Desenho de elementos de máquinas

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Desenho de elementos de máquinas
José Ricardo Gomes Matheus
Descrição
Representação gráfica de elementos de máquinas destinados à
transmissão de movimentos e apoios.
Propósito
Elemento de máquina é uma unidade que, em conjunto com outros
componentes, forma sistemas elementares em uma máquina ou um
mecanismo. Portanto, todo mecanismo ou máquina é composto por
determinada quantidade de itens. Esse número, a depender da
complexidade de projeto, pode ser maior ou menor. Mesmo a menor
parte de uma máquina que consiga desempenhar uma função
específica é um elemento de máquina.
Objetivos
Módulo 1
Eixos e árvores
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Reconhecer as representações gráficas e a diferença conceitual de
eixos e árvores.
Módulo 2
Engrenagens
Reconhecer as características construtivas e as representações
gráficas dos diversos tipos de engrenagens.
Módulo 3
Polias, correias e acoplamentos
Reconhecer as representações gráficas e os tipos de polias, correias
e acoplamentos.
Módulo 4
Elementos de apoio
Reconhecer os elementos de apoio e suas representações gráficas.
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1 - Eixos e árvores
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as representações grá�cas e a
diferença conceitual de eixos e árvores.
Vamos começar!
Agora você vai entender quais são os elementos de máquinas
destinados a transmitir movimentos e permitir apoio ao conjunto.
Introdução
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O que são eixos e árvores?
Neste vídeo, você verá o porquê da diferença de nomenclatura entre
eixos e árvores e suas aplicações.
Elementos de transmissão
Transmissão de movimento
Entende-se por transmissão a condução de movimento ou potência
(rotação e torque) de um ponto a outro dentro de uma máquina ou entre
máquinas distintas. Há, por exemplo, a transmissão de potência do
motor até os pneus dentro de um trator.
Também é possível haver a transmissão apenas de movimento do pneu
até o painel do carro para registrar a velocidade. Outra possibilidade é a
transmissão de potência desde um motor estacionário (máquina
motora) até um moinho (máquina movida).
Eixos e árvores
É importante que façamos uma diferenciação conceitual entre eixo e
árvore, uma vez que é comum nos depararmos com sua utilização
incorreta, especialmente do termo “eixo”. Essa diferenciação tem a ver
com os conceitos da resistência dos materiais, uma das áreas básicas
de conhecimento na Engenharia. Eixo é um elemento fixo ou móvel não
submetido a esforço de torção e que apenas suporta rodas, polias etc.
As imagens a seguir apresentam dois exemplos de eixos em montagem
fixa e móvel muito comuns na utilização de eixos:

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Já a árvore é um elemento que gira transmitindo potência; portanto, ele
é submetido a esforço de torção. Existem árvores retilíneas, de
manivelas (típicas nos motores de combustão interna) e flexíveis
formadas por um cabo de aço girando envolto em uma capa também
flexível, como é o caso do cabo do velocímetro de um carro ou do
odômetro (contador de giro) do motor do trator. Um exemplo típico é o
virabrequim.
Virabrequim que transforma movimento circular em linear.
Existe ainda o chamado eixo-árvore, que atua simultaneamente como
eixo e como árvore.
Materiais utilizados em eixos e
árvores
Os eixos e árvores precisam de:
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Resistência mecânica
Resistência à tração de
500 a 600N/mm².
Resistência ao desgaste
Tratamento térmico
(têmpera ou
cementação).
Com isso, podem ser usados o aço ABNT 1045 com dureza de 40 a
50RC após revenimento, os aços-liga com 28-35RC ou os aços para
cementação, que devem atingir de 56 a 62RC.
Por isso, são mais adequados para a fabricação de elementos de
transmissão:
Eixos com pequena solicitação mecânica (fabricados do aço ao
carbono);
Eixo-árvore de máquinas e automóveis (fabricado em aço-níquel);
Eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas (em aço
cromo-níquel);
Eixo para vagões (em aço-manganês).
Quando os eixos e árvores têm finalidades específicas, podem ser
fabricados em cobre, alumínio ou latão. Portanto, o material de
fabricação varia de acordo com a função deles.
Tipos e características de árvores
Conforme sua função, uma árvore pode ser de engrenagens (em que
mancais e rolamentos são montados) ou de manivelas, que transforma
movimentos circulares em retilíneos. Para o suporte de forças radiais,
usam-se espigas retas, cônicas, de colar, de manivela e esféricas.
Veja as imagens a seguir:

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Espiga reta
Espiga cônica
Espiga de colar
Espiga de manivela
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Espiga esférica
Para suporte de forças axiais, utilizam-se as espigas de anéis ou de
cabeça.
Espigas de anéis para suporte de forças axiais.
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Espigas de cabeça para suporte de forças axiais.
As forças axiais têm direção perpendicular de 90° à seção transversal
do eixo, enquanto as forças radiais têm direção tangente ou paralela à
seção transversal do eixo, como podemos observar na imagem a seguir.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Tipos e características de eixos
Quanto ao tipo, os eixos podem ser roscados, ranhurados, estriados,
maciços, vazados, flexíveis e cônicos. Vamos conhecer suas
características adiante:
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Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos maciços
A maioria dos eixos maciços tem seção transversal circular
maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças
montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para
evitar rebarbas. Já as arestas são arredondadas para aliviar a
concentração de esforços.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos vazados
Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore
vazado para facilitar a fixação de peças mais longas para a
usinagem. Temos ainda os eixos vazados empregados nos
motores de avião por eles serem mais leves.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos cônicos
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Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que
possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem
um formato cônico e é firmemente presa por uma porca. Uma
chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos roscados
Esse tipo de eixo é composto de rebaixos e furos roscados, o
que permite sua utilização como elemento de transmissão ou
eixo prolongador (empregado na fixação de rebolos para a
retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos).
