gabarito elementos de maquinas

Prévia do material em texto

PRÁTICAS DE ELEMENTOS 
DE MÁQUINAS
2019
Prof.a Vanessa Moura de Souza
GABARITO DAS 
AUTOATIVIDADES
2
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
UNIDADE 1
Tópico 1
1 Elabore um fluxograma de desenvolvimento de um projeto a ser 
desenvolvido nesta disciplina; esboce um planejamento de suas 
atividades e cronologia no desenvolvimento do projeto. Podendo 
englobar melhoria de projetos de máquina ou produtos já existentes, 
projetos de minimáquinas ou kit didáticos.
Resposta pessoal do acadêmico. Segue modelo com características básicas 
necessárias nesta atividade:
Concepção do projeto
Ensaio ou simulação 
computacionais
Eventuais otimizações 
de medidas
Conjunto + Subconjunto + 
Componentes para a fabricação
Construção de um protótipo
Estimativas das frequências 
de vibração e amplitude
Funcionamento ideal de 
vibração para a moagem
Testes de moagem
METODOLOGIA 
MINIMOINHO VIBRATÓRIO
Identificação da 
necessidade
Estudo da viabilidade 
física e econômica
Projeto detalhado
Fabricação do 
minimoinho
Concepção do 
minimoinho e jarros
Deter conhecimento de projeto
Falta de um equipamento 
nacional para a moagem de 
partículas submicrométicas
Projeto adaptativo
Há conhecimento tecnológico?
Qual o custo?
Verificação da infraestrutura: há 
processos e máquinas suficientes 
e sem grandes adaptações para a 
fabricação dos componentes?
A tecnologia em cerâmica é 
conhecida?
Estudos econômicos para eventuais 
adaptações ou serviços terceirizados
Técnicas de solução e avaliação
Mais esboços
Escolha de 1 ou 2 soluções 
viáveis
Há equipamentos nacionais?
Há demanda?
Projeto preliminar
3
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
2 Observe a estruturação de uma patente conforme Tópico 1 e em uma 
folha A4, respeitando as margens e legenda, esboce uma página de 
rosto de uma patente, ou que for possível dela, exemplo:
• Título 
• Inventor
• Resumo – utilizar as palavras “caracterizado por”
• Desenho (esboço – projeção ortogonal, isométrica) com numeração
Note e descreva inovações em seu projeto seguindo o modelo a seguir:
Título: kdsufmgsrie kusfe faskfa
Inventor: ksfu fsfagç hkwosj
Resumo: çsopf,a que caracteriza das 
sl,lçikosf lçsjkpoara fsf a
Figura: esboço (corte, vista frontal 
ou perspectiva).
Para esta atividade pode-se utilizar o Software: Solid Edge 3D 
Profissional. É um software gratuito, está disponível para todos os 
alunos ou instrutores em atividade acadêmica, o qual o download se 
realiza diretamente do site https://www.plm.automation.siemens.com/
pt_br/academic/resources/solidedge/studentdownload.cfm. Acesso 
em: 3 out. 2019. 
Resposta pessoal do acadêmico. Segue modelo com características básicas 
necessárias nesta atividade:
• Título:
MOINHO VIBRATÓRIO PARA PROCESSAR MATERIAIS CERÂMICOS
• Campo da Invenção:
Esta patente se refere a um moinho vibratório para processamento de 
cerâmica técnica (pode ser usado para reforçar algum valor) ou para 
suprir uma necessidade do processamento cerâmico.
4
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
• Estado da Técnica:
A patente PI9503979-1 citada como estado da técnica diz respeito a um 
Moinho com Mecanismo de Agitação; esse moinho com mecanismo de 
agitação apresenta. Não são conhecidos no estado da técnica moinhos 
vibratórios com a característica de mini máquina.
• Objetivo da Invenção:
Visando oferecer soluções para esses problemas existentes no estado 
da técnica, bem como disponibilizar..... foi desenvolvido o moinho 
vibratório para processar materiais cerâmicos. Esse moinho vibratório 
irá preencher uma grande lacuna.... O objetivo do moinho vibratório 
descrito no presente documento é reprocessar as cerâmicas através.... 
capaz de reduzir o tamanho das partículas abaixo de 1,0 micrometro, 
ou seja, na escala nanométrica.
• Sumário da Invenção:
A invenção compreende um moinho vibratório de pequeno porte 
para processar materiais cerâmicos, que o caracteriza como uma 
minimáquina de processamento de materiais. Pode processar (moer) 
simultaneamente diferentes... é constituído de duas partes separadas 
por molas helicoidais para suspensão; uma parte é estacionária e a 
outra é suspensa.
