Engrenagens 101: Tipos, Involutas, Precisão e Cálculo

Você já se perguntou sobre o fascinante mundo das engrenagens? Nesta postagem do blog, exploraremos a história, os tipos e a terminologia desses componentes mecânicos essenciais. Junte-se a nós e mergulhe nas complexidades das engrenagens, guiado pela experiência de um engenheiro mecânico experiente. Descubra como as engrenagens evoluíram ao longo dos séculos e saiba mais sobre seu papel fundamental no maquinário moderno.

Índice

1. O que é uma engrenagem?

Uma engrenagem é um componente mecânico dentado de engenharia de precisão, projetado para se encaixar em outras engrenagens ou componentes dentados. É um elemento fundamental nos sistemas de transmissão de energia, convertendo a velocidade de rotação e o torque entre os eixos. As engrenagens são caracterizadas por sua forma circular com dentes uniformemente espaçados ao longo da periferia, geralmente seguindo um perfil involuto para um encaixe ideal.

A aplicação de engrenagens na transmissão mecânica e em todo o campo mais amplo da engenharia mecânica é excepcionalmente diversificada e crucial. Elas são parte integrante de uma ampla gama de máquinas e dispositivos, desde ferramentas manuais simples até equipamentos industriais complexos e veículos de alto desempenho. As engrenagens permitem o controle preciso da velocidade, direção e força em sistemas mecânicos, tornando-as indispensáveis em trens de força, redutores, diferenciais e inúmeros outros conjuntos mecânicos.

A versatilidade das engrenagens decorre de sua capacidade de serem fabricadas em vários tamanhos, materiais e configurações, incluindo engrenagens de dentes retos, helicoidais, cônicas e sem-fim, cada uma delas adequada a aplicações e requisitos de desempenho específicos. Com o avanço da tecnologia, o projeto e a fabricação de engrenagens continuam a evoluir, incorporando novos materiais, técnicas de produção e métodos de otimização para aumentar a eficiência, a durabilidade e a redução de ruído em sistemas mecânicos.

2. A história das engrenagens

Já em 350 a.C., o famoso filósofo grego Aristóteles registrou sobre as engrenagens em sua literatura.

Por volta de 250 a.C., o matemático Arquimedes também descreveu em sua literatura o uso da turbina e da engrenagem sem-fim em um guincho.

As engrenagens de séculos antes de Cristo ainda estão preservadas no relógio de água de Ktesibios, no Iraque.

A história das engrenagens na China remonta aos tempos antigos e tem uma longa e extensa história. De acordo com registros históricos, as engrenagens já eram usadas desde 400-200 a.C. na China antiga.

As engrenagens de bronze escavadas na província de Shanxi são as engrenagens mais antigas descobertas até agora no mundo. Os carros guiados que refletiam as conquistas da ciência e tecnologia antigas eram dispositivos mecânicos que giravam em torno de mecanismos de engrenagens.

Durante o Renascimento italiano, na segunda metade do século XV, o famoso gênio Leonardo da Vinci não apenas deixou uma marca indelével nos aspectos culturais e artísticos, mas também fez contribuições significativas para a história da tecnologia de engrenagens.

Depois de mais de 500 anos, as engrenagens atuais ainda mantêm os esboços dos protótipos daquela época.

(1) Engrenagem de dentes retos

Engrenagem de dentes retos

(2) Cremalheira e pinhão

Cremalheira e pinhão

(3) Engrenagem helicoidal com eixos cruzados

Engrenagem helicoidal com eixos cruzados

(4) Engrenagem cônica

Engrenagem cônica

(5) Engrenagem cônica hipoide de alta taxa de transmissão

Engrenagem cônica hipoide de alta relação de transmissão

(6) Engrenagem sem-fim

Engrenagem sem-fim

Foi somente no final do século XVII que as pessoas começaram a estudar o formato do dente da roda, que podia transmitir movimento com precisão. Após a Revolução Industrial na Europa, no século XVIII, a aplicação da transmissão por engrenagens tornou-se cada vez mais difundida.

