engrenagens geral1

INTRODUÇÃO
• Quando se deseja transmitir ou transferir
potência ou movimento de um eixo rotativo
para outro, existem muitas alternativas
disponíveis para o projetista, incluindo
correias planas, correias em V, correias
dentadas sincronizadas, transmissões com
correntes, transmissões com volantes de atrito
e transmissões por engrenagens.

INTRODUÇÃO
• TRANSMISSÃO POR CORREIAS

INTRODUÇÃO
• TRANSMISSÃO POR CORRENTES

INTRODUÇÃO
• TRANSMISSÃO POR ENGRENAGENS

INTRODUÇÃO
• Se o movimento uniforme, suave, livre de
deslizamento, a alta velocidade, o peso
reduzido, o sincronismo preciso, a elevada
eficiência ou o projeto compacto são critérios
importantes, a seleção de um sistema de
engrenagens adequado irá, na maioria dos
casos, satisfazer estes critérios de forma
melhor de que as outras alternativas.

INTRODUÇÃO
• Por outro lado, as transmissões por correias e
correntes são, normalmente, mais baratas e
podem ser empregadas vantajosamente
quando os eixos de entrada e de saída estão
muito afastados.

INTRODUÇÃO
• As engrenagens estão presentes em quase
tudo que tem partes giratórias. Motores e
Transmissões, por exemplo, contêm muitas
engrenagens.

INTRODUÇÃO
• As engrenagens são usadas em
milhares de dispositivos mecânicos.
Elas realizam várias tarefas
importantes, mas a mais importante é
que elas fornecem uma redução na
transmissão em equipamentos
motorizados.

INTRODUÇÃO
• Isso é essencial porque,
freqüentemente, um pequeno motor
girando muito rapidamente consegue
fornecer energia suficiente para um
dispositivo, mas não consegue dar o
torque necessário.

INTRODUÇÃO
• Por exemplo, uma chave de fenda elétrica tem
uma redução de transmissão muito grande,
porque precisa de muito torque para girar os
parafusos, mas o motor só produz quantidade
de torque pequena e velocidade alta. Com a
redução de transmissão, a velocidade de saída
pode ser diminuída e o torque, aumentado.

INTRODUÇÃO
• Mais uma coisa que as engrenagens fazem é
ajustar a direção de rotação. Por exemplo, no
diferencial existente entre as rodas traseiras
do seu carro, a energia é transmitida por um
eixo que passa pelo centro do carro, o que faz
com que o diferencial tenha de "deslocar"
essa energia em 90º, para aplicá-la sobre as
rodas.

EXEMPLO DE APLICAÇÃO
• mecanismo de levantamento
• Na maioria dos carros, utiliza-se um mecanismo
realmente simples para levantar o vidro e ao
mesmo tempo mantê-lo nivelado. Um pequeno
motor elétrico é ligado a uma engrenagem
helicoidal (engrenagem sem fim) e a diversas
outras engrenagens dentadas para criar uma
grande redução de marcha, proporcionando
torque suficiente para levantar o vidro.

• Os carros necessitam de transmissões devido
à física do motor a explosão. Primeiramente,
todo motor possui um limite, um valor de rpm
máximo, acima do qual não consegue rodar
sem explodir. Em segundo lugar, sabe-se que
os motores possuem faixas estreitas de rpm e
o cavalo de força e o torque estão no seu
máximo.

• Um motor, por exemplo, pode produzir seu
máximo de cavalo de força a 5.500 rpm. A
transmissão permite que a relação de
transmissão entre o motor e as rodas de
acionamento mude à medida que a
velocidade do carro aumenta ou diminui.
Trocam-se as marchas para que o motor
mantenha-se abaixo do limite e próximo da
faixa de rpm de sua melhor performance.

• Mercedes-Benz Actros, transmissão manual

• As engrenagens que compõem as marchas à
frente são todas helicoidais, salvo raras
exceções. Os dentes deste tipo de
engrenagem são cortados em ângulo com sua
face. Quando dois dentes em um sistema de
engrenagem helicoidal se juntam, o contato se
inicia em uma extremidade do dente e se
desloca à medida que as engrenagens giram,
até que os dois dentes estejam totalmente
engrenados.

• Este engate gradual faz as engrenagens
helicoidais operarem de maneira mais suave e
silenciosa que as engrenagens de dentes
retos. Além disso, devido ao ângulo dos
dentes desta engrenagem, mais dentes se
encaixam ao mesmo tempo. Isso leva
à distribuição da carga e reduz o esforço.

• A maioria das engrenagens em uma caixa manual tem dentes helicoidais.
As três engrenagens que compõem a marcha a ré têm dentes retos. A
engrenagem dentada grande à direita desliza para colocar o carro em
marcha a ré.

CLASSIFICAÇÃO
a) Em relação à posição dos eixos de
transmissão:
• ENGRENAGENS CILÍNDRICAS – Para eixos
paralelos.
• ENGRENAGENS CÔNICAS – Para eixos
concorrentes.
• ENGRENAGENS HELICOIDAIS – Para eixos
paralelos e reversos

CLASSIFICAÇÃO
b) Em relação à tarefa ou destinação:
• Engrenagens de força ou de resistência que se
destinam a transmitir forças elevadas, com
pequenas velocidades e movimento continuo.
Ex.: engrenagens para sarilhos, talhas ou
guindastes.

