O documento aborda os elementos de máquinas e suas aplicações na união de peças, destacando os tipos de uniões: permanentes e desmontáveis, além de seus processos como térmicos e mecânicos. É discutido o dimensionamento e escolha de peças como parafusos e porcas, incluindo suas características, tipos de roscas, e critérios de especificação. A importância de apertos corretos, controle de torque e o uso de arruelas para evitar vibrações e afrouxamentos também são enfatizados.

1. Elementos de Máquinas

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Montagem de um motor

3. SENAI - MG
Na mecânica é muito comum a necessidade de unir peças como chapas, perfis e barras.
Qualquer construção, por mais simples que seja, exige união de peças entre si. Essa união
pode ser feita de duas formas:
Produto : Conjunto de peças e elementos
União permanente x união desmontável

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No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não podem
ser retirados sem que fiquem inutilizados.
União Permanente

5. SENAI - MG
Os processos de união permanente se divide em:
 Processos térmicos
 Processos com adesivos

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No tipo de união móvel, os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados do
conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas.
União desmontável

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Os processos de união desmontável é definido como:
 Processos mecânicos.

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SENAI - MG
Elementos de máquinas
Vagner Soares da Costa – vscosta@fiemg.com.br

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INTRODUÇÃO
Várias são as soluções disponiveis para executar esta união. A união depende de uma série
de fatores tais como:
 A necessidade ou não de desfazer a união periodicamente;
 O grau de imobilização;
 A resistencia mecanica;
 Espaço disponivel;
 Dentre outros.
Elementos de máquinas são os disposistivos utilizados na união de duas ou mais
peças. Ele serve para limitar o movimento relativo das peças unidas.

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Principais tipos de Elementos
Parafuso Porca
Arruela
Rebite
Pino
Cavilha
Cupilha
(Contrapino) Anel elástico
Chaveta

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A escolha e o dimensionamento dos elementos de máquinas exige do projetista alguns
conhecimentos básicos como:
• Conhecimento da resistencia dos materiais e dos conceitos de mecanica aplicada para
poder analisar corretamente os esforços que agem sobre as peças e determinar sua forma
e dimensões para que sejam suficientemente fortes e rigidas;
• Conhecer as propriedades dos materiais atraves de estudos e pesquisas;
• Ter bom senso para decidir quando deve usar valores de catalogos ou uma determinada
formula emprica ou se deve aplicar a teoria mas profunda;
• Senso prático;
• Ter cuidado com a aparte economica do projeto;
• Conhecer os processos de fabricação;
Qual deles utilizar?

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Quando nos referimos a dimensionamento de um elemento de máquina, devemos sempre
realizar a escolha de forma que ela possa resistir as solicitações durante o trabalho.
Dimensionamento

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Parafuso
O que é:
É um elemento metálico que possui um corpo cilíndrico rosqueado e em uma das
extremidades possui geralmente uma cabeça.
Aplicação:
É utilizado em uniões não permanentes de peças variadas que possam ser montadas e
desmontadas com facilidade.

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Tipos de roscas
Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica.
Sentido da rosca
Rosca direita Rosca esquerda

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Total Parcial
A rosca pode ser:

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Em relação aos tipos de passos, podem ser classificada da seguinte forma:
Rosca fina (rosca de pequeno passo) – corresponde a uma rosca de pequeno passo, muito
empregada na construção de automóveis e aeronaves, sobretudo porque nesses veículos acontecem
choques e vibrações que tendem a afrouxar a porca. Sua utilização pode ocorrer quando há
necessidade de uma ajustagem fina ou devido à uma maior tensão inicial de aperto. Ela também é
empregada em chapas de pouca espessura e em tubos, por não diminuir sua secção. Estas roscas
são largamente utilizadas em parafusos feitos de aços-liga, tratados termicamente.
Rosca média (normal) – este tipo de rosca é empregada normalmente em construções mecânicas e
em parafusos de modo geral, por proporcionar uma boa tensão inicial de aperto. Sua utilização em
montagens sujeitas a vibrações exige, como segurança, o uso de arruelas de pressão.
Rosca de transporte ou movimento – caracteriza-se por possuir passo longo transformando o
movimento giratório em um deslocamento longitudinal maior do que os tipos de roscas já citadas
anteriormente. Destacam-se por serem utilizadas normalmente em máquinas, tais como, tornos,
prensas, morsa, etc., ou em casos em que ocorram montagens e desmontagens frequentes.