• Breve Descrição das Figuras:
A figura do arquivo é uma representação gráfica em uma perspectiva 
frontal do Moinho Vibratório para Processar Materiais Cerâmicos sem 
os jarros de moagem. A figura 1B é uma representação gráfica do 
interior do Moinho Vibratório para Processar Materiais Cerâmicos sem 
os jarros de moagem.
• Descrição detalhada da Invenção:
A presente invenção trata de um moinho vibratório para processar 
materiais cerâmicos, que é um minimoinho.... processar materiais 
cerâmicos compreende: base cilíndrica (02); motor elétrico (03); 
contrapesos (04); flange basal (05); flange (06); cilindro (07); base de 
jarros (09); molas helicoidais (10); jarros (14) ...... Como mencionado 
anteriormente, o referido moinho vibratório para processar materiais 
cerâmicos é caracterizado como moinho por processar ou moer 
partículas de minerais cerâmicos com diâmetro micrométrico relativo 
maior do que 1,0 micrometros.
5
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
• Reivindicações:
1) Moinho Vibratório para Processar Materiais Cerâmicos, caracteriza-
do pelo fato de compreender: base cilíndrica 02); motor elétrico (03); 
contrapesos (04); flange basal (05); 
2) Moinho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato 
moer materiais cerâmicos ou similares em partículas submicrome-
tricas
3) Moinho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de 
ter 250,0 a 350,0 mm de altura.
• Resumo:
MOINHO VIBRATÓRIO PARA PROCESSAR MATERIAIS CERÂMICOS
A invenção compreende um moinho vibratório de pequeno porte para 
processar materiais cerâmicos, que o caracteriza como uma mini 
máquina. Pode processar (moer) simultaneamente diferentes materiais 
em quantidades variadas. O moinho vibratório é constituído de duas 
partes separadas por molas helicoidais. Quando em operação, a parte 
estacionária fica, portanto, parada e a parte.
• Relatório de Busca de Anterioridade:
Foram encontrados os seguintes documentos:
1 – US 6098906 – Esse documento possui muita relevância, pois 
descreve um mecanismo de funcionamento do moinho muito próximo 
ao mecanismo descrito pelos inventores. Ou seja, a vibração é fornecida 
por um motor 24 que possui pesos centrais de modo a proporcionar um 
movimento do moinho para cima e para baixo. Além disso, pode-se notar 
a presença de molas abaixo do plano onde as partículas são moídas.
Resposta de defesa: “Nesta patente há sim a similaridade com o sistema 
gerador da vibração, porém nela o desenho do moinho é composto por uma 
única câmara fixa que processa no mesmo momento um único material, o 
revestimento da câmara é permanente e para processar grandes volumes de 
material. Diferentemente desta presente solicitação de patente o moinho tem 
um desenho que compreende uma base onde são fixados diversos tipos de 
jarros em diversas capacidades volumétricas (de 20 a 300 ml), que podem ser 
instalados simultaneamente ou não com variações dimensionais e constituintes 
(material, meio de moagem, material do jarro e revestimento interno do jarro).
6
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
3 Fazer buscas sobre o respectivo projeto, selecionar e baixar um 
mínimo de 10 patentes utilizando os seguintes recursos:
• www.inpi.org.br 
• https://worldwide.espacenet.com
• www.uspto.gov
• Thomson Reutersentrar → portal Capes (http://www.capes.gov.
br/) → Periódicos → buscar base → Derwent Innovations Index -DII 
(Thomson Reuters Scientific) 
• Google patentes
Resposta pessoal do acadêmico. Segue modelo com características 
básicas necessárias nesta atividade:
Apresentar imagem e código de patente, conforme segue:
1 CADEIRA DE RODA AUTOMATIZADA
2 PRENSA ISOSOSTÁTICA
Ivan Santos Porpíglio/2011
BR 10 2014 012646-5
Tenório (2011)
Margarido, A (2011)
Araujo, LA (2009)
7
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
3 EQUIPAMENTO PARA FISIOTERAPIA
BR 10 2013 002784-7 BR 10 2015 0006381-4
4 Dinâmica em grupo para desenvolvimentode produto em três etapas:
a) Cada aluno, em uma folha, escrever um produto que queira ser 
desenvolvido.
b) Trocar de folhas e o outro aluno, em desenho, tentar atender ao 
requerente.
c) Retornar o desenho ao requerente e este avaliar a satisfação do 
atendimento.
R.: nesta etapa o acadêmico deve projetar na prática um produto segundo os 
requisitos de um cliente, ou seja, praticar a resiliência, o trabalho em equipe 
e a organização como um todo, simulando um ambiente real de indústria. 
