trabalha em plaina
vertical, e que a cada golpe se desloca
juntamente com a engrenagem a ser
usinada (sempre mantendo a mesma
distância do diâmetro primitivo). É por
meio desse processo contínuo que é
gerada, passo a passo, a evolvente. O
ângulo de inclinação do perfil (ângulo de
pressão) sempre é indicado nas
ferramentas e deve ser o mesmo para o
par de engrenagens que trabalham juntas.
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Propriedades da Curva Evolvente
A distância BK é igual ao arco AB, pois a linha MN rola sobre o círculo sem
escorregar. Para qualquer instante, o centro instantâneo do movimento da linha é o ponto
tangente com o círculo. NOTE: não foi definido o termo centro instantâneo
anteriormente. O centro instantâneo é definido de duas formas: Quando dois corpos possuem um movimento relativo plano, o centro
instantâneo é um ponto sobre um dos corpos em que o outro gira no
instante considerado; Quando dois corpos possuem movimento relativo plano, o centro
instantâneo é o ponto em que os corpos estão relativamente parados no
instante considerado. A normal em qualquer ponto de uma evolvente é a tangente à circunferência
base, Devido a propriedade (2) da curva evolvente, o movimento do ponto que
está traçando a evolvente é perpendicular a linha em qualquer instante, e assim
a curva traçada também será perpendicular à linha em qualquer instante.
Não há curva evolvente junto ao círculo base.
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Terminologia de Engrenagens de Dentes Retos
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a) Superfície primitiva: a superfície de um cilindro (cone,
etc.) imaginário, girante que o dente de engrenagem
pode ser substituído.
b) Circunferência primitiva: uma seção da superfície
primitiva.
c) Circunferência de cabeça: um círculo que recobre o topo
dos dentes.
d) Circunferência de pé: círculo que passa pela base dos
dentes.
e) Altura de cabeça: distância radial entre a circunferência
primitiva e a circunferência de cabeça.
f) Profundidade ou altura de pé: distância radial entre a
circunferência primitiva e a circunferência de pé.
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g) Vão ou folga: diferença entre a altura de pé de uma
engrenagem e a altura da cabeça da outra.
h) Face do dente: parte da superfície do dente que se
encontra fora da superfície primitiva.
i) Flanco do dente: parte da superfície do dente que se
encontra dentro da superfície primitiva.
j) Espessura do dente: espessura do dente medida na
circunferência primitiva. É o comprimento de um arco e
não co comprimento de uma linha reta.
k) Espaço do dente: distância entre dentes medida na
circunferência primitiva.
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l) Passo frontal (p): comprimento de um dente e um espaço
medido na circunferência primitiva (veja a figura).
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m) “Diametral pitch” (P): é o número de dentes dividido pelo diâmetro
primitivo. (A norma brasileira ABNT TB 81, indica o módulo frontal
como sendo o quociente do diâmetro primitivo pelo número de
dentes, expresso em milímetros: ).
Sendo: p o passo frontal; P o “diametral picth”; N o úmero de dentes
e D o diâmetro primitivo.
Dm
N
Dp
N
NP
D .p P
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n) Módulo frontal (m): inverso do “diametral picth”, diâmetro primitivo dividido
pelo número de dentes.
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o) Filete ou Arredondamento:
pequeno raio que conecta
o perfil do dente com a
circunferência de pé.
p) Pinhão: a menor
engrenagem de qualquer
para. A engrenagem maior
é chamada apenas de
engrenagem ou coroa.
q) Relação de velocidade:
relação dada pelo número
de revoluções da
engrenagem motora pelo
número de revoluções da
engrenagem movida, em
uma unidade de tempo.
r) Ponto primitivo: o ponto
que tangencia as
circunferências primitivas
de um para de
engrenagens (veja o ponto
P da figura).
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s) Tangente comum: a linha tangente da circunferência primitiva no
ponto primitivo.
t) Linha de ação: linha normal ao par de dentes no seu ponto de
contato.
u) Trajetória de contato: trajetória traçada pelo ponto de contato de um
para de dentes.
v) Ângulo de pressão α: ângulo entre a normal comum no ponto de
contato dos dentes e a tangente comum à circunferência primitiva. É
também o ângulo entre a linha de ação e a tangente comum.
w) Circunferência base: circunferência imaginária usada na
engrenagem evolvente para gerar a evolvente que forma o perfil dos
dentes.
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Alguns Dados Lista padrão do sistema de dentes para engrenagens
de dentes retos (Shigley e Uicker, 2003).
Sistema de Dente Ângulo de Pressão Altura de Cabeça Profundidade
Profundidade Total 20° 1
P ou 1 m
1, 25
P ou 1,25 m
Profundidade Total 22,5° 1
P ou 1 m
1, 25
P ou 1,25 m
Profundidade Total 25° 1
P ou 1 m
1, 25
P ou 1,25 m
Ponta do Dente 20° 0,8
P ou 0,8 m
1
P ou 1 m
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Alguns Dados Lista dos valores mais usados para o “diametral pitch”:
Pitch
Expresso
2 2,25 2,5 3 4 6 8 10 12 16
Pitch
Fino
20 24 32 40 48 64 96 120 150 200
NOTE: que ao invés de usar a circunferência primitiva teórica como um
índice do tamanho do dente, a circunferência base pode ser usada. O resultado
é chamado de base primitiva , e está relacionada com a circunferência base
pela equação:
cosbP p
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Condição para o Correto
Engrenamento A figura a seguir mostra o engrenamento de duas engrenagens com contato nos pontos K1 e K2.
1 2b bP P
1 1 1 1
1
cos cosbP pP
2 2 2 2
2
cos cosbP pP
1 2
1 2
cos cosP P