Primeiro, foi desenvolvida a engrenagem cicloidal, seguida pela engrenagem involuta. No início do século XX, a engrenagem involuta havia se tornado dominante em sua aplicação. Posteriormente, foram desenvolvidas engrenagens como a engrenagem helicoidal, a engrenagem em arco, a engrenagem cônica e a engrenagem oblíqua.

Atualmente, a moderna tecnologia de engrenagens fez grandes avanços. Os módulos de engrenagem variam de 0,004 a 100 milímetros, e o diâmetro da engrenagem pode variar de 1 milímetro a 150 metros. As transmissão de energia A capacidade do motor pode chegar a 100.000 quilowatts, e a velocidade de rotação pode chegar a 100.000 rotações por minuto. A maior velocidade circunferencial pode chegar a 300 metros por segundo.

Internacionalmente, os dispositivos de engrenagem de transmissão de energia estão se desenvolvendo em direção à miniaturização, alta velocidade e padronização. Algumas tendências no projeto de engrenagens incluem a aplicação de engrenagens especiais, o desenvolvimento de dispositivos de engrenagens planetárias e a pesquisa e o desenvolvimento de sistemas de engrenagens de baixa vibração e baixo ruído.

3. As engrenagens são geralmente divididas em três categorias principais.

Há vários tipos de engrenagens, e o método mais comum de classificação é baseado no eixo da engrenagem.

Em geral, as engrenagens são classificadas em três tipos: eixo paralelo, eixo de interseção e eixo oblíquo.

Engrenagens de eixo paralelo: incluindo engrenagens de dentes retos, engrenagens helicoidais, engrenagens internas, cremalheiras e cremalheiras helicoidais.

Iengrenagens de eixo de interseção: incluindo engrenagens cônicas retas, engrenagens cônicas em espiral, engrenagens cônicas de grau zero, etc.

Engrenagens de eixo oblíquo: incluindo engrenagens helicoidais com eixos cruzados, engrenagens sem-fim, engrenagens cônicas hipoides, etc.

Tipo de transmissão de engrenagemTipo de equipamentoEficiência de transmissão (%)  Representação gráfica em 3D 
Eixo paralelo
Eixo paralelo 
Engrenagens de dentes retos98.0-99.5 
Engrenagens helicoidais 
Racks,Racks helicoidais 
Engrenagens internas 
Eixo de interseção
Eixo de interseção 
Engrenagens de esquadria98.0-99.0 
Engrenagens cônicas retas 
Engrenagens cônicas espirais 
Eixo de inclinação
 
Engrenagens de parafuso70.0-95.0 
Minhocas30.0-90.0 
Rodas de rosca sem fim 

A eficiência listada na tabela acima é a eficiência da transmissão, que não inclui as perdas dos rolamentos e a lubrificação por agitação. A engrenagem dos pares de engrenagens de eixos paralelos e de eixos de interseção é basicamente rolante, e o deslizamento relativo é muito pequeno, de modo que a eficiência é alta.

O engrenamento de pares de engrenagens de eixo escalonado, como engrenagens helicoidais e engrenagens sem-fim, tem um impacto significativo de atrito, pois elas realizam a transmissão de potência por meio de deslizamento relativo, causando uma redução na eficiência da transmissão em comparação com outras engrenagens.

A eficiência das engrenagens refere-se à eficiência de transmissão das engrenagens em sua condição normal de montagem.

Se a instalação for inadequada, especialmente quando a distância da montagem da engrenagem cônica estiver incorreta e causar um erro na interseção do mesmo cônico, sua eficiência diminuirá significativamente.

3.1 Engrenagens de eixo paralelo

1. Engrenagens de dentes retos

Engrenagens cilíndricas nas quais as linhas dos dentes e as linhas axiais são paralelas. Elas são amplamente usadas na transmissão de energia porque são fáceis de processar.

Engrenagens de dentes retos

2. Rack

Uma engrenagem de dentes retos que se engrena com engrenagens de dentes retos. Ela pode ser vista como um caso especial em que o diâmetro do passo da engrenagem de dentes retos se torna infinitamente grande.