5 As Normas Regulamentadoras (NR) são orientações que definem 
procedimentos que devem, obrigatoriamente, serem aplicadas. São 
elaboradas por comissões específicas formadas por representantes 
do governo, empregadores e trabalhadores. Nesse contexto, 
descreva e defina a NR17 e a NR12:
R.: A NR17 é uma norma regulamentadora que visa estabelecer parâmetros 
que permitam a adaptação das condições de trabalho às características 
psicofisiológicas dos trabalhadores, de modo a proporcionar um máximo de 
conforto, segurança e desempenho eficiente.
R.: NR12, norma referente em segurança no trabalho em máquinas e 
equipamentos, trata da proteção ao trabalho em máquinas e equipamentos. 
Seguem os seguintes princípios gerais. Esta Norma Regulamentadora e seus 
anexos definem referências técnicas, princípios fundamentais e medidas de 
proteção para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores e 
estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do 
trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos.
8
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
Tópico 2
1 A rugosidade de uma superfície geralmente é caracterizada através 
da variação de amplitude de suas asperezas em função de uma 
determinada distância linear ao longo da superfície do material. 
Além da rugosidade, a topografia de uma superfície pode apresentar 
outras características, cite e descreva cada uma delas: 
R.: 
Rugosidade: a rugosidade superficial é produzida devido a picos e vales de 
asperezas de diferentes amplitudes e larguras
Ondulações: são irregularidades da superfície que possuem elevados 
comprimentos de onda. Podem ser causadas devido às vibrações durante a 
usinagem ou tratamento térmico. 
Direção: é a direção principal para a qual a superfície está “orientada”; 
Imperfeições são interrupções inesperadas na estrutura da superfície, 
devido a deslocamentos e defeitos em outros materiais.
2 O desgaste de uma superfície ocorre através de uma série de 
combinações de mecanismos. Em grande parte dos mecanismos de 
desgaste a adesão está presente. Nesse contexto, faça um desenho 
esquemático dos mecanismos de desgaste adesivo explicando cada 
uma das etapas:
R.:
1- Quando a interface é mais fraca que ambos os metais, o cisalhamento irá 
ocorrer na interface. 
2- Quando a interface é mais forte que um dos metais e mais fraca que 
outro, o cisalhamento irá ocorrer no material mais macio.
3- Quando a interface é mais dura que um dos metais e ligeiramente mais dura 
que o outro, um cisalhamento agressivo irá ocorrer no material mais macio, 
havendo uma grande transferência de material para o metal mais duro. O 
cisalhamento irá ocorrer ocasionalmente no metal mais duro também. 
4- Quando a interface é significativamente mais dura do que ambos os 
metais em deslizamento, o cisalhamento irá ocorrer longe da interface, 
havendo transferência de material entre os dois metais.
9
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
(1) (2)
(3) (4)
Material duro
Material Macio
Material duro
Material Macio
Material duro
Material Macio
Material duro
Material Macio
interface
interface
interface
interface
FONTE: Adaptado de MENEZES et al. (2013)
3 Tribologia é a ciência e tecnologia de superfícies interativas que 
possuem movimento relativo entre si. O estudo da tribologia 
concentra-se no contato físico e mecânico das superfícies em 
movimento que geralmente envolve dissipação de energia. Quais 
fatores afetam esse sistema?
R.: O comportamento tribológico de um sistema é afetado por diversos 
fatores, por exemplo, o material dos corpos em contato, a rugosidade e 
tipo de acabamento dado a cada superfície, a lubrificação, meio em que o 
sistema tribológico se encontra, carga aplicada no sistema, velocidade de 
deslizamento entre os corpos, dentre outros.
4 (ENADE 2011) As superfícies, por mais perfeitas que sejam, 
apresentam irregularidades que compreendem dois grupos de 
erros: erros macrogeométricos e erros microgeométricos. São 
erros macrogeométricos os erros de forma, verificáveis por meio de 
instrumentos convencionais de medição, como micrômetros, relógios 
comparadores, projetores de perfil. Erros microgeométricos são os 
erros conhecidos como rugosidade. Sobre erros macrogeométricos 
e microgeométricos, avalie as afirmações que se seguem.
FONTE: ENADE 2011
I- Durante a usinagem, as principais causas dos erros macrogeométricos 
são defeitos em guias de máquinas-ferramenta, desvios da máquina ou 
da peça, fixação errada da peça e distorção devida ao tratamento térmico. 
10
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
II- Rugosidade é o conjunto de irregularidades, isto é, pequenas saliências 
e reentrâncias que caracterizam uma superfície. Essas irregularidades 
podem ser avaliadas com aparelhos eletrônicos, como o rugosímetro. 