Tipos e características de eixos–
árvore
Vamos conhecer agora os tipos e os características de eixos-árvore.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos-árvore ranhurados
Esse tipo de eixo apresenta uma série de ranhuras longitudinais
em torno desua circunferência. Tais ranhuras engrenam-se
com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas
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no eixo. Os eixos ranhurados, por sua vez, são utilizados para
transmitir grande força.
Posicionamento cartesiano das forças axiais e radiais.
Eixos-árvore estriados
Assim como os eixos cônicos, como chavetas, que se
caracterizam por garantir uma boa concentricidade com boa
fixação, os eixos-árvore estriados também são utilizados para
evitar a rotação relativa em barras de direção de automóveis,
alavancas de máquinas etc.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Para usinar peças longas, são usadas máquinas-ferramenta com:
A eixos maciços.
B eixos vazados.
C eixos cônicos.
D eixos-árvore estriados.
E eixos-árvore ranhurados.
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Parabéns! A alternativa B está correta.
Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore
vazado para facilitar a fixação de peças mais longas para a
usinagem. Há ainda os eixos vazados empregados nos motores de
avião por serem mais leves.
Questão 2
Os eixos e árvores podem ser fabricados em:
Parabéns! A alternativa E está correta.
Quando os eixos e árvores têm finalidades específicas, podem ser
fabricados em cobre, alumínio e latão. Portanto, o material de
fabricação varia de acordo com a função dos eixos e árvores.
A cobre, alumínio, latão e elástico.
B chumbo, alumínio, latão e aço.
C chumbo, aço, plástico e ferro.
D aço, cobre, chumbo e latão.
E cobre, alumínio, latão e aço.
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2 - Engrenagens
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características construtivas e as
representações grá�cas dos diversos tipos de engrenagens.
Vamos começar!
Características construtivas e os
tipos de engrenagens
Neste vídeo, você verá o porquê da diferença de nomenclatura entre
eixos e árvores e suas aplicações.
Engrenagens
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As engrenagens, também chamadas de rodas dentadas, são elementos
básicos na transmissão de potência entre árvores. Elas permitem tanto
a redução ou o aumento do momento torsor (com mínimas perdas de
energia) quanto o aumento ou a redução de velocidades (sem perda
nenhuma de energia por não deslizarem).
A mudança de velocidade e torção é feita na razão dos diâmetros
primitivos. Aumentando a rotação, o momento torsor diminui - e vice-
versa. Assim, num par de engrenagens, a maior delas terá sempre
rotação menor e transmitirá um momento torsor maior. Já a
engrenagem menor possui sempre uma rotação mais alta e um
momento torsor menor.
O movimento dos dentes entre si processa-se de tal modo que, no
diâmetro primitivo, não há deslizamento, havendo apenas aproximação
e afastamento. Nas demais partes do flanco, existe uma ação de
deslizamento e rolamento. Daí conclui-se que as velocidades periféricas
(tangenciais) dos círculos primitivos de ambas as rodas são iguais (lei
fundamental do dentado).
Veja a imagem a seguir:
Exemplo de engrenagens trabalhando em conjunto.
Existem diferentes tipos de corpos de engrenagem. Para você conhecer
alguns desses tipos, observe estas ilustrações:
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Corpo em forma de disco com furo central.
Corpo em forma de disco com cubo e furo central.
Corpo com quatro furos, cubo e furo central.
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Corpo com braços, cubo e furo central.
Elementos básicos construtivos das
engrenagens
O tamanho e o perfil (evolvente) de um dente de uma engrenagem são
definidos por um fator denominado módulo, como podemos ver na
imagem a seguir.
Dividindo-se o Dp (diâmetro primitivo) pelo número de dentes (z) ou o
passo (P) por π, teremos um número que se chama módulo (M).
Esse número é que caracteriza a engrenagem e constitui sua unidade de
medida. O módulo é o número que serve de base para calcular a
dimensão dos dentes.
Módulo da engrenagem.
O diâmetro de trabalho de uma engrenagem é denominado diâmetro
primitivo ou diâmetro de contato (duas engrenagens somente se tocam
no diâmetro de contato).
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Geometria de uma engrenagem de dentes retos.
As formulações para a construção de uma engrenagem, a partir da
imagem anterior, são as seguintes:
(De) Diâmetro externo: é o diâmetro máximo da engrenagem:
(Di) Diâmetro interno: diâmetro menor da engrenagem.
(Dp) Diâmetro primitivo: diâmetro intermediário entre De e Di. Seu
cálculo exato é:
(C) Cabeça do dente: parte do dente que fica entre Dp e De.
(f) Pé do dente: parte do dente que fica entre Dp e Di.
(h) Altura do dente: altura total do dente.
(e) Espessura de dente: distância entre os dois pontos extremos de
um dente medida à altura do Dp.
(V) Vão do dente: espaço entre dois dentes consecutivos. Não é a
mesma medida de e.
(P) Passo: corresponde à distância entre dois dentes consecutivos
medida à altura do Dp.
