Projeto de Componentes Mecânicos — Atividade Prática

O roteiro como a instituição entrega

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ATIVIDADE PRÁTICA I – PROJETO DE COMPONENTES MECÂNICOS

TORÇÃO EM EIXOS

Na aula 1 vimos que existem alguns parâmetros essenciais para se projetar um eixo, onde esforço de torção é decorrente da potência transmitida numa determinada rotação especificada. Além disso, vimos que é possível determinar as tensões principais de um eixo, provenientes de cargas combinadas, a fim de projetá-lo corretamente e aprendemos sobre o critério de falha de Von Mises. Esses parâmetros podem ser obtidos por meio de cálculos como mostrado na aula 1 e através do uso de softwares.

Objetivo Geral: Esta atividade prática tem por objetivo geral permitir que o aluno obtenha os parâmetros de projeto de um eixo, submetido a cargas de torção, através de um software online gratuito (ETAPA I). Além de obter os parâmetros de projeto com o software, o aluno deverá realizar os cálculos conforme os modelos apresentados pela professora Francielly E. Castro Silva na aula 1 (ETAPA II).

Os links dos softwares podem ser encontrados na aula 7 do AVA – ATIVIDADE PRÁTICA, ou logo abaixo neste guia, e possui o seguinte aspecto:

Primeiro software: https://amesweb.info/Torsion/torsion-of-shaft-calculator.aspx

Segundo software:

T.y

Tensão de cisalhamento do eixo: τ =_J

p TL

Ângulo de torção: θ =_JG

σ_x +σ_y σ_x −σ_y 2

3.	Tensões principais normais: σ_1 , σ_2 =
2	2
σ_x −σ_y 2
4.	Tensão máxima de cisalhamento: τ_max = ±√(	) + τ_xy^2
2
σ_x +σ_y
5.	Tensão principal média: σ_med =
2
2τ_xy	1

Ângulo das tensões principais: θ_p = tan −1 [ (σ −σ ) ] ._2 x y (σy−σx) 1

−1 [

7.	Ângulo de tensão de cisalhamento máximo: θ_s = tan		ou θ_s = θ_p − 45°
τ_xy	2

Tensão de Von Mises: σ_mises = √σ_1 ² − σ_1 σ_2 + σ_2 ²

Para obter os parâmetros acima, você deve inserir nos softwares os dados iniciais conforme o número do seu RU. A seguinte tabela apresenta uma relação dos valores a serem inseridos com o número do seu RU:

Primeiro software:

Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos

Torque (Nm) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 200
Rotação (rpm) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 100
Raio externo (mm) (Soma dos 3 últimos números do seu RU + 80 mm)/2
Raio interno (mm) (Soma dos 3 últimos números do seu RU + 50 mm)/2
Comprimento do eixo (mm) Soma dos 2 últimos números do seu RU + 100 mm

Módulo de cisalhamento (GPa) (Soma dos 4 últimos números do seu RU) x 10 Exemplo: O aluno “fulano” possui o seguinte RU:_6543210._Para_cada_um_dos parâmetros iniciais temos os seguintes valores:

Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos

Torque (Nm) (3+2+1+0) x 200 = 1200
Rotação (rpm) (3+2+1+0) x 100 = 600
Raio externo (mm) ((2+1+0) + 80)/2 = 83/2 = 41,5
Raio interno (mm) ((2+1+0) + 50)/2 = 53/2 = 26,5
Comprimento do eixo (mm) (1+0) + 100 = 101
Módulo de cisalhamento (GPa) (3+2+1+0) x 10 = 60

Segundo software:

Parâmetros iniciais Valores utilizados no software e nos cálculos

Tensão normal x (MPa) (3+2+1+0) x 10 = 60

Tensão normal y (MPa) (3+2+1+0) x 5 = 30

Tensão de cisalhamento (MPa) Tensão de cisalhamento máxima obtida no projeto de eixo.