III- Divergências de ondulações, ovalização, retilineidade, planicidade e 
circularidade não são considerados erros macrogeométricos. 
IV- A rugosidade desempenha um papel importante no comportamento dos 
componentes mecânicos, influindo na qualidade de aderência que a estrutura 
oferece às camadas protetoras, melhorando a vedação e a aparência. 
É correto apenas o que se afirma em: 
a) ( ) I e II.
b) ( ) II e III.
c) ( ) III e IV.
d) (X) I, II e IV.
e) ( ) I, III e IV.
Tópico 3
1 Os ferros fundidos constituem toda uma família de materiais, suas 
maiores vantagens são o custo relativamente baixo e a facilidade 
de fabricação, já o aço possui propriedades como ductilidade, 
plasticidade e resistência mecânica. Qual é a principal diferença 
entre aços em geral e ferro fundido?
R.: O percentual de carbono: enquanto o aço varia de 0,008 até 2% de 
carbono o ferro fundido contém entre 2% até 4,5%.
2 Em função da composição química, os aços são classificados por meio 
de um número, de quatro ou cinco dígitos, no qual cada dígito tem um 
significado conforme ABNT (NBR 6006). Nomeie os aços a seguir:
a) Aço 4340 
R.: Aço 4340: Aço Cromo-molibdênio com 0,4 % de carbono.
b) Aço 1020
R.: Aço 1020: Aço carbono com 0,2% de carbono.
11
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
c) Aço 3110
R.: Aço 3110: Aço níquel cromo com 0,1% de carbono.
d) Aço 5025
R.: Aço 5025: Aço cromo com 0,25% de carbono.
3 O magnésio é o mais leve dos metais comercialmente disponíveis, 
porém é relativamente fraco. Cite suas principais características e 
aplicações:
R.: É facilmente fundido e usinado, mas é mais frágil do que o alumínio e, por 
isso, difícil de ser conformado a frio, é amagnético e tem uma resistência à 
corrosão bastante boa, melhor do que a do aço, mas não tão elevada quanto 
a do alumínio, é também extremamente inflamável, especialmente quando 
na forma de pó ou cavaco, e suas chamas não podem ser combatidas com 
água. É, de maneira geral, duas vezes mais caro por unidade de peso do 
que o alumínio. O magnésio é utilizado em aplicações em que o peso é uma 
restrição de suma importância, como nas caixas fundidas de motosserras e 
em outros equipamentos segurados nas mãos. 
4 O processo de aspersão térmica consiste em uma técnica de aplicação 
de revestimento onde gotas de material fundido ou semifundido 
(estado pastoso) são geradas e direcionadas à superfície do material 
base em uma temperatura entre 2526 °C ~ 2843 °C. As partículas 
são assim conformadas em forma de finas lâminas, formando um 
revestimento com características especiais. Dentro desse contexto, 
classifique os processos de aspersão térmica:
R.:
Aquecimento 
por energia 
elétrica
ASPERSÃO 
TÉRMICA
Aquecimentopor combustão
Plasma Arco Elétrico HVOF Chama
Fonte: Lima e Trevisan (2007, p. 62)
12
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
5 Atualmente, é cada vez mais necessário nas indústrias o 
aperfeiçoamento e desenvolvimento de processos de deposição 
de revestimentos, nomeado engenharia de superfície. Qual é a 
importância dos processos de revestimento?
R.: A possibilidade de se recuperar esses componentes, ou prepará-los para 
suportar melhor as condições de trabalho, no sentido de aumentar a vida útil 
e reduzir custos operacionais.
UNIDADE 2
Tópico 1
1 Biela-manivela é um mecanismo planar de movimento alternativo, 
empregado para transformar movimento rotativo em alternativo e 
também alternativo em rotativo. Dê oito exemplos para o uso do 
mecanismo biela-manivela diferentes de motores de combustão 
interna e de compressores. Desenhe se necessário.
R.: Locomotivas a vapor, motores rotativos, bomba de água manual, 
prensas, máquinas ferramentas, máquinas de compactação, máquinas de 
corte e máquinas de costura.
2 Cames é um elemento mecânico usado para comandar um outro 
elemento, chamado seguidor, através de um movimento de contato 
direto. As cames podem ser utilizadas principalmente em:
a) ( ) Máquinas operatrizes, máquinas têxteis e motores elétricos.
b) ( ) Motores elétricos, comandos de válvulas e armas automáticas.
c) ( ) Máquinas têxteis, comandos de válvulas e motores elétricos.
d) ( ) Máquinas automáticas de embalar, motores térmicos e motores elétricos.
e) (X) Máquinas operatrizes, máquinas têxteis e comandos de válvulas.
