Professores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Gregory Bregion Daniel

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EM-608 / Elementos de Mquinas

ES-690 / Sistemas Mecnicos

2 Semestre de 2015

Lista de Exerccios 2 EIXOS e CHAVETAS

A partir da Figura 1 responda as questes a seguir:

Figura 1. Montagem de eixo, polia e engrenagem. Esquema sem escala.

Dimenses: a= 1,5 in; p= 2,0 in; b= 5,0 in; c= 5,25 in; q= 6,5 in; t= 7,25 in.

Exerccio 01) Projete um eixo para suportar os complementos mostrados na

Figura 1 com um coeficiente de segurana de projeto mnimo de 2,5.

Dados: Um projeto preliminar da configurao do eixo mostrado na figura

acima. Ele deve transmitir 2 hp a 1750 rpm. O torque e a fora na engrenagem

so constantes com o tempo. Suponha que o eixo seja de ao baixo carbono

laminado a frio. Os dimetros da polia e da engrenagem so 6 in para ambos.

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA MECNICA

DEPARTAMENTO DE PROJETO MECNICO

Professores: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Gregory Bregion Daniel

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Exerccio 02) Projete uma chaveta para o eixo do Exerccio 01 e refine a

estimativa dos fatores de segurana dos eixos com base em dimenses

preliminares de projeto (dimetros encontrados no exerccio anterior).

Dados: Considere o mesmo carregamento do Exerccio 01 e suponha chavetas

quadradas, cujo material seja de ao de baixo carbono.

Hipteses: Use chavetas quadradas com comprimento de 0,5 in, paralelas,

com rasgos produzidos por fresa de topo. O material do eixo o mesmo que no

exerccio 01. Um ao, SAE 1010, ser usado para as chavetas. Seu

kpsiSut 53 e kpsiS y 44 .

Exerccio 03) Projete um eixo para suportar os complementos mostrados na

Figura 1 com um coeficiente de segurana de projeto mnimo de 2,5.

Dados: O torque e o momento no eixo variam no tempo de modo repetitivo, isto

, suas componentes alternante e mdia so de igual magnitude. As

componentes mdia e alternante do torque so 73 lb.in. Suponha que o eixo

seja de ao baixo carbono laminado a frio.

Hipteses: No h cargas axiais aplicadas. Ser usado o ao para se obter

vida infinita. Pressuponha um fator de concentrao de tenso de 3,5 para os

raios de degraus em flexo, 2 para os raios de degraus em toro e 4 nas

chavetas. Devido s cargas no serem constantes e o momento de flexo ser

totalmente reverso, o mtodo da ASME no deve ser usado.

2

minmax TTTm

e 2

minmax TTTa

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Exerccio 04) Projete uma chaveta para o eixo do Exerccio 03 e refine a

estimativa dos fatores de segurana dos eixos com base em dimenses

preliminares de projeto (dimetros encontrados no exerccio anterior) em

conjuno com fatores refinados de concentrao de tenso.

Dados: Considere o mesmo carregamento do Exerccio 03. Suponha chavetas

quadradas, cujo material seja de ao de baixo carbono.

A partir da Figura 2 responda as questes a seguir:

Figura 2. Montagem de eixo e engrenagens. Esquema sem escala.

Dimenses: a= 1,5 in; p= 2,0 in; b= 6,5 in; c= 8,0 in; q= 7,5 in.

Exerccio 05) Projete um eixo para suportar os complementos mostrados na

Figura 2 com um coeficiente de segurana de projeto mnimo de 2,5.

Dados: Um projeto preliminar da configurao do eixo mostrado na Figura 2.

Ele deve transmitir torque de 80 lb.in. O torque e a fora na engrenagem so

constantes com o tempo. Suponha que o eixo seja de ao baixo carbono

laminado a frio SAE 1020. Assuma confiabilidade de 90%. Os dimetros das

engrenagens menor e maior so respectivamente 4 e 6 in.

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Exerccio 06) Projete uma chaveta para o eixo do Exerccio 05 e refine a

estimativa dos fatores de segurana dos eixos com base em dimenses

preliminares de projeto (dimetros encontrados no exerccio anterior) em

conjuno com fatores refinados de concentrao de tenso.

Dados: Considere o mesmo carregamento do Exerccio 05. Suponha chavetas

quadradas, cujo material seja de ao de baixo carbono (SAE 1010) com

comprimento=0,5in e r=0,01.

Momento mximo: Ponto B inlbMB 1470,

Ponto C inlbMC 9648,

Dimetros: ind 50701 , (em B)

ind 55603 , (em C)

Hipteses: Use chavetas quadradas, paralelas com rasgos produzidos por

fresa de topo. O material do eixo o mesmo que no exerccio 05. Um ao, SAE

1010, ser usado para as chavetas. Seu kpsiSut 53 e kpsiS y 44 .

Exerccio 07) Projete um eixo para suportar os complementos mostrados na

Figura 2 com um coeficiente de segurana de projeto mnimo de 2,5.

Dados: As componentes mdia e alternante do torque so 80 lb.in e 30 lb.in

respectivamente. Suponha que o eixo seja de ao baixo carbono laminado a

frio. Suponha coeficiente de segurana de 90%. Os dimetros das

engrenagens menor e maior so respectivamente 4 in e 6 in.

Exerccio 08) Projete uma chaveta para o eixo do Exerccio 07 e refine a

estimativa dos fatores de segurana dos eixos com base em dimenses

preliminares de projeto (dimetros encontrados no exerccio anterior).

Dados: Considere o mesmo carregamento do Exerccio 07. Suponha chavetas

quadradas, comprimento de 0,5 in, cujo material seja de ao de baixo carbono.

SAE 1010.