Introdução aos elementos de maquinas

Prévia do material em texto

CSO-Ifes-55-2009 
GERÊNCIA DE ENSINO 
COORDENADORIA DE RECURSOS DIDÁTICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELEMENTOS 
DE 
MÁQUINAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mecânica 
 
 
CSO-Ifes-55-2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ELEMENTOS 
DE 
MÁQUINAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROF. JOÃO PAULO BARBOSA, M.SC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Mateus, Março de 2011. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
1 
 
Sumário 
 
1 Introdução de Elementos de Máquinas ....................................................... 2 
 
2 Elementos de Fixação ................................................................................... 5 
 
3 Rebites ............................................................................................................ 8 
 
4 Pinos Cavilhas e Contra-pinos ................................................................... 23 
 
5 Parafusos ..................................................................................................... 29 
 
6 Porcas ........................................................................................................... 49 
 
7 Arruelas ........................................................................................................ 56 
 
8 Anéis elásticos ............................................................................................. 59 
 
9 Chavetas ....................................................................................................... 64 
 
10 Elementos de Apoio .................................................................................... 71 
 
11 Guias ............................................................................................................. 72 
 
12 Buchas e Mancais de Deslizamento........................................................... 76 
 
13 Rolamentos e Mancais de Rolamento........................................................ 80 
 
14 Elementos de Trabsmissão ...................................................................... 103 
 
15 Eixos e Árvores .......................................................................................... 106 
 
16 Engrenagens .............................................................................................. 110 
 
17 Transmissão por polias e correias ........................................................... 128 
 
18 Correntes .................................................................................................... 142 
 
19 Acoplamentos ............................................................................................ 146 
 
20 Cabos de Aço ............................................................................................. 160 
 
21 Elementos Elásticos .................................................................................. 168 
 
22 Elementos de Vedação .............................................................................. 177 
 
23 Freios .......................................................................................................... 189 
 
24 Amortecedores .......................................................................................... 193 
 
25 Embreagens ............................................................................................... 199 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
2 
 
CAPÍTULO 1 
 
1 Introdução de Elementos de Máquinas 
 
1.1 Tipos de Elementos de Máquinas 
 
Elementos de fixação; 
Elementos de Apoio; 
Elementos elásticos; 
Elementos de Transmissão; 
Elementos de vedação. 
 
1.1.1 Elementos de fixação 
 
Rebites, Parafusos, Porcas, Arruelas, Anéis elásticos, etc... 
 
Rebite Parafuso Porca 
 
 
Anel Elástico Arruela 
 
1.1.2 Elementos de Apoio 
 
Buchas, mancais, rolamentos, guias, etc... 
 
Mancal Rolamento Bucha 
 
 Guia 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
3 
 
1.1.3 Elementos elásticos 
 
Molas, anéis elásticos, etc... 
 
Mola de Compressão Mola de Torção 
 
 
Aplicações Diversas 
 
1.1.4 Elementos de Transmissão 
 
Engrenagens, polias e correias, acoplamentos, etc... 
 
Caixa de Marcha de um carro Transmissão por Correias 
 
Transmissão por Engrenagens Engrenagens 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
4 
 
1.1.5 Elementos de vedação 
 
Anéis de borracha, retentores, juntas, etc... 
 
Retentor Anéis de Borracha 
 
 
 
Motor Trifásico: 
 
Exemplo de um motor elétrico, representado em uma vista explodida: 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
5 
 
CAPÍTULO 2 
 
2 Elementos de Fixação 
 
2.1 Introdução dos Elementos de Fixação 
 
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. 
Entretanto, em mecânica as peças a serem unidas, exigem elementos próprios de 
união que são denominados elementos de fixação. 
Numa classificação geral, os elementos de fixação mais usados em mecânica são: 
rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas etc. 
A união de peças feita pelos elementos de fixação pode ser de dois tipos: móvel ou 
permanente. 
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. É o caso, por 
exemplo, de uniões feitas com parafusos, porcas, chavetas e arruelas. 
 
 
No tipo de união permanente, os elementos de fixação, uma vez instalados, não 
podem ser retirados sem que fiquem inutilizados. É o caso, por exemplo, de uniões 
feitas com rebites e soldas. 
 
Tanto os elementos de fixação móvel como os elementos de fixação permanente 
devem ser usados com muita habilidade e cuidado porque são, geralmente, os 
componentes mais frágeis da máquina. Assim, para projetar um conjunto mecânico é 
preciso escolher o elemento de fixação adequado ao tipo de peças que irão ser 
unidas ou fixadas. Se, por exemplo, unirmos peças robustas com elementos de 
fixação fracos e mal planejados, o conjunto apresentar· falhas e poder· ficar 
inutilizado. Ocorrerá, portanto, desperdício de tempo, de materiais e de recursos 
financeiros. Ainda é importante planejar e escolher corretamente os elementos de 
fixação a serem usados para evitar concentração de tensão nas peças fixadas. 
Essas tensões causam rupturas nas peças por fadiga do material. 
Fadiga de material significa queda de resistência ou enfraquecimento do material 
devido a tensões e constantes esforços. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
6 
 
2.2 Tipos de elementos de fixação 
 
Para você conhecer melhor alguns elementos de fixação, apresentamos a seguir 
uma descrição simples de cada um deles. 
 
Rebite 
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. 
 
Pino 
O pino une peças articuladas. Nesse tipo de união, uma das peças pode se 
movimentar por rotação. 
 
Cavilha 
A cavilha une peças que não são articuladas entre si.Contra-pino ou cupilha 
O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um 
meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas 
desiguais. 
 
 
Introduz-se o contrapino ou cupilha num furo na extremidade de um pino ou 
parafuso com porca castelo. As pernas do contrapino são viradas para trás e, 
assim, impedem a saída do pino ou da porca durante vibrações das peças fixadas. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
7 
 
Parafuso 
O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que 
pode ter várias formas. 
 
Porca 
A porca tem forma de prisma, de cilindro etc. Apresenta um furo roscado. Através 
desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso. 
 
porca sextavada 
Arruela 
A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por 
esse furo. 
 
 Anel elástico 
O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, também, para 
posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo. 
 
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. Na verdade, a chaveta desempenha as duas 
funções. 
 
Chaveta 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
8 
 
CAPÍTULO 3 
 
3 Rebites 
 
O primeiro par de lentes com graus unido por aros de ferro e rebites surge na 
Alemanha em 1270. Esses óculos primitivos não têm hastes e são ajustados apenas 
sobre o nariz. Pouco depois, modelos semelhantes ao alemão aparecem em várias 
cidades italianas. 
Levi, que depois de escutar reclamações sobre a cor de suas calças as pintou de 
índigo, deu origem ao termo “blue jeans”. O dia 20 de maio de 1873, considerado 
oficialmente o “aniversário” da peça, guarda uma história preciosa: Jacob Davis, um 
judeu originário da Lituânia e alfaiate na cidade de Reno (Nevada), disse a Levi que 
havia descoberto nos rebites de metal uma forma de evitar rasgos nas calças. 
A solda é um bom meio de fixação mas, por causa do calor, ela causa alterações na 
superfície das peças e das barras devido suas espessuras. O elemento mais 
indicado, portanto, é o rebite. 
A fixação por rebites é um meio de união permanente. A figura abaixo mostra a 
rebitagem para unir duas peças. 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
9 
 
Devido a importância dos rebites como elementos de fixação permanente. Um rebite 
compõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça. A cabeça 
pode ter vários formatos. Os rebites são peças fabricadas em aço, alumínio, cobre 
ou latão. Unem rigidamente peças ou chapas, principalmente, em estruturas 
metálicas, de reservatórios, caldeiras, máquinas, navios, aviões, veículos de 
transporte e treliças. 
 
 
 
Rebites (trabalham ao corte). Não necessita de ajustamento perfeito, pois 
preenchem os furos por deformação do rebite 
 
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. 
 
Desvantagens das ligações Rebitadas: 
• Não desmontável; 
• Maior peso da união; 
• Campo de aplicação reduzido (chapas); 
• Não recomendável a carregamentos dinâmicos; 
• Redução de resistência do material rebitado furação. 
 
3.1 Tipos de rebite e suas proporções 
 
 O quadro a seguir mostra a classificação dos rebites em função do formato da 
cabeça e de seu emprego em geral. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
10 
 
 
 
A fabricação de rebites é padronizada, ou seja, segue normas técnicas que indicam 
medidas da cabeça, do corpo e do comprimento útil dos rebites. 
No quadro a seguir apresentamos as proporções padronizadas para os rebites. Os 
valores que aparecem nas ilustrações são constantes, ou seja, nunca mudam. 
 