De = m(z + 2)
Dp = De − 2m
(De − Di)/2
 ou h = 2, 166. m
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(α) Ângulo de pressão: os pontos de contato entre os dentes da
engrenagem motora e movida estão ao longo do flanco do dente;
com o movimento das engrenagens, eles deslocam-se em uma
linha reta, a qual forma, com a tangente comum às duas
engrenagens, um ângulo.
Esse ângulo é chamado de ângulo de pressão (α). No sistema modular,
ele é utilizado normalmente com 20° ou 15°. Observe a imagem a seguir.
Ponto de contato e ângulo de pressão.
Tipos de engrenagens
As engrenagens podem ser utilizadas em eixos paralelos ou reversos e
têm uma relação de transmissão constante. Além disso, transmitem
força sem deslizamento e contam com um funcionamento seguro. Elas
possuem uma vida útil maior que a de outros tipos de transmissão,
assim como um nível de ruído menor. Por fim, resistem bem às
sobrecargas, tendo um custo de manutenção reduzido e um bom
rendimento.
Todas essas características propiciam a existência de diversos tipos de
engrenagens. Elas são empregadas conforme os tipos a serem vistos a
seguir.
Engrenagem cilíndrica de dentes retos
Os dentes são dispostos paralelamente entre si e em relação ao eixo.
Trata-se do tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo.
A engrenagem cilíndrica de dentes retos é usada em transmissão que
requer mudança de posição das engrenagens em serviço, pois ela é fácil
de engatar. Além disso, é mais empregada na transmissão de baixa
rotação que na de alta rotação por causa do ruído que produz.
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Representação gráfica de uma engrenagem de dentes retos.
Conheça as vantagens e as desvantagens dessa engrenagem.
Precisão na relação de movimento;
Menor distância entre eixos;
Transmissão por força normal (melhor);
Relações cinemáticas determinadas pelo diâmetro primitivo;
Menor custo.
Mais barulho;
Menor potência.
Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidaisOs dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em
relação ao eixo. Ela é usada em transmissão fixa de rotações elevadas
por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial
de força, que deve ser compensada pelo mancal ou rolamento.
Serve para a transmissão de eixos paralelos e para aqueles que formam
um ângulo qualquer entre si (normalmente 60° ou 90°).
Vantagens 
Desvantagens 
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Representação gráfica de uma engrenagem de dentes helicoidais.
Representação gráfica de uma engrenagem de dentes helicoidais.
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Representação gráfica de uma engrenagem de dentes helicoidais.
Conheça as vantagens e as desvantagens dessa engrenagem.
Maior potência;
Engrenamento mais gradual (suave);
Transmissão em ângulo;
Menor ruído.
Maior custo;
Solicitação mecânica na direção do eixo (rolamentos
especiais, dupla hélice);
Maior atrito (lubrificação).
Engrenagem cilíndrica com dentes internos
Vantagens 
Desvantagens 
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É usada em transmissões planetárias e comandos finais de máquinas
pesadas, permitindo uma economia de espaço e distribuição uniforme
da força. As duas rodas do conjunto giram no mesmo sentido.
A engrenagem planetária é constituída por um conjunto de rodas
dentadas: a roda dentada central existente está no interior, enquanto as
rodas planetárias e a roda com dentado interior ficam no exterior. A
engrenagem planetária tem uma maior durabilidade graças à sua
qualidade superior.
Veja a imagem adiante:
Representação gráfica de uma engrenagem interna e foto de uma planetária.
Engrenagem cilíndrica com cremalheira
A cremalheira pode ser considerada uma coroa dentada com diâmetro
primitivo infinitamente grande. Ela é usada para transformar movimento
giratório em longitudinal.
Representação gráfica de uma engrenagem cremalheira.
Engrenagem cônica com dentes retos
É empregada quando as árvores se cruzam. Seu ângulo de interseção é
geralmente de 90°, podendo ser menor ou maior.
Os dentes das rodas cônicas têm um formato que também é cônico, o
que dificulta sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem
precisa para o funcionamento adequado.
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Representação gráfica de uma engrenagem cônica com dentes retos.
A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e a direção da força
em baixas velocidades. Conheça as vantagens e as desvantagens dessa
engrenagem:
Menor custo;
Ligação em eixos angulares.
Maior ruído;
Menor potência.
Engrenagem cônica com dentes oblíquos
Seus dentes formam um ângulo de 8° a 20° com o eixo da árvore. Os
dentes possuem o perfil da envolvente e podem estar inclinados à
direita ou à esquerda, como você pode verificar na imagem.
Os dentes vão se carregando e descarregando gradativamente. Vários
dentes sempre são engrenados simultaneamente, o que dá um
funcionamento suave e silencioso.
A engrenagem cônica com dentes oblíquos pode ser bastante solicitada,
operando com velocidades periféricas de até 160m/s. Os dentes
oblíquos produzem uma força axial que deve ser compensada pelos
mancais.
Vantagens 
Desvantagens 
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Representação gráfica de uma engrenagem cilíndrica com dentes oblíquos.
Engrenagem cilíndrica com dentes em V
Conhecida também como engrenagem espinha de peixe, ela possui um
dentado helicoidal duplo com uma hélice à direita e outra à esquerda.
Isso permite a compensação da força axial na própria engrenagem,
eliminando a necessidade de compensar essa força nos mancais.
Representação gráfica de uma engrenagem cilíndrica com dentes em V.
Para que cada parte receba metade da carga, a engrenagem em espinha
de peixe precisa ser montada com árvores e de modo que flutue no
sentido axial. Utilizam-se grandes inclinações de hélice (geralmente de
30° a 45°).