CLASSIFICAÇÃO
• Engrenagens de trabalho ou de velocidade
que se destinam a transmitir um trabalho
contínuo com velocidade bastante elevada.
Ex.: engrenagens para redutores de
velocidades, câmbios, talhas, sarilhos e
guindastes motorizados.

CLASSIFICAÇÃO
c) Em relação ao eixo do dente:
• ENGRENAGENS DE DENTES RETOS (paralelos
ou inclinados)
• ENGRENAGENS DE DENTES HELICOIDAIS

CLASSIFICAÇÃO
d) Em relação ao perfil dos dentes:
• CICLOIDAIS
• EVOLVENTES
• ESPECIAIS

ENGRENAGENS DE DENTES RETOS
• 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.

ENGRENAGENS HELICOIDAIS
• Os dentes são dispostos
transversalmente em forma de hélice em
relação ao eixo.
• São mais silenciosas que as engrenagens
de dentes retos.

• Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos
que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°).

• Os dentes nas engrenagens helicoidais são
cortados em ângulo com a face da
engrenagem. Quando dois dentes em um
sistema de engrenagens helicoidais se
acoplam, o contato se inicia em uma
extremidade do dente e gradualmente
aumenta à medida que as engrenagens giram,
até que os dois dentes estejam totalmente
acoplados.

• Este engate gradual faz as engrenagens
helicoidais operarem muito mais suave e
silenciosamente que as engrenagens de
dentes retos. Por isso, as engrenagens
helicoidais são usadas na maioria das
transmissões de carros.

• Mercedes-Benz Classe C Sport Coupé, transmissão manual de 6
velocidades (ilustração gráfica).

• Devido ao ângulo dos dentes de engrenagens
helicoidais, elas criam um esforço sobre a
engrenagem quando se unem. Equipamentos
que usam esse tipo de engrenagem têm
rolamentos capazes de suportar esse esforço
(axial).

• Pode se evitar a utilização de mancais de escora montando-se duas
engrenagens lado a lado (com ângulo de hélice ao contrário) ou usando
engrenagem “espinha de peixe”.

• Algo interessante sobre as engrenagens
helicoidais é que se os ângulos dos dentes
estiverem corretos, eles podem ser montados
em eixos perpendiculares, ajustando o ângulo
de rotação em 90º.

ENGRENAGENS CÔNICAS
• São empregadas 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 é usada para mudar a rotação e a direção da força,
em baixas velocidades.

APLICAÇÃO – FURADEIRA MANUAL

DE DENTES RETOS
• 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.

• DE DENTES RETOS

• DE DENTES HELICOIDAIS

• Engrenagens hipóides
• As engrenagens hipóides são uma variedade
de engrenagens cônicas em que, ao contrário
das cónicas, os seus eixos não se cruzam. São
empregadas para transmitir movimento e
cargas elevadas entre eixos que não se
cruzam.

ENGRANAGEM CREMALHEIRA
• 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.

BALANÇA MECÂNICA
• Pinhão e cremalheira também são usados em
algumas balanças para girar o ponteiro que
indica seu peso.

ENGRENAGENS SEM FIM
• Engrenagens 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.

SEM FIM COROA – TIPOS DE PERFIS

ENGRENAGENS SEM FIM
• Cada vez que a árvore dá uma volta, a
engrenagem move um dente adiante. Se a
engrenagem tiver 40 dentes, você terá uma
relação de marcha de 40:1, em um volume
bem pequeno.

SEM-FIM - APLICAÇÃO
• Os odômetros mecânicos são usados para
medir a quilometragem há séculos. Mas
apesar de estarem em extinção, são
incrivelmente interessantes por sua
simplicidade! Um odômetro mecânico não é
nada mais do que um conjunto de
engrenagens com uma incrível relação de
velocidades.

SEM-FIM - APLICAÇÃO
• O odômetro da foto a seguir tem 1690:1 de redução de transmissão. Isso
significa seu eixo de entrada deve girar 1.690 vezes antes de registrar 1
milha.

ENGRENAGENS SEM FIM
• 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.

ENGRENAGENS SEM FIM
• 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.

ENGRENAGENS SEM FIM
• 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.

SEM-FIM – EXEMPLO DE
APLICAÇÃO

Podem ser divididos em duas categorias:
• Conformação :
• Usinagem:
1. Processos grosseiro
2. Processos de acabamento
de acabamento
1. Fundição
2. Sinterização
3. Molde de injeção
4. Extrusão
5. Repuxe a frio
6. Estampagem
Técnicas de remoção
de material para
cortar ou polir a
forma do dente na
temperatura
ambiente
Quando requerido
alta precisão e
funcionamento
silencioso.
Dentes suaves e
precisos.
• Todos dentes feitos ao
mesmo tempo em um molde .
•Precisão do dente
dependente da qualidade da
matriz.
• Ferramentas de alto custo.
•Produção de altas
quantidades.
•Em geral menos preciso que
usinagem.