3 Mecanismo é um conjunto de corpos rígidos de tal modo interligados 
que o movimento de um provoque o movimento dos restantes. A 
partir disso, classifique os mecanismos conforme as características 
de movimentação entre seus elementos:
R.: Mecanismos planares: utilizam somente sistemas articulados planares, 
os eixos são compostos por pares de revolução e prismáticos. Os pares 
de revolução são normais ao plano de movimento enquanto todos pares 
prismáticos são paralelos. São exemplos deste tipo de mecanismo: 
13
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
manivela-cursor, came seguidor e mecanismos de 4 barras. Mecanismos 
esféricos: neste caso cada ponto descreve uma curva contida em uma 
esfera onde as superfícies concêntricas se definem por vários pontos 
escolhidos arbitrariamente e também concêntricos. São exemplos deste 
tipo de mecanismo o eixo cardan e junta universal. Mecanismos espaciais: 
o movimento nesta categoria é helicoidal, possui partículas com localização 
de dupla curvatura. Qualquer sistema articulado que contenha um par de 
parafuso é, na verdade, um mecanismo espacial. 
4 Grau de liberdade significa o número de parâmetros independentes 
que são necessários para definir a posição de um corpo no espaço 
em qualquer instante qual a equação ou critério que se utiliza para 
definir este grau?
R.: Critério de Kutzbach:
M=3(n-1)-2j1-j2
• M é o número de graus de liberdade
• n é o número de elementos
• j1 é o número de elementos de 1 grau de liberdade
• j2 é o número de elementos de 2 graus de liberdade (pares superiores)
Tópico 2
1 Todo projeto de um componente mecânico ou projeto de engenharia 
necessita, para sua viabilização, um vasto conhecimento das 
características, propriedades e comportamento dos materiais 
disponíveis. Uma das maneiras de fazer isso é através do ensaio de 
fluência. Descreva como ocorre o fenômeno de fluência e o esquema 
do seu respectivo ensaio.
R.: O fenômeno de fluência ocorre quando um material estiver sujeito a um 
esforço contínuo, por um longo tempo, a uma temperatura superior à do 
ambiente. Esquema do ensaio de fluência:
14
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
Forno
Corpo de 
prova
Pesos
FONTE: Zolin (2016, p. 78)
2 Conforme o Instituto Britânico de Ensaios Não Destrutivos (BINDT), 
ensaios são utilizados para detectar e avaliar falhas nos materiais. 
Geralmente, são caracterizadas por trincas, inclusões de materiais 
no cordão de solda ou ainda variações nas propriedades estruturais, 
que podem levar à perda da resistência e posteriormente à falha do 
material. Neste contexto, qual a classificação das falhas? 
R.: Descontinuidades – imperfeições que não interferem no funcionamento 
de um equipamento, como vazios internos formados na estrutura do material, 
decorrentes do processo de fundição.
Defeitos – quando os vazios internos citados anteriormente, não se restringem 
à estrutura interna e afloram para a superfície, por exemplo, criando um 
ponto de vazamento. Um defeito é uma falha em algo que é essencial para o 
funcionamento de um equipamento, diferentemente da descontinuidade.
3 O som se origina da vibração de um material sendo agudo ou grave 
com frequências muito baixas entre 20Hz chamando-se infrassom; 
ou com frequências muito altas acima de 20kHz chamando-se então 
ultrassom. O ensaio de ultrassom pode ser realizado utilizando 
quais técnicas?
R.: Técnica de impulso: utiliza um único transdutor inserido em um lado do 
material, o qual é possível verificar a dimensão, profundidade e localização 
da descontinuidade da peça.
Técnica de transparência: neste caso, utiliza-se dois transdutores, um 
recebe e outro emite o sinal, instalados de forma alinhada no elemento, é 
recomendado para peças de menores dimensões e que obrigatoriamente 
possua acessos por dois lados.
15
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
Técnica de imersão: possui esse nome, pois a técnica utiliza um transdutor à 
prova d’água para que possa ser utilizado em líquidos em geral, permite um 
acoplamento completo com variações de distância e direção do feixe do som, 
além disso, deve-se evitar presença de ar, responsável por impedância acústica.
4 Rolamentos são peças de máquina mais comumente usadas porque 
seu movimento ajuda a reduzir a fricção, transferem movimento, 
isto é, suportam e guiam componentes que giram um em relação 
ao outro e transmitem forças. Como é possível detectar falhas em 
rolamentos?
R.: A detecção de falhas em rolamentos ocorre através da vibração dos 
componentes, dessa forma, é possível analisar os sinais de vibração quando 
o rolamento está em funcionamento, diagnosticando assim o seu possível 
defeito. Há diferentes formas interpretar os sinais e falhas, dentre os mais 
utilizados, pode-se citar três tipos diferentes: domínio do tempo, frequência 
e métodos que utilizam a combinação tempo-frequência.