A engrenagem cilíndrica com dentes em V pode ser fabricada em peça
única ou em duas metades unidas por parafusos ou solda. No caso da
soda, só é admissível o sentido de giro no qual as forças axiais são
dirigidas uma contra a outra.
Conheça as vantagens e as desvantagens dessa engrenagem:
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Grande potência;
Anula esforços axiais;
Menor ruído.
Maior custo.
Engrenagem cônica com dentes em espiral ou hipoidal
As engrenagens hipoides são uma variedade de engrenagens cujos
eixos, ao contrário das cônicas, não se cruzam. Elas são empregadas
para transmitir movimento e cargas elevadas entre eixos desse tipo.
A engrenagem cônica com dentes em espiral ou hipoidal é usada
quando o par de rodas cônicas deve transmitir grandes potências e girar
suavemente, pois, com esse formato de dentes, consegue-se o
engrenamento simultâneo de dois dentes.
Representação gráfica de uma engrenagem cônica com dentes em espiral.
O pinhão pode estar deslocado até 1/8 do diâmetro primitivo da coroa.
Isso acontece particularmente nos automóveis para ganhar espaço
entre a carcaça e o solo.
Vantagens 
Desvantagens 
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Exemplo do emprego de uma engrenagem cônica com dentes em espiral.
Conheça as vantagens e as desvantagens dessa engrenagem:
Desalinhamento dos eixos;
Menor ruído;
Maior potência.
Maior custo.
Tal engrenagem é usada em diferenciais de veículos, como podemos
notar nesta imagem:
Exemplo do emprego de uma engrenagem cônica em diferenciais de automóveis.
Parafuso sem-�m e engrenagem côncava (coroa)
Vantagens 
Desvantagens 
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O parafuso sem-fim é uma engrenagem helicoidal com pequeno número
(até seis) de dentes (filetes). 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.
Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que
nenhuma outra engrenagem possui: o eixo gira a engrenagem
facilmente, mas ela não consegue girá-lo. Isso se deve ao fato de que o
ângulo do eixo é tão pequeno que, quando a engrenagem tenta girá-lo, o
atrito entre ambos não deixa que ele saia do lugar.
Essa característica é útil para máquinas, como, por exemplo,
transportadores, nas quais a função de travamento poderá agir como
um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando
(consulte a imagem anterior).
Conheça agora as vantagens e as desvantagens dessa engrenagem:
Menor ruído;
Grande redução.
Elevado desgaste;
Maior custo;
Menor potência.
Vamos ver a seguinte representação gráfica de um parafuso sem-fim e
de uma engrenagem côncava:
Vantagens 
Desvantagens 
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Representação gráfica de um parafuso sem-fim e uma engrenagem côncava.
Características construtivas das
engrenagens
A representação seguinte é feita conforme a norma NBR 11534. Apenas
o diâmetro primitivo é indicado por meio de uma linha estreita de traços
e pontos, como mostrava o desenho da imagem anterior. Não há a
necessidade da representação de dentes, poiseles são usinados por
fresas, e a fresa é escolhida conforme a altura do dente.
Representação de uma engrenagem a partir do seu diâmetro primitivo.
A figura adiante mostra um caso excepcional:
Representação de um ou dois dentes. Eles devem ser desenhados com uma linha contínua larga.
Entretanto, nas representações em corte, os dentes atingidos no sentido
longitudinal precisam ser desenhados. Nesses casos, os dentes são
representados com omissão de corte, isto é, sem hachura.
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Vista frontal e na parte não representada em corte da vista lateral. A raiz do dente não aparece
representada. Na parte em corte da vista lateral, a raiz do dente aparece representada pela linha
contínua larga.
Caso seja necessário representar a raiz do dente da engrenagem em
uma vista sem corte, deve-se usar a linha contínua estreita, como a do
desenho da imagem adiante.
Linha contínua e estreita apresentando uma vista em corte.
Quando, na vista lateral da engrenagem, três linhas estreitas paralelas
aparecem representadas, essas linhas indicam a direção de inclinação
dos dentes helicoidais.
Representação gráfica de algumas engrenagens com os sentidos de giro.
Quando uma das engrenagens está localizada em frente da outra,
podemos ver nitidamente no desenho técnico a parte da engrenagem
encoberta. As duas engrenagens cônicas, representadas na imagem a
seguir, encontram-se nessa situação.
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O pinhão encobre parcialmente a coroa. Apenas o diâmetro primitivo da coroa é representado
integralmente.
Observe as características das engrenagens: cilíndricas de dentes retos,
cônica com dentes retos e helicoidal para rosca sem-fim.
Engrenagem cilíndricas de dentes retos.
Engrenagem cônica com dentes retos.
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Engrenagem helicoidal para rosca sem-fim.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Qual é o número máximo de filetes encontrados em um parafuso
sem-fim?
Parabéns! A alternativa C está correta.
O parafuso sem-fim é uma engrenagem helicoidal com pequeno
número (até seis) de dentes (filetes).
Questão 2
A 5
B 4
C 6
D 7
E 8
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Que tipo de engrenagem é representada na figura abaixo?
Parabéns! A alternativa E está correta.
Quando, na vista lateral da engrenagem, aparecem representadas
três linhas estreitas paralelas, essas linhas indicam a direção de
inclinação dos dentes helicoidais.
A Cilíndrica de dentes retos com rosca à direita.
B Cilíndrica helicoidal com rosca à esquerda.
C Cilíndrica helicoidal côncava com rosca à esquerda.
