Lista_de_Exercício_5_Projetos_de_Eixos_Chavetas_Estrias (1)

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Disciplina: Elementos de Máquinas – CCE0158 
Exercícios Fixação: Projeto de Eixos, Chavetas e Estrias 
Exercício 1: 
Projete o diâmetro da seção mais solicitada de um eixo para suportar os 
complementos mostrados na figura abaixo. Utilize um coeficiente de segurança 
de projeto mínimo de 2,5. O material utilizado será 1020 com Sy=340 MPa e 
Su=1030MPa. Pressuponha um fator de concentração de tensão de 3,5 para o 
degrau nos raios em flexão, 2 para o degrau nos raios em torção e 4 nas 
chavetas. Utilize dimensões em polegadas. Utilize a abordagem de fadiga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Exercício 2: 
O rolo industrial de engrenagens mostrado na figura é movido a 300 rpm por 
uma força F atuando em um círculo de diâmetro primitivo de 3 in, como 
ilustrado. Tal rolo exerce uma força normal de 30 lbf/in de seu comprimento 
sobre o material sendo puxado. O material passa sob ele. O coeficiente de 
fricção é de 0,40. Determine o diâmetro da seção mais carregada do eixo. 
Considere a força do rolo como uma carga concentrada. O material do eixo 
deve ser aço 1020 com Sy=340 MPa laminado a quente, utilize um fator de 
segurança de 2. Utilize a abordagem quase-estática. 
 
Exercício 3: 
Um eixo de aço sólido rotativo é simplesmente suportado por mancais nos 
pontos B e C e movido por uma engrenagem (não mostrada) que engrena com 
a engrenagem reta em D, a qual apresenta um diâmetro primitivo de 6 in. A 
força F da engrenagem reta atua em um ângulo de pressão de 20°. O eixo 
transmite um torque ao ponto A de TA = 3000 lbf • in. O eixo é usinado a partir 
de aço com Sy = 60 kpsi e Sut = 80 kpsi.Utilizando um fator de segurança de 
2,5, determine o diâmetro da seção mais requisitada. Utilize a abordagem 
quase-estática. 
 
 
Exercício 4: 
A figura mostra um pinhão cônico montado sobre um eixo. O mancal A possui 
resistência axial. A extremidade esquerda do eixo é acoplada a um motor 
elétrico, e a extremidade direita é livre. As componentes da carga aplicada em 
decorrência do engrenamento da engrenagem cônica são mostradas. 
Identifique a seção transversal do eixo mais solicitada (crítica) e determine seu 
diâmetro. O material é um aço com Su = 900 MPa e Sy =700 MPa; Considere a 
temperatura ambiente. 
Utilize Kf= 1,3, 1,2 e 1,3 para os carregamentos de flexão, torção e axial, 
respectivamente; o material é um aço com Su = 900 MPa e Sy =700 MPa; e as 
superfícies críticas são polidas. Considere a temperatura ambiente. Utilize fator 
de segurança igual a 3.6. Utilize a abordagem de fadiga. 
 
Exercício 5 
O pinhão de 16 dentes e diâmetro primitivo de 101 mm mostrado na figura 
move um trem de engrenagens cilíndricas de dentes retos como mostrado. 
Todas as engrenagens têm ângulo de pressão de 25°. O pinhão roda em 
sentido anti-horário, a 1200 rpm e transmite 40kW ao trem de engrenagens. 
Nosso foco está no eixo do pinhão. A força tangencial da engrenagem é de 6,3 
kN e a força radial é de 2,9 kN. 
 
 
 
Considerando o eixo de material 1020 (Sut=1034 MPa e Sy=830 MPa) e 
utilizando um fator de segurança de 2,5. Projete um eixo o carregamento 
proposto acima para vida infinita. Pressuponha um fator de concentração de 
tensão de 3,5 para o degrau nos raios em flexão, 2 para o degrau nos raios em 
torção e 4 nas chavetas. Considere que o eixo trabalha a temperatura 
ambiente. Considere o eixo com acabamento retificado e para uma 
confiabilidade de 90%. Utilize abordagem de fadiga. 
Exercício 6 
A Figura abaixo mostra o eixo de acionamento da roda dentada de um veículo 
para transporte na neve. O eixo é suportado pela estrutura do veículo através 
dos mancais A e B, e é acionado por corrente através da roda dentada da roda 
dentada C. (O motor e a transmissão estão acima e à frente do eixo; daí o 
ângulo de 30º da corrente.) As rodas de lagartas T, e T2 acionam a corrente do 
veículo de neve. As dimensões básicas são fornecidas abaixo. Faça um 
dimensionamento adequado para a seção mais crítica do eixo, com base na 
potência máxima de saída do motor de 20 kW a uma velocidade de 72 km/h. 
Como a roda dentada e a corrente não impõem qualquer requisito de 
deslocamento e considerando que os mancais possam se auto-alinhar, se 
necessário, o projeto preliminar deve ser baseado na resistência à fadiga. O 
material selecionado é o aço 020 estirado a frio, que possui Su = 530 MPa, Sy 
= 450 MPa com fator de segurança de 2,5. Utilize abordagem quase-estática. 
 
 
Exercício 7 
Determine o diâmetro do eixo de um vagão sabendo que o mesmo suporta 
uma carga de 1650 kg e o aço é SAE 1045 com Sy=410 MPa. Caso de eixo 
estático. Fator de segurança de 2. 
 
 
Exercício 8 
Dimensione o eixo de uma ponte rolante para uma potência 6kW a 60 rpm. 
Considere a apenas os esforços de torção. Deverá ser utilizado um aço 1020 
com Sy=340 MPa. Utilize um fator de segurança de 2. Utilize a abordagem 
quase-estática. 
 
 
 
Exercício 9 
Considere a ligação mostrada na figura abaixo, determine qual o torque 
máximo pode ser transmitido se a chaveta for paralela e a carga aplicada for 
com choques leves. O limite de escoamento do material da chaveta é 400MPa. 
 
 
 
Exercício 10: 
 
Um eixo recebe 20HP de um motor elétrico, girando a velocidade de 1200 rpm. 
Dimensione uma chaveta paralela sabendo que o diâmetro do mesmo é de 30 
mm. Considere que o escoamento da chaveta é de 250MPa. A carga é 
aplicada com choques leves. 
 
Exercício 11: 
 
Utilizando os dados do exercício 4 sobre chaveta, determine o perfil de estria 
com dentes em involuta e dentes retos. Tensão de escoamento de 250MPa e 
fator de segurança de 1,5.