Tópico 3
1 As estimativas de reduções de gastos mediante o uso dos 
conhecimentos tribológicos podem-se reduzir as perdas por 
desgaste em cerca de 20%, além claro, através de uma análise global 
a questão do aspecto ambiental. Qual é o equipamento utilizado para 
avaliar uma superfície em aspectos tribológicos?
R.: Tribômetro, dispositivos para medir a fricção entre dois corpos devem ser 
capazes de realizar movimento relativo entre dois corpos com a aplicação 
concomitante de uma carga conhecida. É um equipamento versátil para medição 
de propriedades de atrito e desgaste de combinações de materiais e lubrificantes 
sob condições específicas de carga, velocidade, temperatura e atmosfera.
2 A caracterização tribológica envolve estudos sobre as reais 
condições de uso do material assim como os estudos sobre o 
coeficiente de atrito, taxa de desgaste e durabilidade do filme. 
Estes estudos podem ser aplicados em diversas áreas tais como 
automotiva, aeroespacial, eletrônica, biomédica e ótica. Quais 
ensaios podem ser realizados? Descreva-os:
R.: Riscamento: útil na avaliação da adesão e na medição de dureza de 
filmes finos.
16
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
Indentação: permite a determinação do módulo de Young e da dureza.
Fadiga: para a análise da durabilidade e resistência do material. 
3 Um tribômetro básico é composto por unidades que podem ser 
classificadas como superiores, que ficam acima da amostra e 
inferiores, que ficam abaixo da amostra e são usadas para fixação 
dela. Como são divididas as unidades superiores?R.: Unidade de movimento rotacional: Utilizada para a realização de ensaios 
com movimento rotacional e também para fixação da amostra; 
Unidade de movimento recíproco linear: Além dos ensaios em modo 
recíproco linear é utilizada para fixação e posicionamento da amostra. 
4 O crescente interesse pela engenharia de superfície, especialmente 
na questão tribológica, ocorre em função da:
a) (X) Demanda por componentes mais resistentes ao desgaste e à 
corrosão. 
b) ( ) Possibilidade de se criar novos aços. 
c) ( ) Necessidade de se criar peles para implantes. 
d) ( ) Possibilidade de se criar novas ligas. 
e) ( ) Necessidade de se criar novos aços e novas ligas.
5 Para interpretar os resultados de um ensaio ou até mesmo escolher 
o melhor método tribológico para avaliar a amostra, é necessário 
entender a superfície e os tipos de desgaste aos quais a mesma possa 
ser submetida. Relacione a coluna com o seu respectivo mecanismo:
a) ( ) Adesão.
b) ( ) Abrasão.
c) ( ) Reação triboquímica.
d) ( ) Fadiga de contato.
( ) Resultante das altas pressões de contato entre as asperezas de duas 
superfícies em deslizamento relativo, que produzem deformação 
plástica, adesão, formação e rompimento de junções e transferência 
de material entre as superfícies. A adesão é solicitada e apreciada 
em processos de fabricação tais quais; usinagem, forjamento, 
trefilação, engrenagens, entre outros. Acabam gerando defeitos 
ou falhas quando envolvem: adesão, deformação, destacamento, 
transferência, encruamento, riscamento, nesta sequência.
17
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
( ) Remoção de material por riscamento, produzido por partículas 
duras ou protuberâncias duras que são forçadas e se movimentam 
contra uma superfície sólida. Exemplos práticos: moinhos, 
britadores, ferramentas de usinagem, matrizes de compactação de 
pó, entre outros. 
( ) Formação de produtos de reação química como resultado da 
interação química da superfície com um ambiente corrosivo ou 
oxidativo. Exemplos práticos: elementos de fixação ou selagem, 
molas, juntas rebitadas, entre outros. 
( ) Fadiga de contato: formação de trincas nas superfícies e 
subsuperfícies, devido à ação de tensões cíclicas presentes nas 
superfícies em contato por deslizamento ou rolamento e que 
resultam na remoção de material. Exemplos práticos: laminação, 
trilhos e rodas de trem, eixos, bombas, rolamentos, entre outros. 
R:
(a) Resultante das altas pressões de contato entre as asperezas de duas 
superfícies em deslizamento relativo, que produzem deformação 
plástica, adesão, formação e rompimento de junções e transferência 
de material entre as superfícies. A adesão é solicitada e apreciada em 
processos de fabricação tais quais; usinagem, forjamento, trefilação, 
engrenagens; dentre outros. Acabam gerando defeitos ou falhas 
quando envolvem: adesão, deformação, destacamento, transferência, 
encruamento, riscamento, nesta sequência.