17. SENAI - MG
As roscas, tem diversas finalidades e possuem tres aplicações básicas:
 Ajustar peças com referencia entre si;
 Unir peças, permitindo tambem a desmontagem;
 Transmitir esforços e permitir movimento;

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Perfil das roscas
Parafusos e porcas de fixação na união de peças.
Ex.: Fixação da roda do carro.
Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme.
Ex.: Fusos de máquinas.
Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços.
Ex.: Equipamentos ferroviários.
Parafusos que sofrem grandes esforços e choques.
Ex.: Prensas e morsas.
Parafusos que exercem grande esforço num só sentido.
Ex.: Macacos de catraca
Trapezoidal
Dente de Serra
Quadrada
Redonda
Triangular

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Nomenclatura do parafuso
Rosca: é um filete contínuo de seção uniforme e enrolada como uma elipse sobre a superfície exterior e interior de um cilindro.
Rosca externa: é uma rosca na superfície externa de um cilindro.
Rosca Interna: é uma rosca talhada no interior de uma peça, tal como em uma porca.
Diâmetro Interior: é o maior diâmetro de uma rosca interna ou externa.
Diâmetro do núcleo: é o menor diâmetro de uma rosca interna ou externa.
Diâmetro nos flancos (ou médio): é o diâmetro de um cilindro imaginário que passa pelos filetes no ponto no qual o largo destes tanto
faz ao espaço entre os mesmos.
Passo: é a distância entre as cristas de dois filetes sucessivos. É a distância desde um ponto sobre um filete até o ponto
correspondente sobre o filete adjacente, medida paralelamente ao eixo.
Avanço: é a distância que avançaria o parafuso relativo à porca em uma rotação. Para um parafuso de rosca singela o avanço tanto faz
ao passo, para um de rosca dupla, o avanço é o duplo do passo, e assim sucessivamente.
Rosca simples
Rosca múltipla

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Rosca métrica
É designada pela letra ‘M’ seguida pelo tamanho nominal e o passo, ambos em milímetros e
separados pelo símbolo X.

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Exemplo 1: M12
Lê-se: Rosca métrica com 12 milímetros de diâmetro.

22. SENAI - MG
Exemplo 2: M12X1,25
Lê-se: Rosca métrica com 12 milímetros de diâmetro e passo de 1,25 milímetros.

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Rosca Whitworth
O Passo é definido como o número de fios por polegadas (1”/N° filetes) – fpp.

24. SENAI - MG
Exemplo 1: BSW1/2”
Lê-se: Rosca Whitworth de passo normal com diâmetro de 1/2” (meia polegada).

25. SENAI - MG
Exemplo 1: BSF1/2” x 8
Lê-se: Rosca Whitworth de passo fino com diâmetro de 1/2” e com 8 Fpp (fios por polegada).

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Rosca Americana (Unificada)
O Passo é definido como o número de filetes por polegadas (1”/N° filetes)

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Especificação dos tipos de roscas
Padrão Whitworth Americana Métrica
Normal BSW = British Standard Whitworth NC = National Coarse M = Métrica
Fina BSF = British Standard Fine NF = National Fine M = Métrica
British Standard Whitworth = Whitworth Padrão Britânico
British Standard Fine = Whitworth Padrão Fino
National Coarse = Nacional grossa
National Fine = Nacional Fina

28. SENAI - MG
Símbolos de identificação das roscas

29. SENAI - MG
Tipo de parafuso
Parafusos passantes
Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas,
passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses
parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra-porcas como
acessórios.
Parafusos não-passantes
São parafusos que não utilizam porcas. A função da porca é
desempenhada pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.

30. SENAI - MG
Parafusos de pressão
Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida
pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada.
Parafusos estojo ou prisioneiros
São parafusos sem cabeça e com rosca em ambas as extremidades,
sendo recomendados nas situações que exigem montagens e
desmontagens frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de
parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos
prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos, isto é, um
horário e outro anti-horário.
Tipo de parafuso

31. SENAI - MG
Classificação dos parafusos
Um parafuso se classifica da seguinte forma:
 Formato da cabeça (acionamento);
 Formato do corpo;
 Formato da ponta;
 Formato do dispositivo de atarraxamento;
Obs: Alguns tipos de parafusos não possuem cabeça.

