Exercicios Complementares Projeto de Elementos de Maquinas

Prévia do material em texto

Exercícios Complementares Projeto de Elementos de Máquinas
Questão 1) Um eixo uniformemente sólido ABCDE é apoiado por dois mancais em A e D, e gira a 1900 rpm. Uma potência de 50 kW é aplicada ao eixo através de uma polia de diâmetro de 560 mm em C. A potência de 30 kW é dissipada pela polia de 280 mm de diâmetro em B, e 20 kW pela polia de 210 mm de diâmetro em E. Cada polia, as duas correias são paralelas e a relação de tração nelas é de 3:1. Determine, apenas o critério de Von Misses, o diâmetro mínimo admissível do eixo se a tensão admissível de projeto é de 200 MPa. (1 ponto)
Assinale resposta correta
17mm
30mm
24mm
35mm
48mm
Questão 2) O eixo da figura está sujeito a uma torção completamente alternada. Ele é usinado a partir de uma barra de aço com dureza igual a 150HB, cuja tensão de ruptura é de 80 MPa. Estime com um fator de segurança igual a 2,5 qual o momento torção que pode ser aplicado sem que ocorra eventual falha por fadiga quando se sabe que a confiabilidade desejada é 99% e a temperatura de trabalho é 70 C.
(1 ponto)
Assinale alternativa correta:
56Nm
88Nm
13,5Nm
22,4Nm
12Nm
Questão 3) O projeto de um eixo de material dúctil sujeito a torção pura é realizado por dois engenheiros, E1 e E2. Ambos projetam o eixo com o mesmo fator de segurança, porém o engenheiro E1 utilizou o critério da máxima tensão cisalhante (Tresca) e o engenheiro E2 utilizou o critério da energia de distorção máxima (Von Mises). Relativamente ao diâmetro do eixo obtido pelo engenheiro E1, o obtido pelo engenheiro E2 é: (1 ponto)
a) idêntico.
b) maior, porque o critério de Von Mises é menos conservativo.
c) maior, porque o critério de Von Mises é mais conservativo.
d) menor, porque o critério de Von Mises é mais conservativo.
e) menor, porque o critério de Von Mises é menos conservativo.
Questão 4) Os esforços de transmissão nas engrenagens, geram o diagrama de momentos fletores apresentado abaixo. Neste diagrama, estão representados os momentos do plano vertical e os momentos do plano horizontal. Sabe-se, ainda, que os esforços de transmissão provocam no eixo um momento de torção de 10 Nm; que os adoçamentos são feitos com uma relação r/d igual a 0,1 e que a relação entre diâmetros nas mudanças de seção D/d deve ser igual a 1,25. Determinar, o coeficiente de segurança na seção onde está encostado o rolamento da direita (seção B) para um diâmetro de 14 mm. (1 ponto)
Dados: Resistência à tração = 600MPa; 
Limite de escoamento = 400 MPa; 
Snreal = 150 MPa
Assinale a alternativa que mais se aproxima da resposta.
4,3
2,5
1,2
Zero
6,3
Questão 5) O eixo maciço da figura, com diâmetro de 31 mm, é construído com um material que possui limite de resistência de 1000MPa e limite de escoamento 800MPa. Sabe-se que este eixo teve sua superfície retificada e ficou com acabamento espelhado. Determine o fator de segurança para a região onde está o entalhe. Considere confiabilidade de 99% e temperatura de trabalho ambiente. (1 ponto)
Assinale a resposta correta:
4,1
3,7
9,1
1,9
5,2
Questão 6) A análise das tensões atuantes no ponto P da superfície de um eixo solicitado por torção pura, em relação aos sistemas de referência xy e x’y’, mostrados na figura abaixo, estabelece que a (1 ponto)
a) deformação x é máxima, porque x é uma direção principal. 
b) deformação angular xy é nula, porque x e y são direções principais. 
c) tensão normal σx’ é máxima, porque x’ é uma direção principal. 
d) tensão cisalhante τx’y’ é máxima, porque x’ e y’ são direções principais. 
e) deformação y’ é nula, porque x’ e y’ não são direções principais. X
Questões 7) A viga em balanço da figura é feita com uma barra redonda de diâmetro 60 mm. Considerando as forças aplicadas determinar as tensões combinadas atuantes no elemento “A” representado na figura.
Considerando material dúctil, para um fator de segurança igual a 5, qual deve ser a mínima tensão de escoamento do material pela Teoria de Tresca? (2 pontos)
Dados:
Cisalhamento na Flexão (Força Cortante): 
Módulo de Resistência a Flexão: 
Módulo de Resistência a Torção: 
Tensões Principais: 
Tensão de Cisalhamento Máxima: 
Questão 8) A figura a seguir mostra as componentes de força atuantes em uma engrenagem helicoidal montada em um eixo simplesmente apoiado. O mancal B apresenta restrições às cargas axiais. Um acoplamento flexível para a transmissão de torques é fixado à extremidade direita do eixo. A extremidade esquerda é livre. (2 pontos)
a) Construa os diagramas de forças cisalhantes e de momentos fletores do eixo referentes aos planos horizontar e vertical. Construa também os diagramas que mostram os carregamentos devido à torção e às cargas axiais.
b) Quais as cargas radiais e axiais aplicadas nos mancais.
c) Identifique a seção transversal do eixo mais solicitada (crítica) e, para esta secção, determine o diâmetro teoricamente necessário para uma vida infinita. Os fatores para a tensão de fadiga são: CL = 1,0; CG = 0,9 e CS = 0,69. Admita que o eixo seja usinado a partir de um aço conforme dados apresentados na figura. Considere os fatores de concentração de tensões Kf = 2,0 para flexão, Kf = 1,5 para torção e Kf = 2,0 para carga axial.
Mancal B
Mancal A