(b) Remoção de material por riscamento, produzido por partículas duras ou 
protuberâncias duras que são forçadas e se movimentam contra uma 
superfície sólida. Exemplos práticos: moinhos, britadores, ferramentas 
de usinagem, matrizes de compactação de pó, entre outros. 
(c) Formação de produtos de reação química como resultado da interação 
química da superfície com um ambiente corrosivo ou oxidativo. Exemplos 
práticos: elementos de fixação ou selagem, molas, juntas rebitadas, 
dentre outros. 
(d) Fadiga de contato: formação de trincas nas superfícies e subsuperfícies, 
devido à ação de tensões cíclicas presentes nas superfícies em contato 
por deslizamento ou rolamento e que resultam na remoção de material. 
Exemplos práticos: laminação, trilhos e rodas de trem, eixos, bombas, 
rolamentos, dentre outros. 
18
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
UNIDADE 3
TÓPICO 1
1 À medida que o projeto prossegue, os croquis à mão livre realizados 
nos estágios iniciais são suplantados por desenhos formais feitos 
com aplicativos de desenho auxiliado por computador (CAD). Neste 
contexto, elabore um croqui e um projeto em CAD completo com 
base nos dados a seguir, aplicando os conhecimentos de elementos 
de máquina:
Projeto: Máquina geradora de esferas
Prensagem Biaxial
1200.0 kgf/cm2
Prensagem Isostática
200,0 MPa
DADOS do projeto
Recapamento
Esfera (Hiperesfera)
Cavidade do Molde
Prensagem Isostática
Dia = 70,0mm
Dica: o software 3D pode ser trabalhado como desenho de conjunto 
ao longo de todo o desenvolvimento do projeto. Um dos caminhos 
é elaborar desenho no conceito esboço digital. O planejamento é 
essencial então divida o equipamento em subconjuntos. Sugestão de 
software: Solid Edge.
R.: Podem ocorrer variações nas respostas, o importante é avaliar o foco do 
projeto e a criatividade do aluno:
Croqui:
FÓCO do projeto
Três vistas
Linha de centro
19
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
42.0
FONTE: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4128206/mod_resource/content/0/
aula9_esboco_digital_e_desenhos_projetivos.pdf>. Acesso em: 12 out. 2019.
Três vistas
Linha de centro
FÓCO 
do Projeto
42.0
FONTE: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4128206/mod_resource/
content/0/aula9_esboco_digital_e_desenhos_projetivos.pdf>. 12 out. 2019.
Spindle
Rebolo de corte
Rebolo de arraste interno
Rebolo de arraste externo
Mesa
Motor de avanço 
rebolo corte
Motores 
rebolos arraste Estrutura
(a) (b)
 
 (c)
Mesa
Spindle
Rebolo de corte
Estrutura
Rebolo de arrasteRebolo de arraste
Esfera femoral
Esfera
Motor de avanço rebolo de corte arraste
Rebolo de 
corte
Rebolo de 
arraste
externo
20
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
A
A
A
Corte A-A
Corte A-A
Tópico 2
1 O círculo de Mohr é uma maneira gráfica de se determinar uma 
solução para tensões principais para os casos de estado plano 
de tensões. Um elemento em estado plano de tensão, como o da 
Figura 4-2, tem σx = 40000 psi, σy = 20000 psi e τxy = 10000 psi 
anti-horário. Utilize os círculos de Mohr para determinar as tensões 
principais (NORTON, 2013).
(a) O cubo elementar
 sob tensão
(b) Construindo o primeiro círculo (c) Os três círculos 
de Mohr
τ τ 
z
x
y
σx
σy
τxy
τyx
τ13
τ12
τ23
 σ3 σ2 σ1 
τ13
σ σ
τ12
 P3 P2 B
O σy
D
Aσx P1
τxy
τyx
C 2ϕ
FONTE: Norton (2013, p. 150)
21
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
R.:
1 Construa os eixos do plano de Mohr, e chame-os de σ e τ. 
2 Marque a tensão aplicada dada σx (segmento OA) em uma escala 
conveniente ao longo do eixo da tensão normal (horizontal). Observe que 
σx é uma tensão de tração (positiva) neste exemplo. 
3 Marque a tensão aplicada dada σy (segmento OB) em uma escala 
conveniente ao longo do eixo da tensão normal (horizontal). Observe que σy 
também é uma tensão de tração (positiva) neste exemplo e que, portanto, 
encontra-se na mesma direção de σx, ou seja, ao longo do eixo σ. 