32. SENAI - MG
Classificação dos parafusos
Quanto ao tipo de cabeça

33. SENAI - MG
Classificação dos parafusos
Quanto ao formato do corpo

34. SENAI - MG
Classificação dos parafusos
Quanto a ponta

35. SENAI - MG
Classificação dos parafusos
Quanto ao dispositivo de atarraxamento

36. SENAI - MG
Chave de boca
Chave Combinada
Chave estria Chave Inglesa
Chaves para apertar e desapertar
Atarraxamento de cabeça sextavada externa

37. SENAI - MG
Observações na utilização de chaves de boca, estria e combinada
Para o aperto e desaperto de parafuso com cabeça sextavada, devemos sempre que
possível utilizar a chave de estria por dar maior firmeza na hora da ação de aperto e
desaperto, dessa forma corremos menos chance de espanar a cabeça do parafuso..
Devemos utilizar a chave de boca somente em locais de difícil acesso para as chaves de
estrias.
A escolha da chave para apertar e desapertar um parafuso é definida da seguinte forma.
Basta multiplicar o diâmetro nominal da rosca por 1,5 (uma vez e meia).

38. SENAI - MG
Exemplo 01: Parafuso M8
Devemos multiplicar o diâmetro nominal por 1,5
8 x 1,5 = 12
Portanto, para apertarmos ou desapertarmos um parafuso M8 devemos utilizar a chave
Nº12.
Exemplo 02: Parafuso 3/8”
Devemos multiplicar o diâmetro nominal por 3/2 (equivale a 1 ½).
3/8 x 3/2 = 9/16”
Portanto, para apertarmos ou desapertarmos um parafuso 3/8” devemos utilizar a chave 9/6”

39. SENAI - MG
Chave Alen
Chaves para apertar e desapertar
Parafuso de cabeça sextavada interno

40. SENAI - MG
Chave quadrada
Chave quadrada para bujões
Chaves para apertar e desapertar
Parafuso de cabeça quadrada (Chave Robertson)

41. SENAI - MG
Chave de fenda
Chaves para apertar e desapertar
Atarraxamento de cabeça fenda

42. SENAI - MG
Chave Philips
Chaves para apertar e desapertar
Atarraxamento de cabeça fenda cruzada

43. SENAI - MG
Chaves para apertar e desapertar
Atarraxamento de cabeça borboleta e recartilhada
Recartilhado
Borboleta
Aperto manual

44. SENAI - MG

45. SENAI - MG
Classificação dos parafusos

46. SENAI - MG
Exemplos:

47. SENAI - MG

48. SENAI - MG

49. SENAI - MG
Para especificarmos um parafuso, precisamos definir os seguintes critérios:
 Material do parafuso;
Tipo de rosca;
Comprimento do corpo roscado;
Tipo de cabeça
Definição e especificação

50. SENAI - MG
Resistência do parafuso

51. SENAI - MG
Resistência do parafuso
O número gravado geralmente na cabeça do parafuso indica sua Classe de resistência.
Classe de resistência 8.8 9.8 10.9 12.9
Resistencia à Tração / MPa 800 900 1000 1200
Limite de Escoamento / MPa 640 720 900 1080

52. SENAI - MG
Quanto menor for a classe de resistência do parafuso, maior será a sua ductilidade, porém
menor será a sua capacidade de gerar força.
Quanto maior for a classe de resistência do parafuso, menor será a sua ductilidade, porém
maior será a sua capacidade de gerar força.

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Torquímetro
É basicamente uma chave de apertar parafusos que
contém um dispositivo que controla a intensidade
da força de aperto, sem comprometer o coeficiente
de segurança do parafuso.

54. SENAI - MG
O torque excessivo poderá:
 Espanar os fios de rosca do parafuso;
 Quebrar o parafuso;
 Empenar o conjunto fixado por parafusos, impedindo seu funcionamento normal;
 Esmagar juntas ou gaxetas, provocando assim vazamento de gases e líquidos;
 Trincar o parafuso, fazendo-o falhar mais tarde, pondo em risco vidas humanas e
patrimônio.

55. SENAI - MG
O torque insuficiente poderá:
 Fazer cair o parafuso devido a vibrações da máquina ou do equipamento;
 Alterar a vedação (junta), o que provoca o vazamento de gases e líquidos entre
componentes de máquinas, etc;
 Comprometer o desempenho da máquina ou equipamento em função da falta de
alinhamento e suporte dos seus componentes entre si;
 Causar acidentes e danos ao patrimônio

56. SENAI - MG
Tabela de torques para parafusos métricos rosca normal (N.m)

57. SENAI - MG
Tabela de torques para parafusos métricos rosca fina

58. SENAI - MG
Tabela de torques para parafusos série polegada rosca normal (N.m)

59. SENAI - MG
Tabela de torques para parafusos série polegada rosca fina (N.m)

60. SENAI - MG
Porcas
O que é:
É um elemento metálico em formato prismático ou cilíndrico com furo roscado através do
qual se encaixa o parafuso, um prisioneiro ou uma barra roscada.
Aplicação:
É usada em conjunto com o parafuso para fixação deste. Tem função de aumentar
resistências de fixação e de possibilitar a transmissão de movimento das peças fixadas.