Rack

3. Engrenagens internas

Engrenagens com dentes usinados na parte interna de um anel que se engrenam com as engrenagens de dentes retos. São usadas principalmente em aplicações como mecanismos de transmissão de engrenagens planetárias e acoplamentos de engrenagens.

Engrenagens internas

4. Engrenagens helicoidais

Engrenagens cilíndricas com linhas de dentes em forma de hélice. São amplamente utilizadas devido à sua alta resistência e operação suave, em comparação com as engrenagens de dentes retos. Elas geram impulso axial durante a transmissão.

Engrenagens helicoidais

5. Cremalheira helicoidal

Uma engrenagem de cremalheira que se engrena com engrenagens helicoidais. É equivalente ao caso em que o diâmetro do passo da engrenagem helicoidal se torna infinitamente grande.

Cremalheira helicoidal

6. Engrenagens em espinha de peixe

Engrenagens que consistem em duas engrenagens helicoidais com ângulos de hélice opostos. Elas têm a vantagem de não gerar empuxo axial.

Engrenagens em espinha de peixe

3.2 Engrenagens de eixo de interseção

1. Engrenagens cônicas retas

Engrenagens cônicas com linhas de dentes paralelas à matriz geradora do cone. Elas são relativamente fáceis de fabricar em comparação com outros tipos de engrenagens cônicas.

Portanto, eles são amplamente usados em aplicações de engrenagens cônicas para transmissão de potência.

Engrenagens cônicas retas

2. Engrenagens cônicas espirais

Engrenagens cônicas com linhas de dentes curvas e um ângulo de hélice. Embora sejam mais difíceis de fabricar do que as engrenagens cônicas retas, elas são amplamente usadas como engrenagens de alta resistência e baixo ruído.

Engrenagens cônicas em espiral

3. Engrenagens cônicas zero

Engrenagens cônicas curvas com um ângulo de hélice de zero grau. Elas têm as características das engrenagens cônicas retas e espirais, com a superfície do dente sujeita à mesma situação de força que as engrenagens cônicas retas.

Engrenagens de bisel zero

3.3 Engrenagens de eixo escalonado

1. Par de engrenagens sem-fim

O termo "par de engrenagens sem-fim" refere-se a uma combinação de um sem-fim e uma roda sem-fim que se engrena com ele. A maior característica do par de engrenagens sem-fim é que uma grande relação de transmissão pode ser obtida com apenas um par, e elas operam silenciosamente. Entretanto, sua baixa eficiência é uma desvantagem.

Par de engrenagens sem-fim

2. Par de engrenagens helicoidais e de rosca sem fim

Termo usado quando pares de engrenagens sem-fim cilíndricas são usados para transmissão entre eixos escalonados. Elas podem ser usadas no caso de pares de engrenagens helicoidais ou entre pares de engrenagens helicoidais e de dentes retos. Embora operem suavemente, só são adequadas para uso com cargas leves.

Par de engrenagens helicoidais e de rosca sem fim

3.4 Outras engrenagens especiais

1. Engrenagens de face

Engrenagens em forma de disco que podem ser engrenadas com engrenagens de dentes retos ou engrenagens helicoidais. Elas são usadas para transmissão entre eixos ortogonais e eixos escalonados.

Engrenagens de face

2. Par de engrenagens de rosca sem fim em ampulheta

O termo "par de engrenagens sem-fim em ampulheta" refere-se a uma combinação de um sem-fim em ampulheta e uma roda sem-fim que se engrena com ele. Embora sejam mais difíceis de fabricar em comparação com os pares de engrenagens sem-fim cilíndricas, eles podem transmitir cargas pesadas.

Par de engrenagens de rosca sem-fim Hourglass

3. Engrenagens hipoides

Engrenagens cônicas usadas para transmissão entre eixos escalonados. As engrenagens maiores e menores são usinadas excentricamente, semelhante ao caso das engrenagens cônicas espirais. O princípio da engrenagem é muito complexo.

Engrenagens hipoides

4. Terminologia básica e cálculos de dimensões de engrenagens

As engrenagens têm terminologia e métodos de apresentação distintos. Para melhorar a compreensão das engrenagens, aqui estão algumas terminologias básicas de engrenagens comumente usadas.

