Análise de tensões em engrenagens de dentes retos

ANÁLISE DE TENSÕES EM ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE
DENTES RETOS ATRAVÉS DO MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS

C.E. de A. Cordeiro
N. S. Soeiro (orientador)

Departamento de Engenharia Mecânica
Centro Tecnológico
Universidade Federal do Pará
Av. Peimetral, S/N, LABEM, Sala 206, Guamá, Belém, PA, CEP: 66075-650.

Palavras-chave: Engrenagem, Elementos Finitos, Tensões, Métodos Numéricos.

RESUMO
As engrenagens constituem um dos melhores meios de transmissão de movimento rotativo entre dois ou mais eixos de forma eficiente e segura. No decorrer dos últimos anos o projeto de engrenagens sofreu inúmeras modificações de modo a torna-lo mais eficiente e resistente no seu uso. Essas modificações vão desde do seu dimensionamento, através da utilização de módulos padronizados para os dentes, até o uso de certas ligas especiais utilizadas na sua fabricação. Este trabalho tem como objetivo analisar a influência dessas modificações, mais precisamente no ângulo de pressão, definidos pelas normas Fellows (20º) e AGMA (14,5º), nas tensões no cubo, rasgo de chaveta e no dente através do uso do método de elementos finitos.
Para a realização da análise, foi escolhida uma engrenagem com 45 dentes, módulo 5, dimensionada segundo a norma Fellows, existente em um torno mecânico , a qual é capaz de transmitir uma potência de 1,5 HP de um pinhão de 21 dentes que gira à 850 RPM. Esta engrenagem foi totalmente desenhada em CAD utilizando o SoftWare AutoCAD Mechanical Desktop 6, no qual será realizada a análise via método de elementos finitos. Após este procedimento foram definidas as condições em que será submetido o modelo na análise. Essas condições correspondem às forças que normalmente atuam na engrenagem durante a sua operação normal (figura 1). Uma comparação será feita entre as tensões existentes nesta engrenagem e as tensões existentes em uma mesma engrenagem dimensionada segundo a norma da AGMA (figura 2).

Figura 1 – Esforços no engrenamento (Fellows).
Figura 2 – Forma