O quadro apresenta alguns tipos de rebite, segundo a forma de suas cabeças. Mas 
é grande a variedade dos tipos de rebite. Um mecânico precisa conhecer o maior 
número possível para saber escolher o mais adequado a cada trabalho a ser feito. 
Vamos ver outros exemplos. 
 
Em estruturas metálicas, você vai usar rebites de aço de cabeça redonda: 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
11 
 
Diâmetros padronizados: de 10 até 36 mm (d). Comprimentos úteis padronizados: de 
10 até 150 mm (L). 
Em serviços de funilaria você vai empregar, principalmente, rebites com cabeça 
redonda ou com cabeça escareada. Veja as figuras que representam esses dois 
tipos de rebites e suas dimensões: 
 
Existem também rebites com nomes especiais: de tubo, de alojamento explosivo etc. O 
rebite explosivo contém uma pequena cavidade cheia de carga explosiva. Ao se 
aplicar um dispositivo elétrico na cavidade, ocorre a explosão. Para que você 
conheça um pouco esses rebites com denominações especiais, apresentamos 
ilustrações de alguns deles. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
12 
 
Além desses rebites, destaca-se, pela sua importância, o rebite de repuxo, 
conhecido por rebite ”pop”. É um elemento especial de união, empregado para fixar 
peças com rapidez, economia e simplicidade. 
Abaixo mostramos a nomenclatura de um rebite de repuxo. 
 
 
 
Os rebites de repuxo podem ser fabricados com os seguintes materiais metálicos: 
aço-carbono; aço inoxidável; alumínio; cobre; monel (liga de níquel e cobre). 
 
3.2 Especificação de rebites 
 
Para adquirir os rebites adequados ao seu trabalho, é necessário que você conheça 
suas especificações, ou seja: 
• De que material é feito 
• O tipo de sua cabeça 
• O diâmetro do seu corpo 
• O seu comprimento útil 
 
 O comprimento útil do rebite corresponde à parte do corpo que vai formar a união. A 
parte que vai ficar fora da união é chamada sobra necessária e vai ser usada para 
formar a outra cabeça do rebite. No caso de rebite com cabeça escareada, a altura 
da cabeça do rebite também faz parte do seu comprimento útil. O símbolo usado 
para indicar comprimento útil é L e o símbolo para indicar a sobra necessária é z. Na 
especificação do rebite é importante você saber qual será o seu comprimento útil (L) 
e a sobra necessária (z). Nesse caso, é preciso levar em conta: 
• O diâmetro do rebite 
• O tipo de cabeça a ser formado 
• O modo como vai ser fixado o rebite: a frio ou a quente 
 
As figuras mostram o excesso de material (z) necessário para se formar a segunda 
cabeça do rebite em função dos formatos da cabeça, do comprimento útil (L) e do 
diâmetro do rebite (d). 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
13 
 
3.3 Processos de rebitagem 
 
A segunda cabeça do rebite pode ser feita por meio de dois processos: manual e 
mecânico. 
 
Processo manual: esse tipo de processo é feito à mão, com pancadas de martelo. 
Antes de iniciar o processo, é preciso comprimir as duas superfícies metálicas a 
serem unidas, com o auxilio de duas ferramentas: o contra-estampo, que fica sob as 
chapas, e o repuxador, que é uma peça de aço com furo interno, no qual é 
introduzida a ponta saliente do rebite. 
 
 
Após as chapas serem prensadas, o rebite é martelado até encorpar,isto é, dilatar e 
preencher totalmente o furo. Depois, com o martelo de bola, o rebite é “boleado”, ou 
seja, é martelado até começar a se arredondar. A ilustração mostra o “baoleamento”. 
 
Em seguida, o formato da segunda cabeça é feito por meio de outra ferramenta 
chamada estampo, em cuja ponta existe uma cavidade que ser· usada como matriz 
para a cabeça redonda. 
 
 
Processo mecânico 
O processo mecânico é feito por meio de martelo pneumático ou de rebitadeiras 
pneumáticas e hidráulicas. O martelo pneumático é ligado a um compressor de ar 
por tubos flexíveis e trabalha sob uma pressão entre 5 Pa 7 Pa, controlada pela 
alavanca do cabo. 
O martelo funciona por meio de um pistão ou êmbolo que impulsiona a ferramenta 
existente na sua extremidade. Essa ferramenta é o estampo, que dá a forma à 
cabeça do rebite e pode ser trocado, dependendo da necessidade. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
14 
 
Abaixo ilustramos, em corte, um tipo de martelo pneumático para rebitagem. 
 
 
 
A rebitadeira pneumática ou hidráulica funciona por meio de pressão contínua. 
Essa máquina tem a forma de um C e é constituída de duas garras, uma fixa e outra 
móvel com estampos nas extremidades. 
 
 
Se compararmos o sistema manual com o mecânico, veremos que o sistema manual 
é utilizado para rebitar em locais de difícil acesso ou peças pequenas. 
A rebitagem por processo mecânico apresenta vantagens, principalmente quando é 
usada a rebitadeira pneumática ou hidráulica. Essa máquina é silenciosa, trabalha 
com rapidez e permite rebitamento mais resistente, pois o rebite preenche 
totalmente o furo, sem deixar espaço. Entretanto, as rebitadeiras são máquinas 
grandes e fixas e não trabalham em qualquer posição. Nos casos em que é 
necessário o deslocamento da pessoa e da máquina, é preferível o uso do martelo 
pneumático. 
 
A estrutura em "C", construída em aço de liga forjado, passa por um rigoroso 
processo de fabricação em máquinas CNC, tratado térmicamente em diversas fases 
do processo. Obtendo-se uma estrutura de alta resistência totalmente livre de 
tensões internas. 
 
 
Dados de Aplicação 
A forma correta da cabeça do rebite se produz utilizando uma força adequada. 
A força requerida depende do tamanho do rebite, material, grau de dureza. 
Na rebitagem a frio, o corpo do rebite é esmagado preenchendo completamente os 
furos antes da cabeça estar formada, resultando numa rebitagem extremamamente 
forte. No processo de rebitagem a frio, o material sofre o encruamento, resultando 
num acréscimo das propriedades mecânicas do rebite. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
15 
 
Passos na formação de rebites 
O Rebite é encaixado nas peças a unir conforme ilustrado abaixo, em seguida o 
rebite é parcialmente formado e no passo seguinte, o rebite é totalmente formado. 
Verifica-se que antes da cabeça estar formada o rebite preencheu completamente o 
furo. 
A cabeça abaulada pré-formada também é conformada em cabeça cônica 
 
Rebite de repuxo ou pop 
Adequado para fixação de chapas de alumínio, calhas, dobradiças e fechadura em 
portas de aço e uso diversos. 
 
D1 = Ø do Corpo do Rebite 
D2 = Ø da Cabeça do Rebite 
k = Altura da Cabeça 
d = Ø do Prego 
L = Comprimento do Rebite 
dimensões em milímetros 
 
Equipamentos para rebitagem de repuxo 
 
 
 
Rebitagem a quente e a frio 
Tanto a rebitagem manual como a mecânica podem ser feitas a quente ou a frio 
 
A rebitagem a quente é indicada para rebites com diâmetro superior a 6,35 mm, 
sendo aplicada, especialmente, em rebites de aço. 
 
A rebitagem a frio é feita por martelamento simples, sem utilizar qualquer fonte de 
calor. É indicada para rebites com diâmetro de até 6,3 mm, se o trabalho for mão, e 
de 10 mm, se for à máquina. 
 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
16 
 
3.4 Ferramentas para rebitagem 
 
Você vai ver um exemplo de como se faz rebitagem, usando rebite de cabeça 
escareada chata. Assim, você tem uma noção do processo de rebitagem. Antes, 
porém, é preciso que você conheça as principais ferramentas usadas na rebitagem: 
estampo, contra-estampo e repuxador. 
 
Estampo 
É uma ferramenta usada para dar forma a uma peça. 
 
 
Contra-estampo 
O contra-estampo é na verdade um estampo colocado em posição oposta à do 
estampo. Também é de aço temperado e apresenta um rebaixo semi-esférico no 
qual é introduzida a cabeça do rebite. O rebaixo semi-esférico pode apresentar 
vários diâmetros a fim de alojar cabeças de rebites de diversas dimensões. 
Abaixo mostramos um modelo de contra-estampo. 
 