1. Nomes das peças da engrenagem

Nomes das peças da engrenagem

2. O termo usado para indicar o tamanho de uma engrenagem é chamado de módulo

m1, m3, m8... são conhecidos como módulo 1, módulo 3, módulo 8, respectivamente. O módulo é usado universalmente em todo o mundo para indicar o tamanho da engrenagem, usando o símbolo m (módulo) e números (milímetros) para representar o tamanho dos dentes.

Quanto maior o número, maior a engrenagem.

Em países que usam unidades imperiais, como os Estados Unidos, o tamanho dos dentes é indicado pelo símbolo DP (diametral pitch) e números (o número de dentes para uma engrenagem com diâmetro de passo de 1 polegada).

Por exemplo: DP24, DP8 etc. Há também uma comparação e um método especial para indicar o tamanho dos dentes usando o símbolo CP (passo circular) e números (milímetros), como CP5, CP10.

O passo (p) pode ser obtido multiplicando-se o módulo por pi. O passo é o comprimento entre os dentes adjacentes.

A fórmula é: p= pi x m

Comparação do tamanho dos dentes para diferentes módulos:

3. Ângulo de pressão

O ângulo de pressão é um parâmetro que determina o formato dos dentes da engrenagem. Ele se refere à inclinação da superfície dos dentes da engrenagem e geralmente é definido em 20 graus (α).

Anteriormente, as engrenagens com um ângulo de pressão de 14,5 graus eram comuns.

Ângulo de pressão

O ângulo de pressão é o ângulo formado entre o raio e a tangente do formato do dente em um ponto específico da superfície do dente (geralmente o nó). Como mostrado na figura, α é o ângulo de pressão. α' também é um ângulo de pressão, pois α' = α.

Quando o estado de engrenagem da engrenagem A e da engrenagem B é visto a partir do nó, a engrenagem A empurra a engrenagem B a partir do nó. Nesse momento, a força motriz atua na normal comum da engrenagem A e da engrenagem B. Em outras palavras, a normal comum é a direção da força e a direção do rolamento de pressão, sendo α o ângulo de pressão.

O módulo (m), o ângulo de pressão (α) e o número de dentes (z) são os três parâmetros básicos de uma engrenagem. Com base nisso, cada parte da engrenagem é calculada em termos de tamanho.

4. Adendo e Dedendo

A altura de um dente de engrenagem é determinada pelo módulo (m).

A altura total do dente é h=2,25 m (= altura do adendo + altura do dedendo).

A altura do adendo (ha) é a altura da ponta do dente da engrenagem até o círculo de passo. ha=1m.

A altura do dedendum (hf) é a altura da raiz do dente da engrenagem até o círculo de passo. hf=1,25m.

A referência para a espessura do dente da engrenagem (s) é a metade do passo. s=πm/2.

5. Diâmetro da engrenagem

O parâmetro que determina o tamanho de uma engrenagem é o diâmetro do círculo de passo (d). Com base no círculo de inclinação, é possível determinar a inclinação, a espessura, a altura, a altura do adendo e a altura do dedendo da engrenagem.

O diâmetro do círculo de passo é d=zm.

O diâmetro do círculo adendo é da=d+2m.

O diâmetro do círculo dedendum é df=d-2,5 m.

O círculo de passo não pode ser visto diretamente na engrenagem real porque é um círculo presumido usado para determinar o tamanho da engrenagem.

6. Distância entre centros e folga

Quando os círculos de passo de um par de engrenagens se engrenam tangencialmente, o distância do centro é a metade da soma dos diâmetros do círculo de inclinação.

Distância central a=(d1+d2)/2

Distância entre centros e folga

A folga é um fator importante para a obtenção de uma malha suave de engrenagens durante o engate. É o espaço entre as superfícies dos dentes quando um par de engrenagens está engrenado.

Há também uma folga na direção da altura do dente da engrenagem. Essa folga é conhecida como folga axial ou folga (c). A folga (c) é a diferença entre o diâmetro do círculo da raiz de uma engrenagem e o diâmetro do círculo da ponta de sua engrenagem correspondente.