61. SENAI - MG
Classificação
A classificação das roscas utilizadas nas porcas segundo sua função.
Função de fixação: Rosca de perfil triangular
Parafuso de transmissão de movimento: Rosca de perfil quadrado, trapezoidal, e
especial;

62. SENAI - MG
Desenho Descrição Aplicação
Porca borboleta
Aperto manual (arco de serra)
Porca recartilhada
Porca cega Para bom acabamento
Porca sextavada
Para fixações diversas
Porca quadrada
Porca castelo
Utilizado com cupilha para evitar que vibrações,
soltem-as
Tipos e aplicações

63. SENAI - MG
Desenho Descrição Aplicação
Porca autotravante /
Parlok
Possui um revestimento de nylon ou metal em seu
interior, que trava a porca no parafuso.
Porcas rápidas
Para situações em que houver a montagem de chapa
em locais de difícil acesso, existem algumas porcas
especiais que podem ajudar nesse caso.

64. SENAI - MG
Porcas especiais

65. SENAI - MG
Arruela
A maioria dos conjuntos mecânicos apresentam elementos de fixação.
Onde quer que se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos,
existe o perigo de se produzir vibrações ou um afrouxamento imprevisto no aperto do
parafuso.
Para evitar esse inconveniente utilizamos um elemento de máquina chamado arruela.

66. SENAI - MG
As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso
e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elementos de
trava.
Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são aço carbono, cobre e latão.

67. SENAI - MG
Arruela lisa
Arruela de pressão
Utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações.
Utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes
esforços e grandes vibrações e em equipamentos que sofrem variação de
temperatura.
 Muito usada em: automóveis, prensas, etc.
Tipos de Arruelas

68. SENAI - MG
Arruela Serrilhada
Tem as mesmas características e funções da arruela dentada, com a
diferença de que suporta esforços um pouco maiores;
Arruela dentada
Empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas
com pequenos esforços.
 Muito usada em: Eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos
de refrigeração etc.

69. SENAI - MG
Arruela ondulada
É indicada, especialmente, para superfícies pintadas, evitando a
danificação do acabamento.
 Muito usada para equipamentos que possuem acabamento externo
constituído de chapas finas.
Arruela de travamento
com orelha
Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da
peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos
lados chanfrado do conjunto porca/parafuso.
 Muito usada em: Eletrodomésticos, painéis automotivos,
equipamentos de refrigeração etc.

70. SENAI - MG
Arruela para
perfilados
Muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em
angulo.
 Ela compensa os ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies
a serem parafusadas.

71. SENAI - MG
Outros tipos de Arruelas

72. SENAI - MG
Dimensionamento de arruelas
D1
d1 e
d1
D2
e1
2e
EXEMPLOS DE DIMENSÕES
Diâmetro da Rosca d1 D1 e D2 e1
6 6,5 14 1,2 11 1,6
8 8,5 18 1,5 14 2
10 11 22 2 17 2,2
12 13 27 2,5 20 2,5
16 17 32 3 26 3,5
20 21 40 3 32 4
24 25,5 50 4 38,5 5
30 32 60 4 46,5 6
Assim como os parafusos e porcas, as arruelas estão disponíveis no mercado e todas as
suas dimensões são padronizadas em função do diâmetro da rosca do parafuso ou da
porca.

73. SENAI - MG
Designação das Arruelas

74. SENAI - MG
Rebite
O que é:
O rebite é formado por um corpo cilíndrico e uma cabeça. É fabricado em aço,
alumínio, cobre ou latão .
É usado para fixação permanente de duas ou mais peças. Se forem instalados, não podem
ser retirados sem que fiquem inutilizados.

75. SENAI - MG
Aplicação:
É empregado em situações onde não é possível usar solda por um ou mais motivos, tais
como:
 Tipo de material;
 não admissão de tensões provenientes da soldagem;
 facilidade do processo de fabricação;
 etc.
Nas industrias aplica-se principalmente em estruturas metálicas, reservatórios, caldeiras,
maquinas, navios, aviões, veículos de transporte e treliças.