No caso de peças pequenas, pode-se utilizar o contra-estampo fixo a uma morsa; no 
caso de peças grandes, o contra-estampo pode ser apoiado no piso, sobre uma 
chapa de proteção. 
 
Repuxador 
O repuxador comprime as chapas a serem rebitadas. É feito de aço temperado e 
apresenta três partes: cabeça, corpo e face. Na face existe um furo que aloja a 
extremidade livre do rebite. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
17 
 
3.5 Defeitos de rebitagem 
Os principais defeitos na rebitagem são devidos, geralmente, ao mau preparo das 
chapas a serem unidas em má execução das operações nas fases de rebitagem. 
 
Os defeitos causados pelo mau preparo das chapas são: 
 
Furos fora do eixo, formando degraus - Nesse caso, o corpo rebitado preenche o 
vão e assume uma forma de rebaixo, formando uma incisão ou corte, o que diminui 
a resistência do corpo. 
 
Chapas mal encostadas - Nesse caso, o corpo do rebite preenche o vão existente 
entre as chapas, encunhando-se entre elas. Isso produz um engrossamento da 
secção do corpo do rebite, reduzindo sua resistência. 
 
Diâmetro do furo muito maior em relação ao diâmetro do rebite – O rebatimento 
não é suficiente para preencher a folga do furo. Isso faz o rebite assumir um eixo 
inclinado, que reduz muito a pressão do aperto. 
 
Os defeitos causados pela má execução das diversas operações e fases de 
rebitagem são: 
 
Aquecimento excessivo do rebite - Quando isso ocorre, o material do rebite terá 
suas características físicas alteradas, pois após esfriar, o rebite contrai-se e então a 
folga aumenta. Se a folga aumentar, ocorrerá o deslizamento das chapas. 
 
 Rebitagem descentralizada - Nesse caso, a segunda cabeça fica fora do eixo em 
relação ao corpo e a primeira cabeça do rebite e, com isso, perde sua capacidade 
de apertar as chapas. 
 
 Mal uso das ferramentas para fazer a cabeça - A cabeça do rebite é rebatida 
erradamente e apresenta irregularidades como rebarbas ou rachaduras. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
18 
 
 O comprimento do corpo do rebite é pequeno em relação espessura da chapa 
- Nessa situação, o material disponível para rebitar a segunda cabeça não é 
suficiente e ela fica incompleta, com uma superfície plana. 
 
 
3.6 Eliminação dos defeitos 
Para eliminar os defeitos é preciso remover a cabeça do rebite. Isso pode ser feito 
por três processos: com talhadeira, com lima e com esmerilhadeira. 
 
Eliminação com talhadeira 
A cabeça do rebite é aberta em duas partes e depois extraída. 
 
A cabeça do rebite pode ser extraída inteira, com uma talhadeira trabalhando de 
lado. 
 
Depois de eliminada uma das cabeças, o restante do rebite é extraído com um saca-
pinos sobre o qual se aplicam alguns golpes com o martelo. 
 
 
Eliminação com esmerilhadeira 
A esmerilhadeira é uma máquina-ferramenta que desgastao material por meio da 
ação abrasiva exercida pelo rebolo. A cabeça do rebite pode ser esmerilhada e o 
corpo retirado com saca-pinos ou por meio de furação. 
Abaixo, é ilustrado um rebolo esmerilhando a cabeça de um rebite e uma broca 
removendo-o em seguida. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
19 
 
Eliminação com lima 
A lima é usada quando se trata de chapas finas que não podem sofrer deformações. 
O corpo do rebite pode ser retirado por meio de furação, com broca de diâmetro 
pouco menor que o diâmetro do rebite. 
Para finalizar, algumas recomendações sobre procedimentos de segurança durante 
as operações de rebitagem: 
• Use óculos de segurança 
• Use protetor auricular durante todo o trabalho. 
• Escreva com giz a palavra “quente” na peça onde houver rebites aquecidos. 
• Verifique se todas as ferramentas estão em ordem antes de iniciar o trabalho. 
• Tome cuidado quando executar rebitagem à máquina; é preciso saber operá-
la corretamente. 
 
3.7 Dimensionamento dos rebites 
 
Cisalhamento 
Um corpo é submetido ao esforço de cisalhamento quando sofre a ação de um 
carregamento (força cortante) que atua na direção transversal ao seu eixo. 
 
A tensão de cisalhamento (τ) é obtida pela razão entre força cortante e área de 
corte (seção transversal). 
A
F
τ
cortante
=
 
As tabelas de propriedades dos materiais geralmente não fornecem os valores das 
tensões (ruptura ou escoamento) de cisalhamento. Adota-se portanto critérios 
práticos a partir dos dados fornecidos para tração. 
A tensão de cisalhamento ocorre comumente em parafusos, rebites e pinos que 
ligam diversas partes de máquinas e estruturas. Haverá casos em que o esforço 
cortante será simples (uma seção apenas) ou duplo (duas seções), como é o caso 
de um rebite que conecta três chapas. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
20 
 
Tensão de esmagamento 
A condição ideal de cisalhamento ocorre quando as forças cortantes atuam 
exatamente no mesmo plano. Mas na prática não é isso que ocorre: não atuando no 
mesmo plano, as forças produzem além do esforço de corte, esforços de 
esmagamento e flexão. O momento fletor possui baixa intensidade, e por isso, pode 
ser desprezado. Mas no caso do dimensionamento de juntas rebitadas, parafusadas, 
pinos, chavetas, etc, devemos verificar se a pressão de contato (tensão de 
esmagamento) está abaixo do limite admissível (tensão de escoamento dividido pelo 
coeficiente de segurança). 
φe.
F
σesm =
 
Onde, 
τesm = tensão de esmagamento [MPa]; 
F = força de esmagamento (mesma de cisalhamento) [N]; 
e = espessura da chapa [mm]; 
Ø = diâmetro do parafuso [mm]. 
Nas juntas rebitadas, além do diâmetro do rebite, temos que determinar uma 
distância mínima entre os centros dos rebites e a extremidade da chapa, para que os 
esforços cisalhantes sejam suportados. Desta forma deve ser satisfeita a condição 
de que a resistência oferecida pelas duas áreas cisalhadas deve ser no mínimo igual 
a área de seção transversal do rebite. Como o esforço cortante sobre a chapa é o 
mesmo sobre o rebite, temos: 
FRebite=Fchapa 
 
τRebite . ARebite = τchapa . Achapa 
 
ebChapabite ..2.)4/..( 2Re τφpiτ = 
 
e
b
Chapa
bite
8
.
2
Re φpi
τ
τ
×=
 
 
Onde, 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
21 
 
 
b = distância do centro do rebite à extremidade da chapa [mm]; 
Ø = diâmetro do rebite [mm]; 
e = espessura da chapa [mm]; 
τRebite = tensão no rebite (admissível) [MPa]; 
τChapa = tensão na chapa (admissível) [MPa]. 
 
EXEMPLO: 
Calcular o diâmetro do rebite para o caso de cisalhamento simples com uma carga F 
= 2 kN. O material do rebite e da chapa é aço ABNT 1020 LQ. Considere Sg = 4. A 
seguir, calcule a tensão de esmagamento e a distância 50 mínima do centro do 
rebite até a extremidade da chapa para ambos os casos. Espessura da chapa = 7 
mm. 
 
a) Tensão de escoamento por cisalhamento; 
τe = 0,6 σe 
τe = 0,6 . 210 = 126 MPa 
 
b) Tensão admissível; 
τadm = τe / 4 = 31,5 MPa 
 
c) Área da seção do rebite; 
4A = 2000 / 31,5 
A = 15,9 mm² 
 
d) Diâmetro do rebite; 
15,9 = . ز / 4 
Ø = 4,5 mm 
 
e) Tensão de esmagamento; 
σesm = 2000 / 7 . 4,5 
σesm = 63,5 MPa 
σesm > σadm 
Como σesm deu maior que a σadm (210 / 4 = 52,5 MPa), deve-se 
redimensionar o diâmetro do rebite. 
 
52,5 = 2000 / 7 . Ø 
Ø = 5,4 mm 
 
f) Distância mínima centro do rebite até extremidade da chapa. 
b = 1 . ( .ز / 8 .e) 
b = 1,6 mm 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
22 
 
EXERCÍCIOS 
1 - Determinar o diâmetro do pino submetido a força cortante de 1,2 kN, sendo Aço 
ABNT 1010 LQ e Sg = 2. 
 
