8_UNIOES POR PARAFUSOS

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Notas de Aula: 
Prof. Gilfran Milfont 
 
As anotações, ábacos, tabelas, fotos e gráficos 
contidas neste texto, foram retiradas dos seguintes 
livros: 
-PROJETOS de MÁQUINAS-Robert L. Norton- 
Ed. BOOKMAN-2ª edição-2004 
-PROJETO de ENG. MECÂNICA-Joseph E. 
Shigley-Ed. BOOKMAN -7ª edição-2005 
-FUNDAMENTOS do PROJETO de COMP de 
MÁQUINAS-Robert C. Juvinall-Ed.LTC -1ª 
edição-2008 
-PROJETO MECÂNICO de ELEMENTOS de 
MÁQUINAS-Jack A. Collins-Ed. LTC-1ª edição-
2006 
 
 
 
8 
União 
Por 
Parafusos 
ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULAS PROF. GILFRAN MILFONT 
8.1- INTRODUÇÃO 
Existe uma variedade de fixadores disponíveis comercialmente, entre as quais, uma 
das mais importantes utilizadas nas construções de máquinas estão o conjunto 
parafuso-porca. 
Os parafusos são utilizados 
tanto para fixação de peças 
como para mover cargas, os 
chamados parafusos de 
potência ou de avanço. 
Aqui, iremos nos ater aos 
parafusos de fixação. Estes 
parafusos são normalmente 
submetidos a cargas de 
tração, de cisalhamento ou 
ambas, podendo estas 
cargas serem estáticas ou 
de fadiga. 
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8.2- EMPREGO DOS PARAFUSOS 
• como parafusos de fixação, para junções desmontáveis; 
• como parafusos de protensão, para se aplicar pré-tensão (tensores); 
• como parafusos obturadores, para tampar orifícios; 
• como parafusos de ajustagem, para ajustes iniciais ou ajustes de eliminação de 
folgas ou compensação de desgastes; 
• como parafusos micrométricos, para obter deslocamentos mínimos; 
• como parafusos transmissores de forças, para obter grandes forças axiais através 
da aplicação de pequenas forças tangenciais (prensa de parafuso, morsa); 
• como parafusos de movimento, para a transformação de movimentos rotativos 
em movimentos retilíneos (morsa, fuso), ou de movimentos retilíneos em 
rotativos (pua); 
• como parafusos diferenciais, para a obtenção de pequenos deslocamentos por 
meio de roscas grossas. 
Os parafusos podem ser de rosca simples ou roscas múltiplas. Os de filetes 
múltiplos apresentam como vantagem o fato de o avanço ser proporcional ao 
número de entradas, ou seja: 
a = nº entradas x passo. 
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8.3- ROSCAS E APLICAÇÕES 
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8.4- ALGUNS TIPOS DE PARAFUSOS 
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8.5- PORCAS E ARRUELAS 
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8.6- FORMAS PADRONIZADAS DE ROSCA 
Após a 2ª Guerra mundial, as formas de rosca foram padronizadas na Inglaterra, no 
Canadá e EUA e são conhecidas como Unified National Standard (UNS). O padrão 
europeu é definido pela ISO e tem essencialmente a mesma forma de seção 
transversal da UNS, porém utilizando dimensões métricas. 
Área sob tração: Onde, para roscas UNS: 
e para roscas ISO: 
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8.6a- FORMAS PADRONIZADAS DE ROSCA 
O padrão UNS apresenta três famílias de rosca: 
• Rosca Grossa (UNC): é mais comum e recomendada onde se requerem repetidas 
inserções e remoções do parafuso ou para inserção em materiais moles; 
• Rosca Fina (UNF): são mais resistentes ao afrouxamento decorrente de vibrações. 
Tem uma vasta aplicação na indústria automobilística e aeronáutica; 
• Rosca Ultrafina (UNEF): são utilizadas onde a espessura de parede é limitada. 
Os padrões UNS e ISO definem intervalos de tolerância de maneira a controlar o 
seu ajuste. A UNS define três tipos de classe: 1 (uso comum), 2 (projeto de 
máquinas em geral) e 3 (uso em projetos de maior precisão). Uma letra é utilizada 
para diferenciar roscas A (externas) e B (internas). 
Exemplo de especificação de rosca UNS: ¼-20 UNC-2A 
Que define: rosca externa de 0,250in de diâmetro, com 20 filetes por polegada, série 
grossa, classe 2 de ajuste. 
Exemplo de especificação de rosca ISOS: M8 x 1,25 
Que define: rosca comum de 8mm de diâmetro por 1,25mm de passo de hélice. 
As roscas-padrão são direitas (RH), a menos que haja especificação em contrário, 
por adição das letras (LH). 
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8.6b- ROSCA WHITWORTH 
Este padrão de rosca tem sido usado 
na Inglaterra e tem um ângulo de 
filete de 55º e, por apresentar o 
fundo arredondado, tem uma boa 
resistência à fadiga 
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8.7- ROSCAS UNS 
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8.8- ROSCAS ISO 
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8.9- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – SAE 
Parafusos estruturais ou para cargas pesadas, devem ser escolhidos 
de acordo com a SAE, ASTM e ISO, que estabelecem critérios de 
material, tratamentos térmicos e resistência mínima de prova. 
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8.9- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – ISO 
Equivalências entre normas: 
 SAE 1  ISO 4.6  ASTM A 307 
 SAE 5  ISO 8.8  ASTM A 325 
 SAE 8.2  ISO 10.9  ASTM A 490 
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8.10- PARAFUSOS DE ALTA RESISTÊNCIA – ASTM 
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8.11- PRÉ-CARGA DE JUNÇÕES EM TRAÇÃO 
E a constante de mola: 
A deformação total do parafuso é : 
Para o material de geometria 
cilíndrica da fig. acima: 
Onde: Se os materiais forem idênticos: 
Se a área puder ser definida como um 
cilindro sólido com um Deff: 
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8.12- PARAFUSOS PRÉ-CARREGADOS (C. ESTÁTICA) 
Diz-se que se o parafuso não falha na pré-carga, então provavelmente não falhará 
em serviço, o que é justificado pelas expressões acima. 
A deflexão comum devido à carga aplicada P é: ou 
Substituindo na eq. p/ P: ou onde 
C é chamado de constante de rigidez de junta ou simplesmente constante de junta. 
De modo semelhante: Força p/separar a junta: 
Coef. Seg. à separação: 
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8.13- PARAFUSOS PRÉ-CARREGADOS (C. DINÂMICA) 
A importância de aplicação de pré-carga em uniões sob carregamento dinâmico é 
maior que nos carregamentos estáticos . 
Força alternada e média no parafuso: 
Coeficiente de Segurança à fadiga: 
Tensão alternada e média no parafuso: 
Tensão resultante da pré-carga: 
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8.13a- FATORES DE FADIGA P/ PARAFUSOS 
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8.14- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 
Área efetiva da 
seção cônica do 
barril: 
ϕ≈30º 
Anteriormente, por simplicidade, 
assumimos que a seção transversal do 
material sendo sujeitado era um cilindro de 
pequeno diâmetro. A figura ao lado, mostra 
uma situação mais realista, mostrando uma 
seção em forma de barril, como área de 
influência do parafuso sobre o material. 
Abaixo, a figura mostra uma análise por 
elementos finitos de uma união por 
parafusos. 
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8.14a- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 
Rigidez do material: 
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8.14b- FATOR DE RIGIDEZ DA JUNTA 
As gaxetas ou juntas, apresentam rigidez tão baixas que dominam 
a equação: 
 