4 A Figura mostra que o par de tensões de cisalhamento τxy cria um binário 
que gira no sentido anti-horário no elemento de tensão. Esse binário é 
equilibrado pelo binário horário devido às tensões de cisalhamento τyx. 
Lembre que ambas as tensões de cisalhamento, τxy e τyx, são iguais 
em magnitude e são positivas, segundo a convenção de sinal para 
as tensões. Mas, em vez de usar essa convenção de sinal, elas são 
indicadas no círculo de Mohr de acordo com a rotação que impõem ao 
elemento, utilizando-se da convenção de sinal (regra da mão esquerda) 
de Mohr (horário + e anti-horário −). 
5 Desenhe uma reta vertical para baixo (anti-horário −) partindo de σx 
(segmento AC) para representar a magnitude, em escala, de τxy. Desenhe 
uma reta vertical para cima (horário +) partindo de σy (segmento BD) 
para representar a magnitude, em escala, de τyx. 
6 O diâmetro de um dos círculos de Mohr corresponde à distânciado ponto 
C até o ponto D. O segmento AB intercepta o segmento CD no ponto 
médio. Desenhe o círculo usando essa intersecção como centro. 
7 Duas das três tensões normais principais são, então, determinadas pelas 
duas intersecções que o círculo de Mohr, desenhado, faz com o eixo das 
tensões normais nos pontos P1 e P2: σ1 = 44142 psi e σ2 = 15858 psi. 
Observe que, encerrando-se a solução neste ponto, a tensão máxima 
de cisalhamento parece ser aquela definida pela intersecção da reta 
horizontal, tangente ao círculo em seu ponto superior, com o eixo de τ, 
como mostra a Figura b (τ12 = 14142 psi). 
8 Já que não há nenhuma tensão aplicada na direção z neste exemplo, tem-
se um estado plano de tensões (caso 2D). A tensão principal σ3 tem valor 
nulo (igual a zero) e localiza-se no ponto O, que também é chamado de P3. 
9 Existem, ainda, dois outros círculos de Mohr para serem desenhados. Os 
três círculos de Mohr são definidos através dos diâmetros (σ1-σ3), (σ1-σ2).
 2 Os elementos, em FEA, podem ser de uma, duas ou três dimensões 
ou, ainda, elementos de linha, área e volume, respectivamente, 
também podem ser de diferentes ordens, termo que se refere à ordem 
da função, normalmente um polinômio, utilizada para interpolar o 
deslocamento no interior do elemento. Quais são os elementos mais 
comuns? Desenhe-os e agrupe-os por dimensionalidade e ordem. 
22
PRÁTICAS DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
R.: 1-D 2-D 3-D
Q
ua
dr
át
ic
o 
 
Li
ne
ar
linha
2 nós
linha
3 nós
linha
2 nós
linha
3 nós
triângulo
3 nós
triângulo
6 nós
quadrilátero
4 nós
quadrilátero
8 nós
linha
2 nós
linha
3 nós
tetraedro
4 nós
tetraedro
10 nós
hexaedro
8 nós
hexaedro
20 nós
TÓPICO 3
1 Os avanços tecnológicos estão cada vez mais sendo utilizados na 
melhoria de processos, prevenção de falhas e até para um melhor 
entendimento do comportamento de alguns materiais, a FEA contribui 
diretamente nesta evolução. Em simulações utilizando análise de 
elementos finitos (FEA) é de extrema importância a validação do 
modelo em estudo para garantir a eficiência dos resultados. Como 
esta etapa é realizada?
R.: A análise de convergência é feita refinando a malha e analisando 
qual a diferença no resultado obtido, julgando se é vantajoso ou não o 
refino futuro da malha. A validação é feita comparando os valores obtidos 
numericamente com os obtidos analiticamente, quando o erro entre um e 
outro for suficientemente pequeno, e não houver grande variação do valor 
obtido numa malha e noutra, o modelo está validado.
2 O sucesso da inovação tecnológica empresarial depende, em 
grande medida, de aspectos como a estrutura da força de trabalho, 
a estratégia, as alianças com outras empresas e universidades. Isso 
significa que o futuro engenheiro deve estar preparado e atento às 
novas tecnologias disponíveis e a melhora maneira de fazer isso 
é ter o hábito de ler pesquisas, artigos científicos, participando de 
simpósios, seminários e congressos da área. Com isso, pesquise 
artigos científicos em periódicos de renome e compartilhe com a 
turma suas reflexões:
R.: O aluno deve pesquisar artigos em sites como Science Direct, Plataforma 
Sucupira, Google acadêmico, Scielo, entre outros. Abordar as inovações na 
área da engenharia assim como soluções criativas empregadas.