 
 2 - Calcular o diâmetro do pino submetido a corte duplo, por uma carga de 1,2 
kN, sendo Aço ABNT 1010 LQ e Sg = 2. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
23 
 
CAPÍTULO 4 
 
4 Pinos Cavilhas e Contra-pinos 
 
O que são pinos, cavilhas e cupilhas? Como e quando são usados? Para que 
servem? 
Os pinos e cavilhas tem a finalidade de alinhar ou fixar os elementos de máquinas, 
permitindo uniões mecânicas, ou seja, uniões em que se juntam duas ou mais 
peças, estabelecendo, assim, conexão entre elas. 
 
As cavilhas, também, são chamadas pinos estriados, pinos entalhados, pinos 
ranhurados ou, ainda, rebite entalhado. A diferenciação entre pinos e cavilhas leva 
em conta o formato dos elementos e suas aplicações. 
 
Pinos e cavilhas se diferenciam pelos seguintes fatores: 
• Utilização 
• Forma 
• Tolerância de medidas 
• Acabamento superficial 
• Material Tratamento térmico 
 
4.1 Pinos 
Os pinos são usados em junções resistentes a vibrações. Há vários tipos de pino, 
segundo sua função. 
 
 
TIPO FUNÇÃO 
1. Pino Cônico Ação de Centragem. 
2. Pino Cônico com 
Haste Roscada 
A ação de retirada do pino de furos cegos é facilitado por 
um simples aperto da porca 
3. Pino Cilíndrico Requer um furo de tolerância rigorosas e é utilizados 
quando são aplicadas as forças cortantes. 
4. Pino Elástico ou 
pino tubular partido. 
Apresenta elevada resistência ao corte por ser assentado 
Em furos com variação de diâmetros consideráveis 
5. Pino de guia Serve para alinhar elementos de máquinas. A distância 
entre os pinos deve ser bem calculada para evitar o risco 
de ruptura. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
24 
 
Para especificar pinos e cavilhas deve-se levar em conta seu diâmetro nominal, seu 
comprimento e função do pino, indicada pela respectiva norma. 
 
4.2 Cavilha 
 
 
A cavilha é uma peça cilíndrica, fabricada em aço, cuja superfície externa recebe 
três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes 
determinam os tipos de cavilha. Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por 
broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado. 
 
 
 
Classificação de cavilhas 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
25 
 
Segue uma tabela de classificação de cavilhas segundo tipos, normas e utilização. 
 
 
4.3 Cupilha ou Contra-pino 
Cupilha é um arame de secção semi-circular, dobrado de modo a formar um corpo 
cilíndrico e uma cabeça. 
 
 
Contra-pinos Especiais 
Para eletrificação, isoladores e ferragens. Fabricados em aço (ferro), cobre,latão, 
alumínio e aço inox. São confeccionados conforme desenho ou amostra. 
 
Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
26 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
27 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
28 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
29 
 
 
 CAPÍTULO 5 
 
5 Parafusos 
O parafuso é uma peça formada por um corpo cilíndrico roscado e uma cabeça, que 
pode ter várias formas. 
 
 
Historia do parafuso 
Na antiguidade, o matemático grego Archytas of Tarentum (428 - 350 aC.) foi 
responsável pela invenção do parafuso. No 1o século aC., os parafusos de madeira 
foram usados em todo o mundo Mediterrâneo em dispositivos como prensas de óleo 
e de vinho. Arquimedes ( 287 AC – 212 AC) desenvolveu o princípio da rosca e 
utilizou-o para a construção de dispositivos para a elevação de água na irrigação. Os 
romanos aplicaram o princípio de Arquimedes para conduzir material em minas. 
Também existem evidências de que componentes parafusados foram aplicados em 
instrumentos cirúrgicos em 79 AC. Os parafusos de metal só apareceram na Europa 
a partir do ano de 1400. O primeiro documento impresso sobre parafusos consta 
num livro do começo do século XV. Mais tarde, no mesmo século, Johann 
Gutenberg incluiu parafusos entre os fixadores na sua impressora. Os cadernos de 
Leonardo Da Vinci, do fim do século XV e começo do século XVI, incluem vários 
desenhos de máquinas para fabricar parafusos, mas a primeira máquina concreta 
para este propósito foi inventada em 1568 por Jacques Besson, um matemático 
francês. Pelos fins do século XVII, os parafusos já eram componentes comuns nas 
armas de fogo. O britânico Henry Maudslay patenteou o parafuso de fenda em 1797; 
um dispositivo similar foi patenteado por David Wilkinson nos Estados Unidos no ano 
seguinte. Na atualidade o parafuso esta presente em praticamente todos os 
aparelhos e estruturas construídos pelo homem. 
 
A padronização 
A capacidade de fazer roscas uniformes não foi suficiente para garantir a 
uniformidade, visto que cada fabricante preferia ter seu próprio padrão. Era 
necessário definir padrões nacionais e internacionais. Na Inglaterra o próprio passo 
significativo neste sentido ocorreu em 1841, quando Joseph Whitworth apresentou 
ao Instituto dos engenheiros civis seu trabalho "Um sistema uniforme de roscas de 
parafusos". 
Whitworth propôs que para parafusos de certas dimensões as roscas deveriam ser 
iguais em passo, profundidade e forma. Ele recomendou um ângulo de 55 graus 
entre um lado do fio de rosca e outro. O número de fios por polegada deveria ser 
especificado para cada diâmetro de parafuso. A rosca devia ser arredondada na 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
30 
 
crista e no vale em 1/6 de profundidade. Em 1881 o sistema de Whitworth já tinha 
sido adotado como padrão britânico. 
Nos EUA o movimento para padronização começou em 1864. William Sellers, um 
montador de ferramentas de máquinas na Filadélfia, persuadiu o Instituto Franklin 
daquela cidade a reunir um comitê que procuraria estabelecer padrões nacionais. 
Sellers tinha várias objeções ao sistema de Whitworth. Dizendo que o ângulo de 
corte de 55 graus era difícil de aferir, argumentava que 60 graus era o ideal e que 
resultaria em roscas mais resistentes. Ele também achava que o padrão de 
arredondamento da rosca de Whitworth resultava num encaixe incerto entre 
parafuso e porca resultando roscas mais frágeis, ele propôs roscas com cristas e 
vales planos. 
O Instituto Franklin acabou por adotar o sistema Sellers recomendando-o como 
padrão nacional onde roscas de parafusos devem ser feitos de lados planos com 
ângulo entre eles de 60 graus, tendo uma superfície plana no topo e no fundo igual a 
1/8 do passo. Pelo fim do século o sistema de Sellers já era padrão para os EUA e 
boa parte da Europa. 
A incompatibilidade dos sistemas Whitworth e Sellres trouxe dificuldades nas 1ª e 2ª 
Guerras mundiais, quando as forças armadas americanas e britânicas precisavam 
de peças intercambiáveis. Desde 1918 e continuando até 1948, os dois países os 
dois países estudaram as formas para reconciliar os sistemas. Numa conferencia em 
Washington em 1948, os EUA, Canadá e Grã-Bretanha adotaram o sistema 
unificado que incorpora aspectos do sistema Whitworth e Sellers. O papel principal 
na padronização das roscas de parafusos em polegada foi do Instituto Industrial de 
Fixadores, constituído pelos maiores produtores de fixadores da América do Norte. 
No mesmo ano a Organização Internacional para a Padronização (ISO) iniciou um 
trabalho para estabelecer um sistema padrão de rosca de parafuso que pudesse ser 
aplicado mundialmente. Quando o trabalho terminou em 1964 e foi adotado numa 
conferência internacional em Nova Deli, consistia em dois sistemas: O sistema ISO 
polegada (ISO Inch Screw Thread System) o mesmo que sistema unificado e o 
sistema ISO métrico (ISO Metric Screw Thread System), que era uma nova fórmula 
para substituir os diversos sistemas métricos nacionais. 
Com base no argumento de que os fixadores feitos de acordo com o sistema métrico 
eram inferiores aos feitos de acordo com a norma ISO polegada, o Instituto de 
Fixadores Industriais recomendou em 1970 que um sistema métrico mais 
aperfeiçoado fosse desenvolvido. Em 1971 o grupo propôs o Sistema Métrico Ótimo 
(Optimum Metric Fastener System). Entre outras coisas, o plano previa um perfil 
baseado no formato que tornou-se padrão para fixadores aeroespaciais e fixadores 
com melhor resistência à fadiga. A proposta levou a um sistema similar que agora é 
o padrão métrico internacional:o sistema ANSI/ISO (ANSI: American National 
Standards Institute). 
Várias outras organizações se preocupam com padrões de fixadores, 
freqüentemente especificando quais são os fixadores padronizados mais 
apropriados para uma determinada indústria. Nos EUA essas organizações incluem 
a American Society for Testing and Materials (ASTM), a American National 
Standards Institute (ANSI), a Society of Automotive Engeneers (SAE) e outros. 
Tomados em conjunto, suas atividades incluem por volta de 8000 padrões para 
fixadores, que cobrem assuntos como: material, configuração, dimensões, 
tolerâncias e características mecânicas. Se forem incluídos os fixadores especiais, 
os diversos acabamentos e revestimentos superficiais junto de todas as 
combinações de diâmetros e comprimentos, o total de itens na área de fixadores 
supera os dois milhões. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
31 
 
Todo parafuso tem rosca de diversos tipos. Para você compreender melhor a noção 
de parafuso e as suas funções, vamos, antes, conhecer roscas. 
 
