Critério De Projeto Para Engrenagens Helicoidais Aplicadas Em Transmissões Mecânicas Veiculares

Resumo O propósito deste estudo é informar os leitores sobre o funcionamento das engrenagens, suas propriedades e seus principais modos de falha, bem como os critérios de projeto, baseados em norma DIN, empregados no dimensionamento das mesmas. A partir disto analisa-se a durabilidade de engrenagens helicoidais utilizadas em transmissões automotivas manuais. O estudo de caso deste trabalho mostra a evolução do projeto de um determinado par de engrenagens, testado dinamicamente em veículo, onde a coroa e o pinhão são alterados em alguns parâmetros de projeto, tais como, tipo de material, jateamento do pé do pé do dente com granalhas de aço no pé do dente, aumento da largura do dentado e correções de micro-geometria no flanco do dente. Avalia-se os parâmetros de projeto de engrenagens e os fatores de influência que definem a durabilidade do par sob análise e comparase os resultados teóricos com os obtidos experimentalmente. Estes fatores de influência (fator de aplicação, fator de contato) são citados em normas para cálculo de engrenagens (ex: DIN 3990). O estudo enfatiza a necessidade de testes físicos em transmissões automotivas ao longo do desenvolvimento de um projeto, considerada a melhor maneira de se identificar alguns modos de falha que não foram previstos pelos cálculos e hipóteses iniciais adotados. Através dos resultados experimentais obtidos é possível concluir quais os principais parâmetros de projeto que permitem o par de engrenagens sob análise atingir os requisitos do teste de durabilidade utilizado. Por fim, propõem-se alguns outros parâmetros de projeto que podem ser analisados visando a redução de custo do produto.

Título em inglês Criteria of helical gear design applied in automotive gearboxes

Palavras-chave em inglês helical gear, durability, shot peening, micro-geometry, face width, material type, gear life factors.

Resumo em inglês The purpose of this study is to inform the readers about gear working, their properties and main failure modes, including the design criteria, defined by DIN standard, applied to gear design, focusing on the analysis of helical gears durability in manual automotive gearboxes. The enclosed study case shows the evolution of a certain mating gear applied in a specific durability vehicle test where the pinion and gear were modified in some design parameters, such as material type, shot-peening, increase of gear width and lead corrections (microgeometry). This study intends to evaluate some design parameters and gear life factors that define the mating gear durability and to compare the theoretical results against to the experimental ones. These gear life factors (application factor, contact factor, material type, etc) are enclosed in known standards (i.e. DIN 3990). The study shows the necessity of testing automotive transmissions in the beginning of design process. This is the best way to identify some failure modes that were not foreseen by the first calculations and hypothesis. Through the experimental results obtained in vehicle test, the study concludes which are the main design parameters that allowed the mating gear fulfill the test requirements regarding tooth breakage. By the end some other design changes are proposed to reduce the product cost.

Arquivo castro_ricardo.pdf