D Cônica helicoidal com rosca à direita.
E Cônica helicoidal com rosca à esquerda.
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3 - Polias, correias e acoplamentos
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as representações grá�cas e os tipos
de polias, correias e acoplamentos.
Vamos começar!
Transmissão de movimentos por
polias, correias e acoplamentos
Neste vídeo, você verá o porquê da diferença de nomenclatura entre
eixos e árvores e suas aplicações..
Polias

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As polias são peças cilíndricas movimentadas pela rotação do eixo do
motor e pelas correias. Os tipos de polia são determinados pela forma
da superfície na qual a correia se assenta. Observe com atenção adiante
alguns exemplos de polias e a forma como elas são representadas em
desenho técnico.
A polia que transmite movimento e força é a polia motora ou condutora;
a que recebe movimento e força, a polia movida ou conduzida. Os
materiais empregados na confecção de uma polia são: ferro fundido,
ligas leves, aços e materiais sintéticos.
Polia de aro plano.
Polia de aro abaulado.
Polia escalonada de aro plano.
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Polia escalonada de aro abaulado.
Polia com guia.
Polia em "V" simples.
Polia em "V" múltipla.
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Polia para correia dentada.
Polia para correia redonda.
Veja mais detalhadamente a polia em “V”: ângulos e dimensões dos
canais.
Polia em “V” em detalhe: ângulos e dimensões dos canais.
Correias são elementos de máquinas que transmitem um movimento de
rotação entre dois eixos (motor e movido) por intermédio de polias. Elas
são empregadas quando se pretende transmitir a potência de um veio
para o outro a uma distância em que o uso de engrenagens é inviável.
Confira agora os tipos de correias:
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Correia plana "flat".
Correia redonda.
Correia dentada.
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Correia trapezoidal ou "V" simples.
Correia trapezoidal ou "V" múltipla.
As correias mais usadas são as planas e as trapezoidais. A correia em V
ou trapezoidal é inteiriça, fabricada com seção transversal em forma de
trapézio. Feita de borracha revestida de lona, ela é formada no seu
interior por cordonéis vulcanizados para suportar as forças de tração.
O emprego da correia trapezoidal ou em V é preferível ao da correia
plana por alguns motivos. Listaremos alguns deles adiante:
 Praticamente não apresenta deslizamento.
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Como as correias têm características diferentes a depender do
fabricante, é aconselhável seguir as instruções fornecidas por eles.
Além disso, para o projeto de transmissão por correias, deve-se levar em
conta os seguintes critérios:
1. Potência a ser transmitida;
2. Tipos de máquinas motoras e movidas;
3. Velocidade angular da polia motora e da polia movida;
4. Distância entre os eixos das polias. O comprimento máximo
admitido tem de ser igual a três, o produto da soma dos
diâmetros da polia motora e movida;
5. Tipos de cargas (uniforme, choques moderados ou choques
intensos).
A partir desses elementos, pretende-se selecionar a correia a ser usada
observando o tipo, a secção e o comprimento primitivo. Outra correia
utilizada é a dentada para casos em que não se pode ter nenhum
deslizamento, como ocorre no comando de válvulas do automóvel.
Representação grá�ca
Vamos ver agora as representação gráficas dos diversos tipos de polias.
Polia em “V”.
 Permite o uso de polias bem próximas.
 Elimina os ruídos e os choques típicos das correias
emendadas (planas).
Polia em “V”: ângulos e dimensões dos canais 
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Polia para correia de couro larga de 90mm à direita e polia para
correia plana à esquerda.
Polia para correia trapezoidal.
Polia para correia sincronizada ou dentada.
Polia para correia plana 
Polia para correias trapezoidais 
Polia com correias sincronizadaou dentada 
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Esta tabela mostra os valores dos parâmetros para construção de uma
polia dentada:
Parâmetro
   
extra
extra
leve
extra
leve
leve
    MXL XL L
Passo Pb mm 2,032 5,080 9,525
Ângulo de
flanco
α 20° 25° 20°
Espessura do
dente s
mm   2,57 4,65
Altura do
dente -ht
mm 0,46 1,27 1,91
Altura total -
hs
mm 1,14 2,3 3,6
N° mínino de
dente
recomendado
na polia
   
12-
10
16-
12
Tabela: Parâmetros de uma polia sincronizada.
Adaptado de: VIEIRA, 2018, p. 25.
Observe na imagem a seguir os detalhes da polia:
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Detalhes para a construção de uma polia sincronizada.
Como desenhar uma polia trapezoidal
Vamos ver um exemplo de como se desenha uma polia trapezoidal.
Exemplo: desenhar uma polia para correia B160.
Interpretação: polia para correia tipo B com diâmetro primitivo de
160mm.
1. Marque o diâmetro primitivo e sobre ele a largura primitiva da
garganta Lp=14mm (tipo B), determinando os pontos 1 e 2.
2. Entre na tabela a seguir e selecione o ângulo da garganta, b=34°
(é função do diâmetro primitivo e do tipo da correia). Com esse
ângulo, trace duas retas inclinadas entre si de b e que passem
pelos pontos 1 e 2.
3. Retire da tabela as dimensões P=4,2 e H=10,8. Em seguida,
marque. Essas dimensões definem a profundidade da garganta.
4. Retire da tabela a dimensão A=4,5, marcando no diâmetro
externo da polia.
5. Com os dados da tabela, pode-se chegar até esse ponto para
concluir o desenho da polia. Como veremos na imagem a
seguir, deve-se possuir os dados do cubo e do corpo da polia
(dimensões que são fruto do projeto e da imaginação de cada
projetista).