5.1 Roscas 
 
Rosca é um conjunto de filetes em torno de uma superfície cilíndrica. 
 
 
As roscas podem ser internas ou externas. As roscas internas encontram-se no 
interior das porcas. As roscas externas se localizam no corpo dos parafusos. 
 
 
 As roscas permitem a união e desmontagem de peças. 
 
 
Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre uniformes, dão 
nome às roscas e condicionam sua aplicação. 
 
5.2 Perfil da rosca (secção do filete) 
 
Triangular 
É o mais comum. Utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos. 
 
 
 
Trapezoidal 
Empregado em órgãos de comando das máquinas operatrizes (para transmissão de 
movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar(balancins mecânicos). 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
32 
 
 
 
 
Redondo 
Emprego em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes 
esforços, geralmente em componentes ferroviários. É empregado também em 
lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem. 
 
 Dente de serra 
Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, 
macacos, pinças para tornos e fresadoras). 
 
Quadrado 
Quase em desuso, mas ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e 
grandes esforços (morsas). 
 
 
Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas 
ainda podem ser direita e esquerda. Portanto, as roscas podem ter dois sentidos: à 
direita ou à esquerda. 
 
Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda, conforme 
a figura. 
 
 
 
 
 
 
 
Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita, conforme 
a figura. 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
33 
 
5.3 Nomenclatura da rosca 
 
Independentemente da sua aplicação, as roscas tém os mesmos elementos, 
variando apenas os formatos e dimensões. 
 
 
P = passo (em mm) i = ângulo da hélice 
d = diâmetro externo c = crista 
d1 = diâmetro interno D = diâmetro do fundo da porca 
d2 = diâmetro do flanco D1 = diâmetro do furo da porca 
a = ângulo do filete h1 = altura do filete da porca 
f = fundo do filete h = altura do filete do parafuso 
 
Roscas triangulares 
 
As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil, em três tipos: 
• Rosca métrica 
• Rosca whitworth 
• Rosca americana 
 
Para nosso estudo, vamos detalhar apenas dois tipos: a métrica e a whitworth. 
 
Rosca métrica ISO normal e rosca métrica ISO fina NBR 9527. 
ângulo do perfil da rosca: 
 
a = 60º. 
Diâmetro menor do parafuso 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
34 
 
(Ø do núcleo): 
d1 = d - 1,2268P. 
Diâmetro efetivo do parafuso 
(Ø médio): 
d2 = D2 = d - 0,6495P. 
Folga entre a raiz do filete da 
porca e a crista do filete do 
parafuso: 
f = 0,045P. 
 
Diâmetro maior da porca: 
D = d + 2f: 
Diâmetro menor da porca (Ø furo): 
D1 = d - 1,0825P; 
Diâmetro efetivo da porca (Ø médio): 
D2 = d2. 
Altura do filete do parafuso: 
he = 0,61343P. 
Raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso: 
rre = 0,14434P. 
Raio de arredondamento da raiz do filete da porca: 
rri = 0,063P. 
 
A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maior número de filetes 
do que a rosca normal. Permite melhor fixação da rosca, evitando afrouxamento do 
parafuso, em caso de vibração de máquinas. 
Exemplo: em veículos. 
 
Rosca Whitworth normal - BSW e rosca Whitworth fina - BSF 
 
 
Fórmulas: 
a = 55º 
P = 1” / no de fios 
hi = he = 0,6403P 
rri = rre = 0,1373P 
d = D 
d1 = d - 2he 
D2= d2 = d - he 
 
A fórmula para confecção das roscas Whitworth normal e fina é a mesma. Apenas 
variam os números de filetes por polegada. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
35 
 
 
 
5.4 Introdução de Parafusos 
 
Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de 
peças, isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente, bastando 
apertar e desapertar os parafusos que as mantém unidas. 
 
As cabeças dos parafusos, por sua vez, podem ser: 
� sextavadas - predominantes em construção de máquinas; 
� de Fenda (cabeça escariada); 
� de sextavado interno (Allen). 
 
As principais vantagens dos parafusos São: 
- Baixo custo; 
- Facilidades de montagem e desmontagem; 
 
5.5 Fabricação 
 
Parafusos podem ser fabricados: 
• por conformação plástica: prensagem ou rolagem, 
• por usinagem: torneamento ou fresamento. 
 
Numa montagem por parafuso, podemos ter como elementos: 
• O próprio parafuso; 
• A porca; 
• Hastes dotadas de roscas - fusos; 
• Arruelas, 
• Dispositivos de segurança. 
 
As cabeças dos parafusos, por sua vez, podem ser 
• Sextavadas - predominantes em construção de máquinas; 
• Fenda (cabeça escariada), 
• Sextavado interno (Allen). 
 
As principais vantagens dos parafusos São: 
• Baixo custo; 
• Facilidades de montagem e desmontagem; 
 
As principais aplicações dos parafusos são: 
• Parafusos de fixação em uniões desmontáveis; 
• Parafusos obturadores para tapar orifícios; 
• Parafusos de transmissão de forças; 
• Parafusos de movimento para transformar movimentos retilíneo em rotativos e 
vice-versa. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
36 
 
As principais desvantagens nos parafusos de fixação são: 
• Possibilidade de ocorrer desaperto durante o funcionamento do equipamento. 
• Baixo rendimento de transmissão e o elevado desgaste dos flancos das 
roscas. 
5.6 Perigos nas uniões parafusadas 
Alguns perigos característicos das uniões parafusadas devem ser conhecidos e 
trabalhados quando se utiliza este tipo de união. São eles: 
• incerteza sobre grandeza das forças externas - aumentar o coeficiente de 
segurança; 
• aperto inconveniente do parafuso - excessivo ou insuficiente; 
• não uniformidade de aperto para uniões com vários parafusos - controle do 
torque através de torquímetro ou controle da tensão através de micrômetro; 
• apoio unilateral do parafuso, gerando tensões de flexão; 
• perda de protensão, por dilatação térmica ou deformação plástica; 
• solicitações adicionais devido a choques; 
• auto-afrouxamento devido a trepidações; 
• corrosão química e eletrolítica; 
• desgaste da rosca de movimento, 
• fratura por fadiga (geralmente na seção transversal do primeiro filete 
carregado). 
 
Que fatores influenciam a escolha de parafusos? 
• Função; 
• Propriedades; 
• Método de montagem; 
• Qualidade; 
• Garantia; 
• Custo de aplicação. 
 
Como é que eu devo especificar um parafuso? 
A especificação exata de um parafuso consiste em: 
• São usadas as dimensões genérica standard, DIN para métrico; BS916 para 
polegadas; 
• Cabeça e tipo de fenda quando exista; 
• Tipo de rosca; 
• Diâmetro do parafuso ou peça; 
• Comprimento do parafuso. (geralmente deste a cabeça à ponta); 
• Qualidade de aço e resistência; 
• Acabamento - tratamento galvânico. 
 
Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de 
acionamento. 
 
 
Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
37 
 
 
O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou 
parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há 
parafusos sem cabeça. 
 
Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato 
da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças, determinadas pela função dos 
parafusos, permite classificá -los em quatro grandes grupos: parafusos passantes, 
parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros. 
 
5.7 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. Os parafusos passantes 
apresentam-se com cabeça ou sem cabeça. 
 