Para este exemplo de RU τ_xy = 12,82 MPa

ETAPA I: Com os parâmetros iniciais, você deverá inseri-los nos softwares e assim obter os valores da tensão de cisalhamento do eixo, ângulo de torção, tensões principais normais e a tensão máxima de cisalhamento, conforme exemplo, lembrando que após inserir os parâmetros iniciais, você deverá clicar no botão Calcular:

Obs: Se o valor dos parâmetros iniciais conforme seu RU não der um número inteiro, utilize ponto e não vírgula nos softwares. Exemplo: 41.5 e não 41,5. Além disso, fique atento que o eixo é vazado, então tique a opção Eixo oco (Hollow shaft) e preste atenção com relação às unidades.

No exemplo, os softwares nos devolveram os seguintes valores:

Tensão de cisalhamento do eixo: τ = 12,82 MPa

Ângulo de torção: θ = 0,03°

Tensões principais normais: σ_1 = 64,7 MPa e σ_2 = 25,3 MPa
Tensão máxima de cisalhamento: τ_max = ±19,7 MPa
Tensão principal média: σ_med = 45 MPa
Ângulo das tensões principais: θ_p = 20,3°
Ângulo de tensão de cisalhamento máximo: θ_s = −24,7°
Tensão de Von Mises: σ_mises = 56,5 MPa

ETAPA II: Com os parâmetros iniciais, você deverá determinar analiticamente, por meio das equações, os respectivos valores solicitados:

T.y	π(r_e^4 −r i4 )	π(41,5^4 −26,5^4 )
1.	Tensão de cisalhamento do eixo: τ =_J , onde J_p =
p	2	2
1200.41,5.10 −3

J_p = 3,8846. 10^6 mm^4 = 3,8846. 10 −6 m^4 . Assim τ = = 12,82 MPa

3,8846.10 −6

TL	1200.101.10 −3	180
2.	Ângulo de torção: θ =_J_G =_3,8846.10 −6_.60.10_9 = 5,2.10 −4 rad que multiplicado por	é
p	π
igual a θ = 0,0298°
σ_x +σ_y	σ_x −σ_y 2
3.	Tensões principais normais: σ_1 , σ_2 =		) + τ_xy^2
2	2
60+30	60−30 2
σ_1 , σ_2 =		) + 12,82^2 . Assim σ_1 = 64,73 MPa e σ_2 = 25,27 MPa
2	2
σ_x −σ_y 2
4.	Tensão máxima de cisalhamento: τ_max = ±√(	) + τ_xy^2
2
60 − 30^2
τ_max = ±√(	) + 12,82^2 = ±19,7 MPa
2
σ_x +σ_y
5.	Tensão principal média: σ_med =
2
σ_med =
60 + 30
= 45 MPa
2
2τ_xy	1
6.	Ângulo das tensões principais: θ_p = tan −1 [ (σ
_x −σ_y )	2
2.12,82 1
θ_p = tan −1 [	] . = 20,26°
(60 − 30) 2
(σy−σx)
1
−1 [
2
7.	Ângulo de tensão de cisalhamento máximo: θ_s = tan		ou θ_s = θ_p − 45°
τ_xy	2
θ_s = 20,26 − 45 = −24,74°

Tensão de Von Mises: σ_mises = √σ_1 ² − σ_1 σ_2 + σ_2 ²

σ_mises = √64,73^2 − 64,73.25,27 + 25,27^2 = 56,51 MPa

Importante: Os resultados obtidos via softwares e através dos cálculos (ETAPA I e ETAPA II), devem ser postados na área trabalhos no AVA, através de um documento em pdf gerado do word, ou escaneado, ou foto com BOA LEGIBILIDADE, mas sempre em pdf. Não esqueça de inserir as imagens dos softwares com os resultados no documento. Anexe somente um documento com todos os resultados contendo as duas ETAPAS.

Histórico deste roteiro

Versão de 2024

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Projeto de correias · 2025

Sobre este texto

Transcrição do roteiro entregue pela instituição, com a estrutura preservada. Nenhum dado de professor, aluno ou contato aparece aqui — foram removidos antes da publicação. O texto está no ar para que você saiba o que a atividade pede antes de começar; ele não contém resolução.

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