Confira a tabela:
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Tabela: Dimensões para a garganta da polia para correia trapezoidal (V).
Adaptado de: LINO, 2013, p. 5, 7.
Agora que conhecemos todos os passos, veremos um desenho de uma
polia trapezoidal:
Desenho final de uma polia trapezoidal.
Acoplamentos
O acoplamento é um conjunto mecânico que, constituído de elementos
de máquina, é empregado na transmissão de movimento de rotação
entre duas árvores ou eixo-árvores.
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Exemplo de aplicação de um acoplamento.
Os acoplamentos podem ser classificados em fixos, elásticos e móveis.
Acoplamentos �xos
Os acoplamentos fixos servem para unir árvores de tal maneira que
funcionem como se fossem uma única peça, alinhando-as de forma
precisa. Por motivo de segurança, os acoplamentos precisam ser
construídos de modo que não apresentem saliências.
Acoplamentos fixos.
O acoplamento rígido com flanges parafusadas é utilizado quando se
pretende conectar árvores, sendo apropriado para a transmissão de
grande potência em baixa velocidade.
Acoplamento rígido com flanges parafusadas.
O acoplamento com luva de compressão ou de aperto facilita a
manutenção de máquinas e equipamentos, além de ter a vantagem de
não interferir no posicionamento das árvores. Ele pode ser montado e
removido sem problemas de alinhamento.
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Acoplamento com luva de compressão.
Os acoplamentos de discos ou pratos são empregados na transmissão
de grandes potências em casos especiais, como, por exemplo, nas
árvores de turbinas. As superfícies de contato nesse tipo de
acoplamento podem ser lisas ou dentadas.
Acoplamento com luva de compressão.
Acoplamentos elásticos
Os acoplamentos elásticos tornam mais suave a transmissão do
movimento em árvores que tenham movimentos bruscos e permitem o
funcionamento do conjunto com desalinhamento paralelo, angular e
axial entre as árvores.
Acoplamentos elásticos.
Os acoplamentos elásticos podem ser construídos em forma articulada,
elástica ou articulada elástica. Permitem a compensação de até 6° de
ângulo de torção e deslocamento angular axial. O acoplamento elástico
de pinos tem como elementos transmissores os pinos de aço com
mangas de borracha.
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Acoplamentos elásticos com pinos de borracha.
No acoplamento perflex, os discos são unidos perifericamente por uma
ligação de borracha apertada por anéis de pressão. Esse acoplamento
permite o jogo longitudinal de eixos.
Acoplamentos elásticos tipo perflex.
O acoplamento elástico de garras tem suas garras constituídas por
tocos de borracha que se encaixam nas aberturas do contradisco,
transmitindo o movimento de rotação.
Acoplamentos elásticos de garras.
O acoplamento elástico de fita de aço consiste em dois cubos providos
de flanges ranhuradas nos quais está montada uma grade elástica que
liga os cubos. O conjunto fica alojado em duas tampas providas de junta
de encosto e de retentor elástico junto ao cubo.
Todo o espaço entre os cabos e as tampas é preenchido com graxa.
Apesar desse acoplamento ser flexível, as árvores deverão estar bem
alinhadas no ato da instalação para que não provoquem vibrações
excessivas em serviço.
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Acoplamentos elásticos de fita de aço.
No acoplamento de dentes arqueados, os dentes possuem a forma
ligeiramente curvada no sentido axial, o que permite até 3º de
desalinhamento angular. O anel dentado (peça que transmite o
movimento) possui duas carreiras de dentes separadas por uma
saliência central.
Acoplamentos elásticos de dentes arqueados.
A junta universal homocinética é utilizada para transmitir movimento
entre árvores que precisam sofrer uma variação angular durante sua
atividade, caso, por exemplo, das rodas de carro. Essa junta é
constituída de esferas de aço que se alojam em calhas.
Junta universal homocinética.
Acoplamentos móveis
Os acoplamentos móveis são empregados para permitir o jogo
longitudinal das árvores. Esses acoplamentos só transmitem força e
movimento quando são acionados, isto é, quando o comando ordena
que se acoplem. Eles podem ser do tipo de garras ou de dentes, e a
rotação é transmitida por meio do encaixe das garras ou dos dentes.
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Observe as imagens a seguir:
Acoplamento de garras ativado.
Acoplamento de garras desativado.
Acoplamento de dentes ativado.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Que tipo de correia é utilizada no comando de válvulas dos
automóveis?
A Planas “flat”.
B Redondas.
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Parabéns! A alternativa C está correta.
A correia utilizada é a dentada para casos em que não se pode ter
nenhum deslizamento, como no comando de válvulas do
automóvel.
Questão 2
Como é chamado o acoplamento utilizado para transmitir
movimento entre árvores que precisam sofrer variação angular
durante sua atividade?
Parabéns! A alternativa E está correta.
A junta universal homocinética é utilizada para transmitir
movimento entre árvores que precisam sofrer variação angular
C Dentadas.
D Trapezoidal simples.
E Trapezoidal múltipla.
A Elásticode pinos.
B Perflex.
C Elástico de garras.
D Elástico de fitas de aço.
E Junta homocinética.
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durante sua atividade, como as rodas de carro. Essa junta é
constituída por esferas de aço que se alojam em calhas.
4 - Elementos de apoio
Ao �nal deste módulo, você será capaz e reconhecer os elementos de apoio e suas
representações grá�cas.