Conformação:
• Fundição:
1. Em areia ou matrizes fundidas de vários materiais.
2. Baixo custo
3. Normalmente não tem operação de acabamento.
4. Baixa precisão e para aplicações não críticas(brinquedos, eletrodomésticos ,
betoneiras,..)
5. Fundição em areia: baixa precisão,acabamento superficial pobre, pode fabricar
baixas quantidades,custo ferreamente razoável.
6. Fundição em moldes: melhor acabamento superficial e precisão, custo
ferramenta mais elevado,requer volume de produção maior.
• Fundição em molde de cera:
1. Conhecido como fundição de cera perdida.
2. Engrenagens razoavelmente precisas Em grande variedade de materiais .
3. Molde de material refratário(materiais de alta temperatura de fusão podem ser
fundidos) .
4. Precisão depende do padrão mestre usado para fazer o molde.

Conformação:
• Sinterização:
1. Metais em pó são prensado em cavidade metálicas e pré-aquecidos
(sinterizados) para aumentar a resistência.
2. Para engrenagens de pequeno tamanho.
3. Propriedades controladas pela mistura de vários pós metálicos.
4. Precisão similar ás engrenagens de moldes fundidos.
• Molde de Injeção:
1. Para engrenagens não metálicas(vários termoplásticos: nylon,..)
2. Baixa precisão e engrenagens de tamanho pequeno.
3. Baixo custo
4. Movidas sem lubrificação com cargas pequenas.
• Extrusão:
1. Fazer dentes em eixos longos.(cortados em tamanhos utilizáveis)
2. Metais não ferrosos(AL e ligas de cobre) extrudados no lugar dos aços.

Conformação:
• Repuxo a Frio:
1. Forma dentes em barras de aço ao puxá-las através de guias endurecidos.
2. Trabalho a frio aumenta resistência e reduz ductilidade.
• Estampagem:
1. Laminas metálicas estampadas com as formas dos dentes.
2. Baixa precisão e baixo custo.
3. Grandes quantidades.
4. Acabamento superficial pobre.

USINAGEM
• Dois processos são utilizados na prática:
• Fresamento por fresa conformadora: Onde os
gumes de corte têm a forma do perfil do
dente. A ferramenta corta o vazio dos dentes,
o gume da navalha conformando o perfil do
dente.

USINAGEM
• Usinagem por geração: Onde a ferramenta e o
bloco a usinar apresentam um movimento
relativo correspondente ao movimento real
das engrenagens conjugadas, podendo a
ferramenta ter o perfil da cremalheira-tipo ou
da própria conjugada.

USINAGEM
• O movimento relativo da navalha e do
bloco permite, por cortes sucessivos, a
conformação dos dentes, sendo o perfil
obtido pela curva envoltória das diversas
posições sucessivas do gume da navalha.

Usinagem:
PROCESSOS GROSSEIROS
• Fresamento de Forma:
1. Requer cortador de freza de forma.(fig 11-17,1).
2. Feito para a forma do vão,para a geometria e para o número de dentes de
cada engrenagem em particular.
3. Corta um dente de cada vez.
4. Custo de ferramenta alto(cortador para cada tamanho de engrenagem).
5. É o método menos preciso dos métodos grosseiros.
MAIOR PARTE ENGRENAGENS METÁLICAS USADAS PARA TRANSMITIR
POTÊNCIA (USINAGEM DE MATERIAIS FUNDIDO,FORJADO OU DISCO
LAMINADO A QUENTE)

• Geração por Cremalheira:
1. Um cortador de cremalheira para qualquer passo de involuta facilmente
construído.
2. Forma do dente é um trapézio.(fig 11-17,2).
3. Cremalheira endurecida e afiada.
4. Movimento alternado(para frente e para trás)ao longo do eixo do disco da
engrenagem, e avança sobre ele ao mesmo tempo.
5. Cremalheira e disco reposicionado periodicamente para completar a
circunferência (pode introduzir erros na geometria)
6. Menos preciso que métodos de geração de engrenagem e por fresa de
caracol.

• Geração de engrenagem:
1. Usa ferramenta cortante na forma de engrenagem.(fig 11-17,3).
2. Engrenagem cortante movida para frente e para trás axialmente através do
disco ,enquanto o disco roda ao redor da ferramenta.
3. Precisão boa, mas qualquer erro em algum dente é transferido para a
engrenagem.
4. Engrenagens internas podem ser cortadas com este método.
5. Processo verdadeiro de geração de forma.

• Geração por fresa caracol:
1. Um caracol.(fig 11-17,4) análogo a uma rosca cônica.
2. Seus dentes são feitos para igualar o vão de dente e são interrompidos com
ranhuras para permitir as superfícies cortantes.
3. Roda ao redor de um eixo perpendicular àquele do disco de engrenagem.
4.É o método mais preciso dos processos grosseiros.Nenhum reposicionamento
da ferramenta ou disco é preciso.
5. Cada dente é cortado por múltiplos de dentes do caracol.
6. Excelente acabamento.
7. Um dos mais amplamente usados.

Qualidade da engrenagem
fpm=ft/min

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