 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. JoãoPaulo Barbosa, M.Sc. 
 
38 
 
5.8 Parafusos não -passantes 
 
São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo 
roscado, feito numa das peças a ser unida. 
 
 
5.9 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. Os parafusos de pressão podem 
apresentar cabeça ou não. 
 
 
5.10 Parafusos prisioneiros 
 
São parafusos sem cabeça 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 o outro anti-horário. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
39 
 
Vimos uma classificação de parafusos quanto à função que eles exercem. Veremos, 
a seguir, alguns tipos de parafusos. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
40 
 
Segue um quadro síntese com características da cabeça, do corpo, das pontas e 
com indicação dos dispositivos de atarraxamento. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
41 
 
Ao unir peças com parafusos, o profissional precisa levar em consideração quatro 
fatores de extrema importância: 
• Profundidade do furo broqueado; 
• Profundidade do furo roscado; 
• Comprimento útil de penetração do parafuso 
• Diâmetro do furo passante. 
 
Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir. 
 
 
Ø - diâmetro do furo broqueado 
d - diâmetro da rosca 
A - profundidade do furo broqueado 
B - profundidade da parte roscada 
C - comprimento de penetração do parafuso 
d1 - diâmetro do furo passante 
 
 
 
A classificação geral dos parafusos é quanto à função que eles exercem e alguns 
fatores a serem considerados na união de peças. Alguns tipos de parafusos 
bastante usados em mecânica. 
 
Parafuso de cabeça sextavada 
As medidas das partes dos parafusos são proporcionais ao diâmetro do seu corpo. 
Em desenho técnico, esse parafuso é representado da seguinte forma: 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
42 
 
d = diâmetro do parafuso; 
k = altura da cabeça (0,7 d); 
s = medida entre as faces paralelas do sextavado (1,7 d); 
e = distância entre os vértices do sextavado (2 d); 
L = comprimento útil (medidas padronizadas); 
b = comprimento da rosca (medidas padronizadas); 
R= raio de arredondamento da extremidade do corpo do parafuso. 
 
Aplicação 
Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um 
forte aperto da chave de boca ou estria. Esse parafuso pode ser usado com ou sem 
rosca. 
Quando usado sem rosca, o rosqueamento é feito na peça. 
 
 
Parafusos com sextavado interno / Parafuso Allen 
 
O parafuso Allen é fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um 
tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na 
cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada. Para o aperto, utilizase uma 
chave especial: a chave Allen. Os parafusos Allen são utilizados sem porcas e suas 
cabeças são encaixadas num rebaixo na peça fixada. 
 
De cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen). Em desenho técnico, este tipo 
de parafuso é representado na seguinte forma: 
 
 
onde: 
A = d = altura da cabeça do parafuso; 
e = 1,5 d = diâmetro da cabeça; 
t = 0,6 d = profundidade do encaixe da chave; 
s = 0,8 d = medida do sextavado interno; 
d = diâmetro do parafuso. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
43 
 
Aplicação 
Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado para travar elementos de máquinas. Por 
ser um elemento utilizado para travar elementos de máquinas, esses parafusos são 
fabricados com diversos tipos de pontas, de acordo com sua utilização. Veja a 
seguir: 
 
As medidas dos parafusos com sextavado interno com e sem cabeça e o alojamento 
da cabeça, são especificadas na tabela, a seguir. Essa medidas variam de acordo 
com o diâmetro (d). 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
44 
 
Parafusos de cabeça com fenda 
De cabeça escareada chata com fenda. Em desenho técnico, a representação é a 
seguinte: 
 
onde: 
· diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; 
· largura da fenda = 0,18 d; 
· profundidade da fenda = 0,29 d; 
· medida do ângulo do escareado = 90º 
 
Aplicação 
São fabricados em aço, aço inoxidável, inox, cobre, latão, etc. Esse tipo de parafuso 
é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a 
cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça. 
 
De cabeça redonda com fenda 
Em desenhos técnico, a representação È feita como mostra a figura. 
 
onde: 
diâmetro da cabeça do parafuso = 1,9 d; 
raio da circunferência da cabeça = d; 
largura da fenda = 0,18 d; 
profundidade da fenda = 0,36 d. 
 
Aplicação 
Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem 
grandes esforços. Possibilita melhor acabamento na superfície. São fabricados em 
aço, cobre e ligas, como latão. 
 
De cabeça cilíndrica boleada com fenda 
Em desenho técnico, a representação é feita como mostra a figura. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
45 
 
onde: 
diâmetro da cabeça do parafuso = 1,7 d; 
raio da cabeça = 1,4 d; 
comprimento da parte cilíndrica da cabeça = 0,66 d; 
largura da fenda = 0,18 d; 
profundidade da fenda = 0,44 d. 
 
Aplicação 
São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer 
um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom 
acabamento na superfície dos componentes. Trata-se de um parafuso cuja cabeça é 
mais resistente do que as outras de sua classe. São fabricados em aço, cobre e 
ligas, como latão. 
 
De cabeça escareada boleada com fenda 
 
onde: 
diâmetro da cabeça do parafuso = 2 d; 
raio da cabeça do parafuso = 2 d; 
largura da fenda = 0,18 d; 
profundidade da fenda = 0,5 d. 
 
Aplicação 
São geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e 
quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento. 
Permitem um bom acabamento na superfície. São fabricados em aço, cobre e ligas 
como latão. 
 
Parafuso auto-atarraxante 
O parafuso auto-atarraxante tem rosca de passo largo em um corpo cônico e é 
fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes 
longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças 
têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas simples ou em 
cruz (tipo Phillips). 
Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca, 
pois corta a rosca no material a que é preso. Sua utilização principal é na montagem 
de peças feitas de folhas de metal de pequena espessura, peças fundidas macias e 
plásticas. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
46 
 
Parafuso para pequenas montagens 
Parafusos para pequenas montagens apresentam vários tipos de roscas e cabeças 
e são utilizados para metal, madeira e plásticos. 
 
 
 
Parafusos com rosca soberba paramadeira 
São vários os tipos de parafusos para madeira. Apresentamos, em seguida, os 
diferentes tipos e os cálculos para dimensionamento dos detalhes da cabeça. 
 
 
Aplicação 
Esse tipo de parafuso também é utilizado com auxílio de buchas plásticas. O 
conjunto, parafuso-bucha é aplicado na fixação de elementos em bases de 
alvenaria. Quanto à escolha do tipo de cabeça a ser utilizado, leva-se em 
consideração a natureza da união a ser feita. São fabricados em aço e tratados 
superficialmente para evitar efeitos oxidantes de agentes naturais. 
 
5.11 Dimensionamento dos parafusos 
 
Tração no Parafuso 
admd
P
σ
pi
σ ≤== 2
1
maxmax
.
4.
S
P
; 
adm
Pd
σpi .
.4 max
1 =
 
σadm ≅ 0,6 . σe, para carregamento estático; 
σadm ≅ 1,4 . σA, para carregamento pulsante; 
σadm ≅ 0,7 . σA, para carregamento alternado. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
47 
 
Cortante no parafuso 
Apesar de ser regra de projeto garantir que o parafuso não trabalhe submetido à 
força cortante, pode-se calcular esta solicitação da forma: 
admd
P
τ
pi
τ ≤== 2
1.
4.
S
P
; 
adm
Pd
τpi .
.4
1 = . 
 
Designação de Parafusos: 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
48 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
49 
 
CAPÍTULO 6 
 
6 Porcas 
 
Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica, com um 
furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. Em conjunto 
com um parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças. 
A porca está sempre ligada a um parafuso. A parte externa tem vários formatos para 
atender a diversos tipos de aplicação. Assim, existem porcas que servem tanto como 
elementos de fixação como de transmissão. 
 
 
Material de fabricação 
As porcas são fabricadas de diversos materiais: aço, bronze, latão, alumínio, 
plástico. Há casos especiais em que as porcas recebem banhos de galvanização, 
zincagem e bicromatização para protegê-las contra oxidação 
 
Tipos de rosca 
O perfil da rosca varia de acordo com o tipo de aplicação que se deseja. As porcas 
usadas para fixação geralmente tem roscas com perfil triangular. 
 
As porcas para transmissão de movimentos tem roscas com perfis quadrados, 
trapezoidais, redondo e dente de serra. 
 