Vamos começar!
Elementos de apoio
Neste vídeo, você verá o porquê da diferença de nomenclatura entre
eixos e árvores e suas aplicações.

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Buchas
As máquinas necessitam de acessórios auxiliares - chamados de
buchas - para que possam operar adequadamente. Entre eles, se
encontram as buchas, as guias, os rolamentos e os mancais, sendo que
as buchas e mancais são elementos que funcionam conjuntamente.
As buchas existem desde que se passou a usar
transportes com rodas e eixos.
No caso das rodas de madeira, até hoje utilizadas em carros de boi,
sempre existiu o problema do atrito. Durante o movimento de rotação,
as superfícies em rotação provocavam atrito; assim, com o tempo,
desgastavam-se os eixos e era preciso trocá-los.
Com a introdução das rodas de aço, manteve-se o problema com o
atrito. A solução encontrada foi colocar um anel de metal entre o eixo e
as rodas. Esse anel, mais conhecido como bucha, reduz bastante o
atrito, passando a constituir um elemento de apoio indispensável.
Diversos aparelhos possuem buchas em seus mecanismos, como os
liquidificadores e os ventiladores domésticos. Elementos de máquinas
de forma cilíndrica ou cônica, elas servem para apoiar eixos e guiar
brocas e alargadores. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha,
deve haver lubrificação.
As buchas podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais
plásticos. Normalmente, ela tem de ser fabricada com material menos
duro que o do eixo. O metal antifricção é uma liga de cobre, zinco,
estanho, chumbo e antimônio, sendo conhecido também por metal
patente ou metal branco.
As buchas podem ser classificadas quanto ao tipo de solicitação. Nesse
sentido, elas podem ser:
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Radial
Buchas de fricção radial para esforços radiais.
Axial
Buchas de fricção axial para esforços axiais.
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Cônica
Buchas cônicas para esforços nos dois sentidos.
Guias
As guias de deslizamento são elementos utilizados para guiar ou manter
um movimento retilíneo, sendo geralmente usadas guias constituídas de
peças cilíndricas ou prismáticas. Essas guias podem ser abertas ou
fechadas.
Em máquinas operatrizes, são empregadas combinações de vários
perfis de guias de deslizamentos, conhecidos como barramento, para
configurar o movimento desejado.
Junta universal homocinética.
Guias lineares de elementos rotativos
Tais guias também são conhecidas como guias de rolamento. Nelas, o
movimento entre as partes não é de deslizamento, sendo, na verdade,
intermediado por um elemento rotativo que diminui a área de contato.
Isso permite diminuir a geração de calor e aumentar a velocidade
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relativa, só que com uma diminuição da capacidade de carga (conforme
podemos observar na imagem a seguir).
Exemplos de guias lineares.
Mancais
São elementos de máquinas que servem de apoio para o eixo girante,
deslizante ou oscilante. Os mancais posicionam, suportam e
transmitem esforços.
Eles são classificados como mancais de:
 Deslizamento
Buchas e hidrodinâmicos.
 Rolamentos
Rolamentos de esferas, de rolos, de rolos cônicos e
de agulhas.
 Especiais
Aerostáticos, aerodinâmicos, hidrostáticos e
magnéticos.
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Mancais são componentes tribológicos que suportam uma carga
enquanto estão em contato com sua contrapeça ou quando se movem
em relação a ela. Esse movimento pode ser deslizante ou rotativo.
Existem basicamente dois tipos diferentes de mancais: mancais de
deslizamento e rolamentos. Outros tipos incluem: mancais
hidrodinâmicos, que suportam suas cargas com uma fina camada de
gás ou líquido; mancais magnéticos, que usam campos magnéticos
para suportar seu carregamento; mancais flexíveis tipo dobradiça, nos
quais a carga é suportada por um elemento flexível; e os mancais
pivotados, que são utilizados em relógios e instrumentos.
Os mancais de deslizamento, também chamados de buchas ou
casquilhos, são geralmente de forma cilíndrica e não contêm partes
móveis. Tal forma, porém, não é exclusiva, já que eles também podem
ser planos.
A capacidade de carga de um mancal é função principalmente da área
de contato entre as partes e dos materiais que a compõem, pois a carga
limite que pode ser suportada pelo mancal (uma vez fixada uma área de
contato) é aquela que ultrapassa a pressão máxima que os materiais
podem suportar antes de perder sua integridade estrutural.
Exemplos de guias lineares.
Mancais de deslizamento
Os mancais de deslizamento suportam altíssimas cargas, pois
apresentam as maiores áreas de contato entre as partes, porém o
“deslizamento” entre elas gera um alto nível de calor, que diminui a
pressão máxima que os materiais podem suportar antes de perder sua
integridade estrutural. Esses mancais, portanto, conseguem suportá-las,
mas as velocidades relativas de trabalho devem ser baixas.
A utilização de lubrificantes auxilia na diminuição do atrito entre as
partes, havendo a consequente diminuição da geração de calor e o
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aumento das velocidades relativas de trabalho. Um exemplo de
aplicação de mancais de deslizamento é o uso de casquilhos ou buchas
metálicas entre o virabrequim e os pistões nos motores a combustão.
Desenhos de mancais de deslizamento.
Estas imagens mostram mais exemplos de mancais de deslizamento:
Caixa de mancais de deslizamento e mancal utilizados para permitir o apoio de
eixos de transmissão longos, como, por exemplos, os empregados em pontes
rolantes,
Suporte de mancais de deslizamento, mancal (bucha) e eixo mostrados em corte.