Folga c=1,25m-1m=0,25m

7. Engrenagem helicoidal

Uma engrenagem cujos dentes são torcidos em espiral após uma engrenagem de dentes retos é chamada de engrenagem helicoidal. A maioria dos cálculos geométricos de uma engrenagem de dentes retos é aplicável a uma engrenagem helicoidal. Há dois tipos de engrenagens helicoidais com base em suas superfícies de referência:

  • Referência da face da extremidade (perpendicular ao eixo) (módulo da face da extremidade/ângulo de pressão)
  • Referência do flanco (perpendicular ao dente) (módulo normal/ângulo de pressão)
  • A fórmula para a relação entre o módulo da face final (mt) e o módulo normal (mn) é mt=mn/cosβ.

8. Direção da hélice e malha

Para engrenagens helicoidais, como as engrenagens helicoidais e as engrenagens cicloidais, cujos dentes têm formato helicoidal, a direção da hélice e a malha são fixas.

A direção da hélice refere-se a quando o eixo da engrenagem aponta para cima e para baixo, a direção dos dentes é para a parte superior direita como "mão direita" e para a parte superior esquerda como "mão esquerda" quando vista de frente. O engrenamento de vários tipos de engrenagens é mostrado abaixo.

5. O perfil de dente mais comumente usado para engrenagens é o perfil de dente involuto.

Se os dentes com espaçamento igual forem divididos apenas na periferia externa da roda de fricção, equipados com projeções e, em seguida, engrenados e girados uns com os outros, podem surgir os seguintes problemas:

Quando a transmissão de engrenagens precisa ser silenciosa e suave, são usadas curvas involutas.

1. O que é uma curva involuta?

Uma curva involuta é uma curva obtida ao enrolar um fio com um lápis na periferia externa de um cilindro e liberar gradualmente o fio em um estado tenso.

A curva desenhada pelo lápis é a curva involuta, e a periferia externa do cilindro é chamada de círculo base.

curva involuta

2. Exemplo de uma engrenagem involuta de 8 dentes

Divida o cilindro em 8 partes iguais e amarre 8 lápis a elas para desenhar 8 curvas involutas. Em seguida, enrole os fios na direção oposta e desenhe mais 8 curvas usando o mesmo método. Esta é uma engrenagem de 8 dentes com curvas involutas como perfil do dente.

Um exemplo de uma engrenagem involuta de 8 dentes

3. Vantagens das engrenagens involutas

As vantagens das engrenagens involutas incluem a capacidade de transmitir uma taxa de velocidade constante, operação suave devido ao padrão de contato que muda gradualmente e baixa sensibilidade às variações da distância do centro.

4. Círculo de base e círculo de inclinação

O círculo base é o círculo fundamental que forma o perfil do dente involuto. O círculo de passo é o círculo de referência que determina o tamanho da engrenagem. O círculo base e o círculo de passo são dimensões geométricas importantes das engrenagens.

O perfil involuto do dente é uma curva formada na parte externa do círculo da base, e o ângulo de pressão no círculo da base é zero.

5. Malha de engrenagens involuntárias

Quando duas engrenagens involutas padrão são engrenadas, seus círculos de passo são tangentes um ao outro na distância padrão do centro. A aparência do engrenamento das duas engrenagens se assemelha à transmissão de duas rodas de fricção com diâmetros d1 e d2, respectivamente.

No entanto, o engrenamento das engrenagens involutas depende, na verdade, do círculo de base e não do círculo de passo.

Os pontos de contato entre os dentes de engrenagem de duas engrenagens se movem ao longo da linha de ação na sequência de P1, P2 e P3.

Preste atenção no dente amarelo da engrenagem motriz. Depois que esse dente começa a engrenar, a engrenagem fica em um estado de engrenamento de dois dentes (P1, P3) por um período de tempo. A engrenagem continua e, quando o ponto de contato se move para o ponto P2 no círculo de passo, apenas um dente permanece na engrenagem.