6.1 Tipos de porca 
Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e 
recartilhada baixa. 
 
Porcas Sextavadas 
Utilizadas para segurar a carga no sistema / tirante pela proteção ou ajuste 
determinados no projeto. Usos diversos, em automóveis, residências e indústrias. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
50 
 
Porcas Quadradas 
Usos diversos, em automóveis, residências e indústrias. 
 
 
Porcas Recartilhadas 
Para aperto manual são mais usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e 
recartilhada baixa. 
 
 
Porca borboleta 
A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto 
manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado 
quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e frequentes. 
 
 
Porca cega (ou remate) 
As porcas cega baixa e cega alta, além de propiciarem boa fixação, deixam as peças 
unidas com melhor aspecto. Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo 
rosqueado é encoberta, ocultando a ponta do parafuso. A porca cega pode ser feita 
de aço ou latão, é geralmente cromada e possibilita um acabamento de boa 
aparência. 
 
Para ajuste axial (eixos de máquinas), são usadas as seguintes porcas: 
 
Porcas auto travante ou Parlok 
Essa porca possui nylon em seu interior, que trava a porca no parafuso. 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
51 
 
Porca Castelo 
A porca castelo é uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois 
a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa 
ser passada para travar a porca. 
 
 
 
 
Observe a aplicação da porca sextavada chata. 
 
Porcas rápidas 
Para montagem de chapas em locais de difícil acesso, podemos utilizar as porcas: 
 
 
 
 
 
 
Porca rápida Porca rápida Dobrada 
 
 
Porcas de fendas 
 
Características das porcas de fendas: 
A baixa deformação da rosca do elemento macho permite reutilizar diversas vezes 
os elementos de fixação; 
Bom comportamento quanto à resistência à vibração; 
Excelente comportamento às variações de temperatura; 
Nenhuma agressão nem marcação na superfície de apoio da porca sobre a peça. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
52 
 
Fenda Simples 
O principio de auto-travamento da porca fenda simples consistes em comprimir os 
flancos de alguns filetes de rosca do elementos macho sobre seus setores. Este 
princípio é obtido executando-se uma fenda calibrada na parte central do hexágono 
da porca, que é amassada sob uma carga específica. Na montagem, a porca retorna 
à sua forma primitiva, gerando uma pressão sobre os filetes de rosca e que cria um 
torque de travamento constante e independente do aperto. 
 
 
Fenda Dupla 
Principio de funcionamento: O auto travamento da porca de fenda dupla consiste em 
comprimir os flancos de alguns filetes de rosca do elemento macho sobre dois dos 
seus setores, em planos diferentes e deslocados a 180º. Esse princípio é obtido 
executando-se duas fendas calibradas na gola superior da porca, que são amassada 
sob carga específica. Para obter uma montagem correta, pé fundamental que o 
elemento macho exceda a porca em pelo menos dois filetes da rosca. 
 
 
 
Outros tipos de porcas 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
53 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
54 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
55 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
56 
 
CAPÍTULO 7 
 
7 Arruelas 
 
A maioria dos conjuntos mecânicos apresenta elementos de fixação. Onde quer que 
se usem esses elementos, seja em máquinas ou em veículos automotivos, existe o 
perigo de se produzir, em virtude das vibrações, um afrouxamento imprevisto no 
aperto do parafuso. Para evitar esse inconveniente utilizamos um elemento de 
máquina chamado arruela. 
 
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. 
 
 
7.1 Tipos de arruela 
Existem vários tipos de arruela: lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de 
travamento com orelha e arruela para perfilados. Para cada tipo de trabalho, existe 
um tipo ideal de arruela. 
 
Arruela lisa 
Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de 
melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa por não ter elemento de trava, é 
utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações. 
 
 
7.1.1 Arruela de pressão 
A arruela de pressão é utilizada na montagemde conjuntos mecânicos, submetidos 
a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, 
como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca. É, ainda, 
muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura 
(automóveis, prensas etc.). 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
57 
 
Arruela dentada 
Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com 
pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de 
refrigeração etc. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes 
inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam 
na cabeça do parafuso. 
 
 
Arruela serrilhada 
A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. 
Apenas suporta esforços um pouco maiores. É usada nos mesmos tipos de trabalho 
que a arruela dentada. 
 
 
Arruela ondulada 
A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para 
superfíciespintadas, evitando danificação do acabamento. É adequada 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. 
 
 
Arruela para perfilados 
É uma arruela muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em 
ângulo. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os 
ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
58 
 
Os tipos de arruelas mais usados são os vistos até aqui. Porém, existem outros tipos 
menos utilizados: 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
59 
 
CAPÍTULO 8 
 
8 Anéis elásticos 
O anel elástico é um elemento usado em eixos ou furos, tendo como principais 
funções: 
• Evitar deslocamento axial de peças ou componentes. 
• Posicionar ou limitar o curso de uma peça ou conjunto deslizante sobre o 
eixo. 
 
Deslocamento axial é o movimento no sentido longitudinal do eixo 
 
Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou 
de segurança. 
 
 
8.1 Instalação dos Anéis Elásticos 
Anéis elásticos são instalados sempre com as bordas chanfradas (laminadas) 
voltadas para a peça que está limitando. Dessa forma, a pressão sobre o anel 
elástico será exercida na área onde a borda do anel está paralela à parede da 
canaleta. Se instalar incorretamente, o anel elástico exercerá pressão sobre as 
bordas chanfradas ou laminadas que podem comprimir o anel elástico e com a 
possibilidade de desalojá-lo da canaleta. 
 
8.2 Material de fabricação e forma 
Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal 
circular construído conforme normalização. 
 
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 1 000 mm. Trabalha externamente: 
• Norma DIN 471. 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
60 
 
Aplicação: para furos com diâmetro entre 9,5 e 1 000 mm. Trabalha internamente 
• Norma DIN 472. 
 
 
 Aplicação: para eixos com diâmetro entre 8 e 24 mm. Trabalha externamente 
· Norma DIN 6799. 
 
 
 
Aplicação: para eixos com diâmetro entre 4 e 390 mm para rolamentos. 
 
 
Anéis de secção circular · Aplicação: para pequenos esforços axiais. 
 
 
 
Tendo em vista facilitar a escolha e seleção dos anéis em função dos tipos de 
trabalho ou operação, existem tabelas padronizadas de anéis, como as que seguem. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
61 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
62 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
63 
 
Na utilização dos anéis, alguns pontos importantes devem ser observados: 
• A dureza do anel deve ser adequada aos elementos que trabalham com ele. 
• Se o anel apresentar alguma falha, pode ser devido a defeitos de fabricação 
ou condições de operação. 
• As condições de operação s„o caracterizadas por meio de vibrações, impacto, 
flexão, alta temperatura ou atrito excessivo. 
• Um projeto pode estar errado: previa, por exemplo, esforços estáticos, mas as 
condições de trabalho geraram esforços dinâmicos, fazendo com que o anel 
apresentasse problemas que dificultaram seu alojamento. 
• A igualdade de pressão em volta da canaleta assegura aderência e 
resistência. 
• O anel nunca deve estar solto, mas alojado no fundo da canaleta, com certa 
pressão. 
• A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações. 
• Em aplicações sujeitas à corrosão, os anéis devem receber tratamento 
anticorrosivo adequado. 
• Dimensionamento correto do anel e do alojamento. 
• Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez. · 
• Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou receba 
esforços exagerados. 
• Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores, quando 
possível. 
• Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou 
arame sem critérios. 
 
Para que esses anéis não sejam montados de forma incorreta, é necessário o uso 
de ferramentas adequadas, no caso, alicates. Vejamos alguns tipos de alicate: 
 
Alicates para anéis externos 
 
 
 
Alicates para anéis internos 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
64 
 
CAPÍTULO 9 
 
9 Chavetas 
 
É um elemento mecânico fabricado em aço. Sua forma, em geral, é retangular ou 
semicircular. A chaveta se interpõe numa cavidade de um eixo e de uma peça. A 
chaveta tem por finalidade ligar dois elementos mecânicos. 
 
 
 
Classificação: 
As chavetas se classificam em: 
• chavetas de cunha; 
• chavetas paralelas; 
• chavetas de disco. 
 
Chavetas de cunha 
As chavetas tem esse nome porque são parecidas com uma cunha. Uma de suas 
faces é inclinada, para facilitar a união de peças. 
 
 
As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos: · chavetas longitudinais; · 
chavetas transversais. 
 
Chavetas longitudinais. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
65 
 
São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc. 
Podem ser com ou sem cabeça e sua montagem e desmontagem é fácil. 
 