 
Mancais de rolamento
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Os mancais de rolamentos são compostos por dois anéis concêntricos
(chamados de anel externo e anel interno, ambos possuem as pistas de
rolamento usinadas internamente). Entre os anéis, estão igualmente
distribuídos os elementos rolantes, como esferas, roletes e agulhas.
Esse tipo de mancal é indicado para projetos que necessitam de mais
velocidade e menos atrito.
Mancal de rolamento montado em suporte e com eixo passante.
Rolamentos de esfera
Um rolamento de esfera é composto pelas seguintes partes:
Anel externo;
Separador ou aranha;
Elementos rolantes;
Anel interno;
Tampa (peça facultativa).
Os elementos rolantes podem ter as seguintes formas: esferas,
cilindros, setor de cone e agulha. Observe-os na imagem adiante:
Composição de um rolamento de esfera.
Um rolamento pode ter uma ou duas carreiras de elementos rolantes (o
que dobra a capacidade de carga sem ter de aumentar o diâmetro do
rolamento). Os rolamentos de agulha normalmente não possuem o anel
interno, sendo que as agulhas são montadas diretamente no eixo.
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Os rolamentos podem suportar: cargas radiais, que são os rolamentos
cilíndricos de esfera, roletes cilíndricos e agulhas; cargas axiais, que são
os rolamentos axiais de esferas; e cargas mistas, que são os rolamentos
de contato angular de esferas, de roletes cilíndricos e de roletes
cônicos. Os rolamentos de contato angular necessitam de pré-carga
para funcionar.
Tipos de cargas sobre os rolamentos.
Esta imagem destaca os tipos de elementos rolantes:
Tipos de elementos rolantes.
Formas construtivas
Em desenho técnico mecânico, utilizamos sempre a representação
esquemática com os anéis obrigatoriamente hachurados e os eixos de
giro dos elementos marcados.
Verifique agora a tabela de rolamentos de esfera e de rolos cilíndricos:
Tabela: Rolamentos de esfera e de rolos cilíndricos.
Adaptado de: MONTANARO; PORTO, 2020, p. 16.
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Agora veja a tabela de rolamentos de agulhas de rolos e de esferas:
Tabela: Rolamentos de agulhas de rolos e de esferas.
Adaptado de: MONTANARO; PORTO, 2020, p. 17.
Observe, por fim, esta tabela de representação de mancais:
Tabela: Representação de mancais.
de: MONTANARO; PORTO, 2020, p. 18.
Quando fazemos um desenho esquemático, podemos utilizar a
representação simplificada. A simbólica, por sua vez, só é usada em
memoriais de cálculo.
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Que tipo de rolamento suporta cargas axiais atuando em apenas
um sentido?
A Cônicos.
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Parabéns! A alternativa A está correta.
Os rolamentos de rolos cônicos suportam cargas axiais atuando
em apenas um sentido.
Questão 2
Qual elemento de apoio realiza um movimento relativo entre duas
superfícies com o auxílio de um terceiro elemento rolante de forma
a minimizar o atrito?
Parabéns! A alternativa C está correta.
Trata-se de rolamentos (de esferas, de rolos, de rolos cônicos e de
agulhas) mancais cujo movimento relativo das duas superfícies é
B Agulhas.
C Autocompensador de rolos.
D Esferas.
E Cilíndricos.
A Bucha.
B Mancal de deslizamento.
C Mancal de rolamento.
D Guia.
E Mancais especiais.
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realizado com o auxílio de um terceiro elemento rolante de forma a
minimizar o atrito.
Considerações �nais
Este conteúdo é de suma importância para o ensino da Mecânica, seja
para engenheiros, seja para técnicos. Os elementos de transmissão e de
apoio, assim como as engrenagens, as polias e os acoplamentos, são
comumente empregados no nosso dia a dia.
Desse modo, o conhecimento do seu emprego e a correta
caracterização deles proporcionarão um rendimento e uma vida útil
dentro do esperado - e, em alguns casos, até acima do esperado.
Também vimos que, como tudo em Desenho Mecânico, os objetos de
estudo deste texto também são representados graficamente,
simbolizando cada elemento que compõe determinado conjunto.
Podcast
Agora o especialista José Ricardo Gomes Matheus encerrará este
conteúdo falando sobre os principais tópicos abordados.
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26/04/2024, 20:18 Desenho de elementos de máquinas
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Para saber mais sobre os assuntos tratados neste texto, leia o seguinte
livro:
Elementos de máquinas, de Joseph E. Shigley, na página Drb-m.
Referências
BARBOSA, J. P. Elementos de máquinas. São Mateus: IFES , 2011.
BARBOSA, L. Eixos, árvores, mancais e guias. SENAI – CETEMP.(s.d.).
JOSÉ, D. R. Elementos de transmissão. Blumenau: Instituto Federal
Catarinense, 2016.
LINO, P. S. C. Polias, correias e transmissão de potência. Fatos
matemáticos. Publicado em: maio 2013.
MONTANARO, L.; PORTO, A. J. V. Desenho Técnico Mecânico I. Aula 8.
São Paulo: USP, 2020.
SILVA, L. M. da. Desenho técnico mecânico – unidade 3 – roscas e
elementos de máquinas. Faculdade Pitágoras. (s.d.).
VALE, F. A. M. do. Desenho de máquinas. Docsity. 2006.
VIEIRA, A. F. C. Desenho técnico mecânico I. São Paulo: EESC-USP, 2018.
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