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PROJETO PARA ENGRENAGENS HELICOIDAIS APLICADAS                 

Por:   •  9/4/2015  •  Trabalho acadêmico  •  14.745 Palavras (59 Páginas)  •  380 Visualizações

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PROJETO PARA ENGRENAGENS HELICOIDAIS APLICADAS                        EM TRANSMISSÕES MECÂNICAS VEICULARES

Engenharia Mecânica

Sumaré    2015



  1. INTRODUÇÃO        1
  2. MOTIVAÇÃO        4
  3. OBJETIVO.        7
  4. ANÁLISE DE TRANSMISSÃO POR ENGRENAGENS        9
  1. TIPOS DE ENGRENAGEM        10
  2. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO PARA DENTES DE ENGRENAGEM        13
  3. ENGRENAGENS VEICULARES        18
  1. CONCEITOS E GEOMETRIA DE ENGRENAGENS        20
  1. PERFIL EVOLVENTE E SUAS PROPRIEDADES        23

5.3        COMPARAÇÃO ENTRE ECDR E ECDH        56

  1. CÁLCULO DE ESFORÇOS EM UM PAR DE ENGRENAGENS        58
  1. ESFORÇOS EM UMA ENGRENAGEM DE DENTES RETOS        58
  2. ESFORÇOS EM UMA ENGRENAGEM DE DENTES HELICOIDAIS        60
  1. MODOS DE FALHA EM ENGRENAGENS        63
  1. QUEBRA DO DENTE DE ENGRENAGEM – FADIGA DE FLEXÃO        66
  2. FADIGA DE CONTATO OU “PITTING”        69
  3. “SPALLING”        74
  4. “SCORING”.        74
  5. DESGASTE EM DENTES DE ENGRENAGEM        76
  6. FALHAS DE ENGRENAGEM POR IMPACTO        77
  7. CAUSAS ESPECIAIS PARA FALHA EM ENGRENAGENS        78
  1. FORMULAÇÕES PARA DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DE UM PAR ENGRENADO          82
  1. CAMPOS DE APLICAÇÃO        82
  2. FATORES DE SEGURANÇA        86
  3. PARÂMETROS INICIAIS PARA PROJETO E FABRICAÇÃO        87
  1. RESISTÊNCIA À FADIGA DE CONTATO (“PITTING”)        105
  2. TENSÕES DE FLEXÃO NO PÉ DO DENTE        112
  1. ESTUDO DE TRANSMISSÃO AUTOMOTIVA        123
  1. INTRODUÇÃO À TRANSMISSÃO ESTUDADA        123
  2. ANÁLISE DE TENSÕES DO PAR FINAL        132
  3. ATUALIZAÇÕES DO PROJETO: RESULTADOS EXPERIMENTAIS X TEÓRICOS          139
  4. ESTUDO DA RELAÇÃO DA 1ª MARCHA        149
  5. CONSIDERAÇÕES FINAIS        158
  6. ANÁLISE DOS RESULTADOS EM VEÍCULO E SUAS CONCLUSÕES        164
  1. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES        166
  2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        170

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 compara- se 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.

 


  1. INTRODUÇÃO

Sabe-se que produtos competitivos são aqueles cujos custos e, conseqüentemente, preços sejam uma vantagem em relação aos seus concorrentes, considerando que estes tenham o mesmo desempenho operacional, incluindo os custos de manutenção, capacidade de produção e mão-de-obra para sua operação.

A busca do estado da arte dos critérios de projeto e fabricação de determinados produtos é o desafio de engenheiros e pesquisadores, que buscam encontrar maneiras de otimizar seus produtos reduzindo seus custos agregados, e aumentando ou mantendo sua qualidade e desempenho.

Produtos mais baratos tendem a ter dimensões menores (utilização de menos material). Os requisitos de se fazerem produtos mais leves e menores são também ganhadores de pedido no mercado, portanto,  possuindo vantagens competitivas.

Transferindo-se essa tendência ao mercado automotivo, verifica-se um perfeito atendimento aos desejos dos consumidores, das montadoras  e de seus fornecedores. A busca por sistemas, subsistemas ou componentes automotivos competitivos é uma prioridade em qualquer novo projeto em desenvolvimento.

 Projetar produtos com baixos custos, pesos reduzidos e compactos são objetivos do setor automotivo.

Os baixos custos podem ser obtidos através dos seguintes meios:

  • Eliminação de componentes que apresentam uma função ou desempenho substituível por outro componente já existente (empregando-se nesta análise os conceitos de Análise do Valor

  • Substituição ou redução de um material base empregado na fabricação de determinada peça;
  • Busca de otimizações no processo de fabricação com emprego de técnicas de planejamento de processo baseada em algorítimos computacionais e melhoria no ferramental, entre outros.

As vantagens que os baixos custos trazem para o setor automotivo ou para qualquer setor industrial estão implícitas, ou seja, são vantagens econômico-financeiras.

Com relação aos requisitos competitivos de produtos mais leves e compactos, os mesmos podem ser obtidos com redução de tamanho dos componentes envolvidos ou mudança do material com que são fabricados (materiais diferentes apresentam densidades diferentes, logo, para um mesmo volume, suas massas são diferentes). Este é um item que pode trazer alguma vantagem em termos econômicos para o setor automotivo, mas principalmente visam aumentar o desempenho do veículo, em termos da avaliação da relação peso/potência do motor, bem como proporcionar a redução de consumo de combustível do veículo.

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