A engrenagem continua e, quando o ponto de contato se move para o ponto P3, o próximo dente da engrenagem começa a engrenar no ponto P1, formando novamente um estado de engrenagem de dois dentes. Dessa forma, a engrenagem de dois dentes e a engrenagem de um dente das engrenagens interagem e transmitem repetidamente o movimento rotacional.

A linha tangente comum entre os círculos de base, A-B, é chamada de linha de ação. Os pontos de contato dos pares de engrenagens estão todos nessa linha de ação.

Com um diagrama ilustrativo, é como uma correia que corre nas periferias externas de dois círculos básicos e transmite energia por meio de movimento rotacional.

6. O deslocamento da engrenagem é dividido em deslocamento positivo e deslocamento negativo.

O perfil do dente das engrenagens que normalmente usamos é geralmente um involuto padrão, mas também há situações em que os dentes da engrenagem precisam ser deslocados, como para ajustar a distância entre centros ou evitar o corte inferior da engrenagem menor.

1. Número e formato dos dentes da engrenagem

A curva involuta da forma do dente varia de acordo com o número de dentes. Quanto mais dentes houver, mais a curva da forma do dente tenderá para uma linha reta.

À medida que o número de dentes aumenta, o formato da raiz do dente se torna mais espesso e a resistência da roda dentada aumenta.

No gráfico acima, é possível observar que, para uma engrenagem com 10 dentes, parte do perfil do dente involuto na raiz do dente é removida, resultando em rebaixamento.

No entanto, ao adotar um deslocamento positivo para a engrenagem com z=10, aumentar o diâmetro do círculo adendo e aumentar a espessura dos dentes da engrenagem, é possível obter a mesma resistência de uma engrenagem com 200 dentes.

2. Engrenagens deslocadas

O diagrama a seguir mostra o diagrama esquemático de uma engrenagem de 10 dentes com deslocamento positivo. Durante o corte da engrenagem, a quantidade de movimento da ferramenta ao longo da direção radial é chamada de quantidade de deslocamento radial (referida como quantidade de deslocamento) xm(mm).

  • xm = quantidade de deslocamento (mm)
  • x = coeficiente de deslocamento
  • m = Módulo (mm)
Ferramenta de corte de tiras dentadas

Com o deslocamento positivo do perfil do dente, a espessura do dente da engrenagem aumenta e o diâmetro externo (diâmetro do círculo adendo) também aumenta.

Ao adotar o deslocamento positivo, é possível evitar o corte inferior da engrenagem. O deslocamento das engrenagens também pode atingir outros objetivos, como a alteração da distância central. O deslocamento positivo pode aumentar a distância central, enquanto o deslocamento negativo pode reduzi-la.

Independentemente de ser uma engrenagem com deslocamento positivo ou negativo, há limitações para a quantidade de deslocamento.

3. Deslocamento positivo e negativo

O deslocamento pode ser positivo ou negativo. Embora a altura do dente seja a mesma, a espessura do dente é diferente. Uma engrenagem com uma espessura de dente mais espessa é uma engrenagem de deslocamento positivo, enquanto uma engrenagem com uma espessura de dente reduzida é uma engrenagem de deslocamento negativo.

Quando não for possível alterar a distância central entre duas engrenagens, o deslocamento positivo pode ser aplicado à engrenagem menor (para evitar o corte inferior) e o deslocamento negativo à engrenagem maior, a fim de obter a mesma distância central. Nesse caso, o valor absoluto da quantidade de deslocamento é igual.

4. Malha de engrenagens deslocadas

As engrenagens padrão se engrenam quando seus círculos de passo são tangentes um ao outro. O engrenamento de engrenagens deslocadas, conforme mostrado na figura, é tangente entre si no círculo de engrenamento.

O ângulo de pressão no círculo de engrenagem é chamado de ângulo de engrenagem. O ângulo de engrenamento é diferente do ângulo de pressão no círculo de passo (ângulo de pressão do círculo de passo) e é um fator importante no projeto de engrenagens deslocadas.

5. Função do deslocamento da engrenagem

O deslocamento da engrenagem pode evitar o corte inferior causado por um pequeno número de dentes durante a usinagem. A distância central desejada pode ser obtida por meio do deslocamento.