76. SENAI - MG
Escolha do rebite
Para escolhermos o tipo de rebite a ser utilizado, devemos levar em consideração quatro
especificações:
 O tipo de material;
 Tipo de cabeça;
 Diâmetro do corpo;
 Comprimento útil

77. SENAI - MG
Tipos de rebite
Tipos de rebite Formato da cabeça Emprego
Cabeça redonda larga
Largamente utilizados devido a
resistência que oferecem.
Cabeça redonda estreita
Cabeça escareada chata larga
Empregados em uniões que não
admitem saliências.
Cabeça escareada chata estreita
Cabeça escareada com calota
Empregados em uniões que
admitem pequenas saliências.
Cabeça tipo panela
Cabeça cilíndrica
Usados nas uniões de chapas
com espessura máxima de 7mm.

78. SENAI - MG
Nomenclatura do rebite

79. SENAI - MG
Nomenclatura do rebite
Rebite de repuxo (POP)

80. SENAI - MG
Dispositivos para Rebitagem
Alicate Rebitador

81. SENAI - MG
Processo de Rebitagem

82. SENAI - MG

83. SENAI - MG

84. SENAI - MG
Vantagens das ligações rebitadas
 Barata e simples;
 Maior facilidade de reparação;
 Aplicação a materiais de má Soldabilidade.
 Execução simples.
 Não exige operário qualificado.
 Controle de qualidade simples.

85. SENAI - MG
Pino
Os pinos são elementos cilíndricos / cônicos, geralmente de aço e que servem para alinhar e
fixar os elementos de máquinas, permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se
juntam duas ou mais peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas.
É utilizada em conjuntos nos quais a movimentação não é permitida.

86. SENAI - MG
Nesse tipo de união, as peças formam uma junção móvel, permitindo conjuntos que se
articulam entre si.
Na indústria aplica-se principalmente em:
 Braços articulados (Guindastes, etc),
 Portas,
 Entre outros.

87. SENAI - MG
Tipo de Pino Formato Emprego
Pino Cilíndrico
Utilizado para forças cortantes, requer furo com
tolerâncias rigorosas.
Pino Elástico
Apresenta elevada resistência, podendo ser
assentado em furos com variações de diâmetro.
Pino Cônico Ação de centragem.
Pino Cônico com rosca
A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitada
por haste roscada (aperto de porca retira a haste)
Tipos de pinos

88. SENAI - MG
Cavilha
O que é:
Uma cavilha é um uma pequena peça cilíndrica, normalmente de madeira, plástico ou metal.
Se for em madeira poderá chamar-se também tornel.
É utilizada em conjuntos nos quais a movimentação não é permitida.

89. SENAI - MG
Aplicação:
É usada em inúmeras aplicações, sobretudo como suporte e elemento que confere
resistência mecânica em uniões de peças de madeira ou metal.
Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por
broca, dispensando-se o acabamento e a precisão
do furo alargado.

90. SENAI - MG
Cupilha (Contrapino)
O que é:
É uma haste ou arame com forma semelhante a de um meio cilindro, dobrado de modo a
fazer uma cabeça circular e duas pernas desiguais.

91. SENAI - MG
Aplicação:
Utilizado para travar elementos como eixos e porcas de máquinas, além de diversas outras
aplicações.
Suas pernas são viradas para lados opostos, assim, impede a saída do pino ou da porca
durante vibrações das peças fixadas.

92. SENAI - MG
Dimensionamento

93. SENAI - MG
Anel elástico
O que é:
O anel elástico, também conhecido como anel de trava, retenção ou segurança, é uma
espécie de arruela incompleta, cuja abertura serve para que seja encaixada em um ressalto
num eixo.

94. SENAI - MG
Aplicação:
É usado para impedir o deslocamento axial de eixos, e também, para posicionar ou limitar o
curso de uma peça que desliza sobre um eixo.

95. SENAI - MG
Tipos de anéis elásticos
Anéis para eixos:
Anéis para furos:

96. SENAI - MG
Montagem e desmontagem com anéis elásticos
É necessário utilizar alicates especiais para montagem e desmontagem de alguns tipos de
anéis elásticos.

97. SENAI - MG
Chaveta
A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou
inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir.
Alguns autores classificam a chaveta como elementos de fixação e outros autores, como
elementos de transmissão.

98. SENAI - MG
Tipos de chavetas
Chaveta paralela
É normalmente embutida e suas faces são paralelas, sem qualquer conicidade.
As chavetas embutidas nunca têm cabeça e sua precisão de ajuste é nas laterais, havendo
uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo elemento
conduzido.

99. SENAI - MG
Chaveta de disco ou meia-lua
É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma
corresponde a um segmento circular. É comumente empregada em eixos cônicos por
facilitar a montagem e se adaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.

100. SENAI - MG
Obrigado