 
 
Sua inclinação é de 1:100 e suas medidas principais são definidas quanto a: 
• altura (h); 
• comprimento (L); 
• largura (b). 
 
As chavetas longitudinais podem ser de diversos tipos: encaixada, meia-cana, plana, 
embutida e tangencial. Veremos as características de cada desses tipos. 
 
Chavetas encaixadas 
São muito usadas. Sua forma corresponde àdo tipo mais simples de chaveta de 
cunha. Para possibilitar seu emprego, o rasgo do eixo é sempre mais comprido que 
a chaveta. 
 
 
Chaveta meia-cana 
Sua base é côncava (com o mesmo raio do eixo). Sua inclinação é de 1:100, com ou 
sem cabeça. Não é necessário rasgo na ·árvore, pois a chaveta transmite o 
movimento por efeito do atrito. Desta forma, quando o esforço no elemento 
conduzido for muito grande, a chaveta desliza sobre a árvore. 
 
 
Chaveta plana 
Sua forma é similarà da chaveta encaixada, porém, para sua montagem não se 
abre rasgo no eixo. É feito um rebaixo plano. 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
66 
 
Chavetas embutidas 
Essas chavetas tem os extremos arredondados, conforme se observa na vista 
superior ao lado. O rasgo para seu alojamento no eixo possui o mesmo comprimento 
da chaveta. As chavetas embutidas nunca tem cabeça. 
 
 
Chavetas tangenciais 
São formadas por um par de cunhas, colocado em cada rasgo. São sempre 
utilizadas duas chavetas, e os rasgos são posicionados a 120º. Transmitem fortes 
cargas e são utilizadas, sobretudo, quando o eixo está submetido a mudança de 
carga ou golpes. 
 
 
Chavetas transversais 
São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos 
alternativos. 
 
 
 Quando as chavetas transversais são empregadas em uniões permanentes, sua 
inclinação varia entre 1:25 e 1:50. Se a união se submete a montagem e 
desmontagem frequentes, a inclinação pode ser de 1:6 a 1:15. 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
67 
 
 
Chavetas paralelas ou lingüetas 
Essas chavetas tem as faces paralelas, portanto, não tem inclinação. A transmissão 
do movimento È feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da 
chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do 
rasgo do elemento conduzido. 
 
 
As chavetas paralelas não possuem cabeça. Quanto à forma de seus extremos, eles 
podem ser retos ou arredondados. Podem, ainda, ter parafusos para fixarem a 
chaveta ao eixo. 
 
 
Chaveta de disco ou meia-lua (tipo woodruff) 
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. 
 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
68 
 
Tolerâncias para chavetas 
O ajuste da chaveta deve ser feito em função das características do trabalho. A 
figura mostra os três tipos mais comuns de ajustes e tolerâncias para chavetas e 
rasgos. 
 
 
 Dimensionamento das chavetas 
 
Será calculada da mesma forma que rebites e pinos, com a diferença que sua área 
não será circular. O primeiro passo é encontrar a força cisalhante, que será torque 
(momento torçor) dividido pelo raio do eixo. Depois é só aplicar a fórmula de tensão 
cisalhante utilizando como área o comprimento vezes a largura. Para verificar a 
tensão de esmagamento, a espessura vezes diâmetro será substituída por 
comprimento vezes altura menos a profundidade do rasgo (chamada de t1, que 
geralmente é ± 60% da altura). Em geral, a chaveta é dimensionada em função do 
eixo por meio de tabela. Mas é sempre correto verificar se tais dimensões suportam 
a força cisalhante e a tensão de esmagamento. 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
69 
 
EXEMPLO 
Calcular a dimensão da chaveta para uma polia (20 mm largura) num eixo com 
diâmetro 20 mm, que transmite um torque de 50 N.m. Considerar Aço ABNT 1020 
LQ, Sg = 2, b = h e t1 = 0,6h. Verificar tensão de esmagamento. 
 
a) Tensão de escoamento por cisalhamento: 
τe = 0,6 τe 
τe = 0,6 . 210 = 126 MPa 
 
b) Tensão admissível: 
τadm = τe / Sg 
τadm = τe / 2 = 63 MPa 
 
c) Força cisalhante que atua na chaveta: 
F = T / distância 
F = 50000 / 10 = 5 kN 
 
d) Área cisalhante: 
A = F / τadm 
b . 20 = 5000 / 63 
b = 3,97 ~ 4 mm 
 
e) Tensão de esmagamento: 
τesm = F / (h - 0,6h) . L 
τesm = 5000 / 0,4 . 4 . 20 = 312,5 MPa 
 
como τadm (210 / 2)= 105 MPa, τesm > τadm. Então, a chaveta deve ser 
redimensionada. 
f) Redimensionamento pela tensão de esmagamento: 
105 = 5000 / (h - 0,6.h) . 20 
h = b = 6 mm 
 
EXERCICIOS 
 1 - Uma engrenagem transmite um torque de 400 N.m. No mesmo eixo da 
engrenagem há uma luva de acoplamento para um motor elétrico com 4 parafusos 
cujos centros estão distantes 6 cm do eixo. O eixo possui diâmetro = 50 mm. 
Calcular a largura da chaveta (comprimento = 6 cm) e o diâmetro dos parafusos, 
considerando aço ABNT 1020 LQ e Sg = 3. Posteriormente, calcular tensão de 
esmagamento para os parafusos (espessura da luva = 12 mm) e chaveta (sendo 
altura = 1,4 vezes a largura e t1 = 60% da altura). Caso a tensão de esmagamento 
seja superior, redimensione os elementos. 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
70 
 
 
 
 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
71 
 
CAPÍTULO 10 
 
10 Elementos de Apoio 
 
Atrito Deslizante Atrito Rolante 
 
 
 
Introdução aos elementos de apoio 
De modo geral, os elementos de apoio consistem de acessórios auxiliares para o 
funcionamento de máquinas. Os elementos de apoio são: buchas, guias, rolamentos 
e mancais. 
Na prática, podemos observar que buchas e mancais são elementos que funcionam 
conjuntamente. Apenas para facilitar o estudo, eles são descritos separadamente. 
Para que você tenha uma visão geral dos assuntos a serem estudados em são 
apresentadas algumas das principais informações relativas aos elementos de apoio. 
 
Guias 
A guia tem a função de manter a direção de uma peça em movimento. Por exemplo, 
numa janela corrediça, seu movimento de abrir e de fechar é feito dentro de trilhos. 
Esses trilhos evitam que o movimento saia da direção. A guia tem a mesma função 
desses trilhos. Numa máquina industrial, como uma serra de fita, a guia assegura a 
direção da trajetória da serra. Geralmente, usa-se mais de uma guia em máquinas. 
Normalmente, se usa um conjunto de guias com perfis variados, que se denomina 
barramento. Existem vários tipos de barramento, conforme a função que ele exerce. 
 
Buchas e Mancais de Deslizamento 
 Com a introdução das rodas de aço manteve-se o problema com atritos. A solução 
encontrada foi a de 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. As buchas podem ser classificadas, quanto ao tipo 
de solicitação, em buchas de fricção radial e de fricção axial. 
 Em determinados trabalhos de usinagem, há a necessidade de furação, ou seja, de 
fazer furos. Para isso È preciso que a ferramenta de furar fique corretamente 
posicionada para que os furos sejam feitos exatamente nos locais marcados. Nesse 
caso, são usadas as buchas-guia para furação e também para alargamento dos 
furos. 
 
Rolamentos e Mancais de Rolamentos 
 Os mancais como as buchas tem a função de servir de suporte a eixos, de modo a 
reduzir o atrito e amortecer choques ou vibrações. Eles podem ser de deslizamento 
ou rolamento. Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada 
num suporte. São usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa 
rotação. 
Elementos de Máquinas – IFES – Campus São Mateus – Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc. 
 
72 
 
CAPÍTULO 11 
 
11 Guias 
A guia é um elemento de máquina que mantém, com certo rigor, a trajetória de 
determinadas peças. Para ficar clara sua descrição, apresentamos, como exemplo, 
a ilustração de uma porta corrediça do box de um banheiro. 
 
 
Tipos 
No caso de se desejar movimento retilíneo, geralmente são usadas guias 
constituídas de peças cilíndricas ou prismáticas. Essas peças deslizam dentro de 
outra peça com forma geométrica semelhante, conforme ilustrações. 
 
 
As guias podem ser abertas ou