Dimensionamento de Parafusos

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3. Parafusos e roscas 
Prof. Daniel J. Laporte 
Baseado em Niemann, Elementos de Máquinas 
3.1 Uniões por meio de parafusos 
Utilização: 
• Fixações em geral 
• Tensores 
• Transmissão de movimento 
 
Vantagens: 
• Montagem e desmontagem simples 
• Baixo custo 
• Normalização 
 
Desvantagens: 
• Alta concentração de tensões nas roscas 
• Incerteza quanto ao aperto 
• Possibilidade de afrouxamento 
• Não garante o posicionamento das peças apertas 
• Baixo rendimento na transmissão de movimento (atrito) 
• Desgaste nos parafusos em movimento 
3.1 Uniões por meio de parafusos 
• Parafuso passante com porca 
Parafuso sextavado 
Arruela 
Porca 
3.1 Uniões por meio de parafusos 
• Parafuso prisioneiro com porca 
Parafuso prisioneiro 
Porca 
3.1 Uniões por meio de parafusos 
• Parafuso em furo cego 
Parafuso em furo cego 
• Nesses três últimos exemplos podemos constatar que parafuso NÃO garante 
o posicionamento entre as peças. Muito devido às folgas inerentes ao tipo 
de união. 
3.2 Meios de impedir o giro 
Contra Porca 
Arruela de pressão 
Porca remanchada Porca castelo e 
cupilha 
Arame: Muito usado 
em aviação 
3.2 Meios de impedir o giro 
Porca travante com polímero 
Exemplos de parafusos com arame 
3.2 parafusos em flanges 
3.3 Fabricação e tipos de roscas 
Fabricação: 
• Por usinagem: Torneamento, macho e cossinete. 
• Por conformação, ex. parafusos comerciais (Allen, sextavado, etc...) 
 
Tipos de roscas: 
• Segundo o formato: 
• Paralela ou cilíndrica 
• Cônica para vedação de gás ou líquidos 
• BSP: Rosca de gás inglesa, normalmente o macho é cônico e a 
fêmea é paralela; 
• NPT: Rosca americana, tanto o furo quanto o macho são cônicos 
• Rosca cônica soberba: Utilizada em móveis 
 
• Segundo o sentido da hélice: Esquerda ou direita 
• Segundo o perfil do filete: Triangular, redonda, trapezoidal, dente de serra, 
quadrada, etc... 
3.3 Fabricação e tipos de roscas 
Filete Triangular 
Utilizada em fixações de aperto de modo geral 
3.3 Fabricação e tipos de roscas 
Filete quadrado 
Utilizada em transmissão de movimento: 
• Quando as forças de translação são altas e com possíveis choques; 
• Usando em morsas e prensas 
3.3 Fabricação e tipos de roscas 
Filete trapezoidal 
Utilizada em transmissão de movimento: 
• Transmitem movimentos suaves a contínuos; 
• Movimento de translação do carro porta ferramenta de tornos mecânicos; 
• Fusos de mesas de máquinas operatrizes, como fresadoras e retificadoras; 
• Utilizado quando as forças de translação são altas, em relação a um fuso de 
esferas, por exemplo; 
• Menor custo em relação a um fuso de esferas 
• Desvantagem: Folga axial na reversão de movimento (Backlash) 
3.4 Normalização 
Fonte: Shigley 7ª ed 
3.4 Normalização 
Fonte: Shigley 7ª ed 
𝐷1 = 𝐷 − 1,3𝑝 (rosca métrica) 
𝐷1 = 𝐷 − 1,44𝑝 (rosca Whitworth) 
𝐷2 =
𝐷 + 𝐷1
2
 
3.4 Normalização: Métrico 
Dimensões em mm 
Fonte: Shigley 7ª ed 
3.4 Normalização: Roscas unificadas, ANSI 1.1 1974 
Fonte: Shigley 7ª ed 
3.5 Forças 
3.5 Forças 
U: Força Tangencial; P: Força longitudinal (força que o parafuso exerce na chapa) 
3.5 Forças 
Exemplo do triângulo feito com a folha 
de papel 
p 
p 
3.6 Momento de torção 
• Momento de torção de atrito na rosca 
𝑀 = 𝑈. 𝑟 = 𝑃. 𝑟. 𝑡𝑔(𝛼 ± 𝜌) 
• Momento de torção de atrito na cabeça do parafuso com a chapa 
 𝑀𝐴 = 𝑃. 𝑟𝐴. 𝜇𝐴 
• Momento de torção total 
 𝑀𝑡 = 𝑀 + 𝑀𝐴 = 𝑃. 𝑟. 𝑡𝑔(𝛼 ± 𝜌) ± 𝑟𝐴. 𝜇𝐴 
3.7 Rendimento 
Resumindo: É o quanto se perde por atrito em um movimento de translação, por exemplo 
3.8 Forças em parafusos com outro perfil de rosca 
Importante: As equações anteriores são válidas, desde que se substitua: 𝝆 por 𝝆′ 
3.9 Exercício de fixação de conteúdo 
Qual a força longitudinal que o parafuso exerce sobre a superfície do motor quando um 
torque de 200N.m é aplicado a ele? 
Dados: Parafuso M10x1,5 sextavado (Diâmetro da cabeça s=17mm) 
 
