CIENCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

1) Em um ressalto usinado de eixo, o diâmetro menor d é de 28mm, o diâmetro maior D é de 42mm e o raio do filete é de 2,8mm. O momento fletor é de 145Nm e o momento permanente de torção é de 128Nm. O eixo de aço termotratado apresenta uma resistência final de Su =715MPa e uma resistência ao escoamento de Sy = 558MPa. A meta de confiabilidade é de 0,99. Determine o fator de segurança à fadiga do projeto utilizando o critério ASME-elíptico.

2) Considerando Mm = Ta = 0, Ma= 145Nm, Tm = 128Nm, Su = 850MPa, Sy = 630MPa, um completamente corrigido Sn = 245MPa, n = 2, kf= 1,73 e Kfs = 1,31, determine d empregando o critério de falha por fadiga ASME-elíptico.

3) A secção do eixo mostrado na figura deve ser projetada em tamanhos relativos aproximados de d = 0,75D e r = D/20, com o diâmetro d conformando-se àquele dos tamanhos de orifícios de mancais de rolamento métrico padronizados. O eixo deve ser de aço SAE 2340, termotratado, para obter resistências mínimas na área de ressalto de 1226 MPa de resistência final de tração e de resistência ao escoamento de 1130 MPa, com uma dureza Brinell não menor que 368. No ressalto, o eixo está sujeito a um momento flexor completamente inverso de 70 Nm, acompanhado por uma torção permanente de 45 Nm. Utilize um fator de projeto de 2,5 e dimensione o eixo para uma vida infinita.

4) Um eixo está carregado com flexão e torção, de tal forma que Ma = 70Nm, Ta = 46Nm, Mm = 57Nm e Tm = 34Nm. Para o eixo, Su = 680MPa e Sy = 545MPa, e um limite de resistência completamente corrigido de Sn = 204MPa é suposto. Estabeleça Kf= 2,2 e Kfs = 1,8. Com um fator de segurança de 2,0, determine o diâmetro mínimo aceitável do eixo utilizando o critério ASME-elíptico.

5) Estime o fator de segurança para o eixo abaixo, o qual suporta um pinhão cônico cujos carregamentos estão mostrados. O eixo é suportado pelos mancais de rolamento A e B. O lado esquerdo do eixo, próximo ao rolamento A, é acoplado a um motor elétrico enquanto o lado direito é livre.

Tradução da nota abaixo: as forças na engrenagem agem a uma distância de 75mm do centro do eixo

6) 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 152mm. A força F da engrenagem reta atua em um ângulo de pressão de 20°. O eixo transmite um torque ao ponto A de Ta = 340Nm. O eixo é usinado a partir de aço com Sy = 408MPa e Su = 544MPa. Utilizando um fator de segurança de 2,5, determine o diâmetro mínimo admissível do eixo, com base em (a) uma análise estática de escoamento mediante a teoria da energia de distorção e (b) uma análise de falha por fadiga mediante o critério ASME-elíptico. Utilize fatores de concentração de tensão de fadiga de Kf = 1,8 e Kfs = 1,3.

7) A figura abaixo mostra uma árvore com engrenagens com um pinhão em balanço em C. Dimensionar o eixo, usando o material aço SAE 1030 Laminado. O eixo gira a 800rpm. A força na engrenagem A é de Fa = 2500N. Usar coeficiente de Segurança N = 2. Os mancais serão de rolamento. As engrenagens serão unidas ao eixo por meio de