Isto significa que Km (rigidez do material sujeitado) deve ser 
substituído por Kg (rigidez da gaxeta), com exceção das gaxetas 
metálicas (cobre) ou mistas (cobre asbesto) que apresentam alta 
rigidez. 
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8.15- CONTROLE DA PRÉ-CARGA 
A pré-carga, como fator 
importante no projeto de 
parafusos, precisa ser controlada. 
Os métodos mais precisos 
requerem a medição da elongação 
do parafuso, porém métodos mais 
práticos podem ser utilizados, 
como é o caso do torquímetro, 
onde o torque necessário é 
encontrado através da expressão: 
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8.16- CISALHAMENTO EM PARAFUSOS 
A utilização de parafusos para resistir ao cisalhamento em máquinas não é uma boa 
prática. Se necessário, é melhor a utilização mista de parafusos e pinos passantes. 
Porém em projetos estruturais é muito comum a utilização de parafusos de alta 
resistência, pré-carregados, para resistir a esforços de cisalhamento. 
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8.16a- CISALHAMENTO EM PARAFUSOS 
No caso de carga excêntrica, o parafuso está submetido a uma tensão de 
cisalhamento devido ao esforço cortante e outra devido ao momento M. 
Centróide do grupo de fixadores: 
Força cortante em cada fixador, 
devido à carga P: 
Força cortante em cada fixador, 
devido ao momento M: 
A força cortante resultante em cada 
fixador é a soma vetorial dessas 
duas componentes de força. 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-2 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-3 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-4 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-5 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-6 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-6 (NORTON) 
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EXEMPLO 14-6 (NORTON)-MODIFICADO 
Alterando o posicionamento dos pinos do problema anterior, teríamos :
ksi 10
3
psi
P 1200 lbf
l 5 in
a 1.5 in
n 4
r a
2
a
2

r 2.121 in
M P l M 6000 lbf in
FM
M r
n r
2

 FM 707 lbf
FP
P
n
 FP 300 lbf
FB FP
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2
 FB 768 lbf
d 0.375in Sy 117 ksi 
FB
A
4 FB
 d
2


4 FB
 d
2


 6954.62psi Ns
Sy

 Ns 16.823
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ESTUDO DE CASO 
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ESTUDO DE CASO (CONT.) 
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ESTUDO DE CASO (CONT.) 
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ESTUDO DE CASO (CONT.)