Para fins de dimensionamento, qual seria a tensão de escoamento mínima para que o 
parafuso resista à tração, considerando somente a tensão normal atuante no núcleo do 
parafuso. 
3.10.1 Parafuso solicitado por carga longitudinal e não protendido 
Tensão normal 
no núcleo: 
Tabela de limite resistência para classes de parafusos 8-9 e 8-11 do Shigley. 
(SLIDES 31 e 32) 
(SLIDE 29) 
• p: Pressão específica atuante 
• P: Carga longitudinal 
• i: Número de filetes em ação 
 i=m/h 
• m: Altura da porca 
• h: passo da rosca 
• 𝑆𝑔: Área de um filete 
 𝑆𝑔 = 𝜋. 𝑑2. 𝑡2 
• 𝑡2: Altura do filete 
• 𝑑2: Diâmetro médio da rosca 
• 𝑃𝑎𝑑𝑚: Pressão específica admissível 
 𝑃𝑎𝑑𝑚 = 0.5 𝑎 2.0 𝑘𝑔𝑓/𝑚𝑚
2(𝑣𝑖𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎 3 𝑛𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙) 
Pressão 
específica sobre 
os filetes: 
3.10.1 Parafuso solicitado por carga longitudinal e não protendido 
Slide 30 
3.10.1 Parafuso solicitado por carga longitudinal e não protendido 
𝜎 =
𝑃
𝑆1
≤ 𝜎𝑎𝑑𝑚 
𝑃: Carga longitudinal 
𝑆1: Área do núcleo 
 
• Torque para apertar o parafuso: 
𝑀𝑡 = 𝑃. 𝑟. 𝑡𝑔 𝛼 + 𝜌 
• Torque para soltar o parafuso: 
𝑀𝑡 = 𝑃. 𝑟. 𝑡𝑔 𝛼 − 𝜌 
• Tensão tangencial no núcleo: 
𝜏 = 2. 𝜎. 𝑡𝑔 𝛼 + 𝜌 .
𝑑2
𝑑1
 
 
3.10.2 Parafuso solicitado por carga longitudinal e torque de aperto 
• Tensão equivalente: 
𝜎𝑣 = 𝜎2 + 𝑎. 𝜏 2 ≤ 𝜎𝑣 𝑎𝑑𝑚 
• 𝑎 =
𝜎𝑎𝑑𝑚
𝜏𝑎𝑑𝑚
 (1/0,7 para o aço) 
• 𝜎𝑣 𝑎𝑑𝑚: Tensão equivalente admissível 
• 𝜎𝑣 𝑎𝑑𝑚 = 0,6. 𝜎𝑒: Carga estática 
• 𝜎𝑣 𝑎𝑑𝑚 = 1,4. 𝜎𝐴: Carga pulsante 
• 𝜎𝐴 : Tabela 10.11 
• 𝜎𝑒: Tabela de limite resistência para classes de 
parafusos 8-9 e 8-11 do Shigley. 
 
3.10.2 Parafuso solicitado por carga longitudinal e torque de aperto 
3.10 Solicitação e dimensionamento: TABELAS 
3.10 Solicitação e dimensionamento: TABELAS 
Fonte: Shigley 7ª ed 
3.10 Solicitação e dimensionamento: TABELAS 
Fonte: Shigley 7ª ed 
Exemplo: 4.6  400 de ruptura e 60% disso é o escoamento. 
3.10 Solicitação e dimensionamento: TABELAS 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.4 Parafuso solicitado por carga transversal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
Relação entre a carga diferencial (𝑷𝒅𝒊𝒇) e a carga de funcionamento (P) 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
Relação entre a carga diferencial (𝑷𝒅𝒊𝒇) e a carga de funcionamento (P) 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3.7 : Flexibilidade da montagem 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal3.10.3.8 : Flexibilidade do parafuso 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3.8 : Flexibilidade do parafuso 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3.9 : Flexibilidade do flange 
3.10.3 Parafuso protendido e solicitado por carga longitudinal 
3.10.3.9 : Flexibilidade do flange 
1.4 Dimensionamento: Carregamento Excêntrico 
Exercício 7 da lista 2 a ser 
resolvido pelo grupo e 
apresentado ao professor.