Em um par de engrenagens com uma grande diferença no número de dentes, o deslocamento positivo pode ser aplicado à engrenagem menor de desgaste fácil para aumentar a espessura do dente, enquanto o deslocamento negativo pode ser aplicado à engrenagem maior para reduzir a espessura do dente, a fim de tornar a expectativa de vida das duas engrenagens mais comparável.

7. Precisão da engrenagem

As engrenagens são componentes mecânicos que transmitem potência e rotação. Os principais requisitos para o desempenho das engrenagens são:

Para atender aos requisitos acima, melhorar a precisão das engrenagens se tornará uma tarefa necessária.

1. Classificação da precisão da engrenagem

A precisão das engrenagens pode ser dividida em três categorias:

a) Precisão do perfil do dente involuto - precisão do perfil do dente

b) Precisão da linha do flanco do dente na superfície do dente - precisão da linha do dente

c) Precisão da posição dos dentes/ranhuras.

2. Erro no perfil do dente

O erro do perfil do dente refere-se ao erro entre o perfil real do dente da engrenagem e o perfil teórico do dente.

Há muitos fatores que afetam o erro do perfil do dente, como a ferramenta e as vibrações da máquina-ferramenta durante o processo de corte.

O erro no perfil do dente afeta o desempenho e o ruído da engrenagem. Portanto, é necessário controlar o erro do perfil do dente dentro da faixa permitida.

Erro no perfil do dente

3. Erro na linha do dente

4. Erro de inclinação

Erro de inclinação

Meça o valor do passo na circunferência de medição centralizada no eixo da engrenagem.

O desvio do passo do dente único (fpt) é a diferença entre o passo real e o passo teórico.

O desvio de passo cumulativo total (Fp) é usado para avaliar o desvio de todo o passo da engrenagem. O valor da amplitude total da curva de desvio cumulativo do passo representa o desvio total do passo.

5. Deslocamento radial (Fr)

Coloque uma sonda (esférica ou cilíndrica) sucessivamente na ranhura dos dentes e meça a diferença entre as distâncias radiais máxima e mínima da sonda até o eixo da engrenagem. A excentricidade do eixo da engrenagem é um dos fatores que contribuem para o desvio radial.

Deslocamento radial (Fr)

6. Desvio composto radial (Fi")

Até agora, os métodos que descrevemos para avaliar a precisão das engrenagens, como a forma do dente, o passo e a precisão do flanco do dente, são todos métodos para avaliar a precisão de uma engrenagem individual.

Em contrapartida, há outro método que avalia a precisão da engrenagem realizando um teste de engrenagem de dois dentes na engrenagem em combinação com uma engrenagem de medição. As duas superfícies da engrenagem testada se engrenam com a engrenagem de medição e giram durante um ciclo inteiro. A alteração na distância central é registrada.

A figura abaixo mostra os resultados do teste para uma engrenagem com 30 dentes. Há um total de 30 linhas de onda para o desvio composto radial de um único dente.

O valor do desvio composto radial é aproximadamente a soma do desvio do batimento radial e do desvio composto radial de um único dente.

7. A correlação entre vários aspectos de precisão das engrenagens

As várias partes da precisão da engrenagem estão relacionadas entre si. De modo geral, a excentricidade radial está fortemente correlacionada com outros erros, e também há uma forte correlação entre vários erros de passo.

A correlação entre vários aspectos de precisão das engrenagens

8. Os requisitos para engrenagens de alta precisão são:

Os requisitos para engrenagens de alta precisão

8. Fórmulas de cálculo de engrenagens:

Ângulo espiral em uma seção cilíndrica normal:

Ângulo espiral em um cilindro de base:

Ângulo de centralização da espessura do dente:

Diâmetro do pino:

Fator de correção da distância central:

Cálculo de engrenagens de dentes retos padrão (engrenagem de pinhão ①, roda de engrenagem ②)

