PROVA ELEMENTO DE MAQUINAS

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Direção de Graduação 
CURSO: ENGENHARIA MECATRÔNICA 
DISCIPLINA: ELEMENTOS DE MÁQUINAS 
DOCENTE: ALEX VIANA 
Data da Avaliação 
22/09/2017 TURMA 
E01 
MAPA DE NOTAS 
 Data da Devolução 
29/09/2017 
PC ME NOTA FINAL 
Unidade 1 
ESTUDANTE: 
* A Prova vale 6,0 pontos. O restante pertence a Medida de Eficiência da unidade. 
 
1) Um sargento comum do tipo C utiliza uma rosca Acme de ½ in e um colar cujo 
diâmetro médio é de 5/8 in. Estime a força, em Newtons, que deve ser aplica à 
extremidade de uma alavanca de 5 in para desenvolver uma força de aperto de 
200 lb. (Valor: 1,0) 
Dados: 
Atrito Dinâmico Rosca Parafuso: 0,1125 
Atrito Dinâmico no Colar: 0,1125 
Rosca ACME Simples 
1 lb = 0,454 kg 
g = 9,81 m/s² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bloco 
5 in 
Rosca Acme ½ in 
dc = 5/8 in 
2) Um macaco mecânico utiliza um parafuso de potência, para elevar 40 barris de 
200 L de óleo (𝝆𝒐 = 𝟔𝟔𝟎 𝒌𝒈/𝒎³). 
Dados: 
Material do Parafuso: 
 𝜎𝐸𝑆𝐶 = 210 𝑀𝑃𝑎 
 𝐸 = 200 𝐺𝑃𝑎 
Fator de Segurança: 3 
Seção Circular 
Rosca ACME Dupla 
Diâmetro de Colar: 80 mm 
Braço de Torque: 500 mm 
Atrito Dinâmico Rosca Parafuso: 0,15 
Atrito Dinâmico no Colar: 0,12 
Curso do Parafuso: 800 mm 
OBS: 
 1 in = 25,4 mm 
 g = 9,81 m/s² 
 Atrito Estático considerar 1/3 maior que o atrito dinâmico. 
 
a) Calcule diâmetro necessário para o parafuso de potência e selecione o parafuso 
comercial para a atividade. Sabendo que cada barril vazio pesa 12 kg. (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Analise se o parafuso selecionado resiste a flambagem e calcule o fator de 
segurança da flambagem: (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Calcule o torque de partida para elevar a carga e determine a força que deverá ser 
aplicada ao braço de torque em kgf: (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
d) Calcule a eficiência na elevação da carga, ou seja, avanço. (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e) Calcule se existe o autotravamento do parafuso dimensionado: (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) O elemento AC mostrado abaixo está submetido a uma força vertical de 5 kN. A 
posição x dessa força é desconhecida. Contudo, sabe-se que a tensão de 
compressão média no apoio liso C é igual à tensão de tração média na barra AB. 
A área da seção transversal da barra é 400 mm² e a área em C é 650 mm². 
Dados: 
 Área de Seção Transversal: 
o 𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎 𝐴𝐵: 400 𝑚𝑚2 
o 𝑇𝑢𝑏𝑜 𝑄𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑜 𝐶: 700 𝑚𝑚2 
 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝐸𝑠𝑐𝑜𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝐴ç𝑜 = 210 𝑀𝑃𝑎 
 𝑔 = 9,81 𝑚/𝑠2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Qual o valor de 𝒙, 𝑭𝑨𝑩 𝒆 𝑭𝑪 ? (Valor: 0,75) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Dimensione o Diâmetro do Pino em B responsável pela fixação da barra AB no olhal 
de modo que o mesmo um fator de segurança de 2. Considerando uma tensão 
admissível de 𝝉𝒂𝒅𝒎 = 𝟏𝟏𝟎 𝑴𝑷𝒂.? (Valor: 0,25) 
 
 
 
 
 
 
 
5 kN 
Detalhes do Olhal B 
Unidade: mm 
c) Dimensione a altura do cordão de solda (olhal B) necessário para suportar o 
carregamento considerando um fator de segurança de 4,2, todos os lados serão 
soldados e o uso de um eletrodo da familia E70XX. (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
d) A base B possui 4 parafusos para fixação no teto. Dimensione e selecione o 
parafuso ideal para a solicitação. Considere um parafuso de aço classe 4.8 e fator 
de segurança para separação da junção de 3,5. (Valor: 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
e) Calcule o torque de aperto necessário para o parafuso selecionado considerando 
que são juntas permanentes ou seja k = 0,9. (Valor: 0,25) 
 
 
 
 
 
 
 
 
f) Qual o fator de segurança real da junção? (Valor: 0,25) 
 
 
 
 
TABELAS E FORMULAS 
 
 Solda 
 
𝜏𝑎𝑝𝑙 =
𝐹
𝐴
=
0,58 ∙ 𝜎𝑒𝑠𝑐
𝑓𝑠
 𝐴 = 0,707 ∙ ℎ ∙ 𝐿 ℎ =
2,44 ∙ 𝐹 ∙ 𝑓𝑠
𝜎𝑒𝑠𝑐 ∙ 𝐿
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Parafusos de Fixação 
 
𝝈𝒂𝒑𝒍 =
𝑭
𝑨𝒕
 𝑨𝒕 =
𝑭 ∙ 𝒇𝒔𝒋
𝑺𝒑
 𝑭𝒊 = 𝑨𝒕(𝒌𝑺𝒑) 𝑻 = 𝟎, 𝟐 ∙ 𝑭𝒊 ∙ 𝒅 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela de Resistência dos Eletrodos 
Tabela de Materiais de Parafusos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Parafusos de Potência 
𝜎𝑎𝑝𝑙 =
𝜎𝐸𝑆𝐶
𝑓𝑠
 𝜎𝑎𝑝𝑙 =
𝐹
𝐴
 𝑑𝑟 = √
4 ∙ 𝑓𝑠 ∙ 𝐹
𝜋 ∙ 𝜎𝑒𝑠𝑐
 𝐹𝑓𝑙𝑎𝑚𝑏 =
𝜋2𝐸𝐼
4𝑙2
 𝐼 =
𝜋𝑑𝑟
4
64
 
 
 
𝑇 =
𝐹𝑑𝑚
2
∙
𝑓𝜋𝑑𝑚 + 𝐿 cos 𝛼
𝜋𝑑𝑚 cos 𝛼 − 𝑓𝐿
+
𝐹𝑓𝑐𝑑𝑐
2
 (𝐴𝑣𝑎𝑛ç𝑜) 
 
 
𝑇 =
𝐹𝑑𝑚
2
∙
𝑓𝜋𝑑𝑚 − 𝐿 cos 𝛼
𝜋𝑑𝑚 cos 𝛼 + 𝑓𝐿
+
𝐹𝑓𝑐𝑑𝑐
2
 (𝑅𝑒𝑡𝑜𝑟𝑛𝑜) 
 
𝒇 ≥
𝑳 𝐜𝐨𝐬 𝜶 
𝝅𝒅𝒎
 
 
 
𝑻 = 𝑭 ∙ 𝒂 
 
𝒆 =
𝑭𝑳
𝟐𝝅𝑻
 
Tabela de Dimensões 
Parafusos de Potência 
Tabela de Dimensões 
Parafusos Rosca Métrica