1. Número de dentes na engrenagem padrão

2. Engrenagem Involuta Padrão com Perfil de Dente Reto

3. Módulo m

4. Ângulo de pressão   

5. Número de dentes    

6. Profundidade efetiva do dente    

7. Profundidade total do dente

8. Folga da engrenagem  

9. Diâmetro do círculo de passo de referência

10. Diâmetro externo  

11. Diâmetro da raiz

12. Diâmetro do círculo da base  

13. Passo circular  

14. Passo diametral normal

15. Espessura do dente circular  

16. Espessura do dente cordal   

17. Altura do dente da vareta de óleo de engrenagem 

18. Número de dentes transversais  

19. Espessura do dente transversal

20. Diâmetro do pino   

21. Dimensão de medição cilíndrica

Fórmula para cálculo de engrenagens de dentes retos deslocadas (pinhão ①, engrenagem ②):

1. Perfil transversal do dente da engrenagem

2. Relação de contato do perfil do dente da ferramenta

3. Módulo m

4. Ângulo de pressão        

5. Número de dentes Z

6. Profundidade efetiva do dente     

7. Profundidade total do dente        

8. Folga da engrenagem C

9. Relação de contato transversal X

10. Distância central               

11. Diâmetro do círculo de passo de referência    

12. Ângulo de pressão operacional     

13. Diâmetro do círculo de inclinação       

14. Diâmetro externo         

15. Diâmetro do adendo          

16. Diâmetro do passo             

17. Passo circular           

18. Passo diametral normal        

19. Espessura do dente circular             

20. Espessura do dente cordal   

21. Altura do dente do paquímetro de engrenagem  

22. Número de dentes transversais  

23. Espessura do dente transversal 

24. Diâmetro da ponta   

25. Dimensão de medição transversal

Fórmula para cálculo de engrenagens helicoidais padrão (sistema normal) (pinhão ①, engrenagem ②)

1. Perfil do dente da engrenagem padrão

2. Seção de referência do sistema normal de perfil de dente

3. Engrenagem helicoidal com perfil de dente de ferramenta

4. Módulo                             

5. Ângulo de pressão     

6. Número de dentes  

7. Direção da hélice      

8. Profundidade efetiva do dente   

9. Profundidade total do dente  

10. Ângulo de pressão frontal  

11. Distância central  

12. Diâmetro do círculo de passo de referência  

13. Diâmetro externo   

14. Diâmetro da raiz  

15. Diâmetro do passo  

16. Ângulo da hélice no círculo básico 

17. Arremesso    

18. Passo circular (sistema normal)   

19. Passo diametral normal (sistema normal)   

20. Espessura do dente circular (sistema normal)  

21. Número equivalente de dentes em uma engrenagem de dentes retos padrão       

22. Espessura do dente cordal    

23. Profundidade do dente do paquímetro de engrenagem  

24. Número de dentes transversais    

25. Espessura do dente transversal  

26. Diâmetro da ponta  

27. Dimensão de medição cilíndrica   

28. Folga da engrenagem f

Fórmula para cálculo de engrenagens helicoidais deslocadas (sistema normal) (pinhão ①, engrenagem ②):

1. Perfil do dente da engrenagem deslocado

2. Seção de referência do sistema normal de perfil de dente

3. Engrenagem helicoidal com perfil de dente de ferramenta

4. Módulo (sistema normal)                         

5. Ângulo de pressão (sistema normal)        

6. Número de dentes          

7. Direção da hélice                 

8. Profundidade efetiva do dente              

9. Profundidade total do dente        

10. Relação de contato transversal               

11. Distância central             

12. Módulo normal   

13. Ângulo de pressão frontal (sistema normal)  

14. Número equivalente de dentes em uma engrenagem de dentes retos padrão  

15. Ângulo de pressão normal do sistema  

16. Diâmetro do círculo de passo de referência  

17. Diâmetro externo 

18. Diâmetro do passo dos dentes em contato 

19. Diâmetro do passo

20. Ângulo da hélice no cilindro base

21. Espessura do dente circular

  22. Espessura do dente cordal

23. Altura do dente do paquímetro da engrenagem.

24. Número de dentes transversais    

25. Espessura do dente transversal

26. Diâmetro do pino.

27. Dimensão de medição cilíndrica

Não se esqueça de que compartilhar é cuidar! : )
Shane
Autor

Shane

Fundador do MachineMFG

Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.

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