Lista exercícios 1.

Departamento da Indústria
Técnico em Mecânica
Elementos de Máquina
Lista de Exercícios 1
Barras, Pinos, Parafusos e Chavetas
1. A alavanca é presa ao eixo A por meio de uma chaveta quadrada tem largura d e comprimento de
25mm. Supondo que o eixo esteja fixo e seja aplicada uma força vertical de 200N perpendicular ao cabo,
determinar a dimensão d se a tensão de cisalhamento admissível para a chaveta for 35MPa. Determine
também a tensão de compressão na chaveta(σc).
Fig. 1
2. O pino está submetido a cisalhamento duplo, visto que é usado para acoplar os três elos. Determinar o
diâmetro d do pino se a tensão de cisalhamento admissível for 70MPa e a carga P = 49kN. Determine
também a tensão de compressão devido a barra central e devido as barras laterais.
Fig.2
3. O pino da figura 2 determine a carga máxima P que o acoplamento pode suportar se a tensão de
cisalhamento admissível para o material for 56MPa e o diâmetro do pino for 1,25 mm.
4. Dimensionar uma barra de aço ABNT 1020 LQ (σe = 210 MPa) seção transversal circular, tracionada
com 36kN. Considerar fator de segurança igual a 2.
5. Uma engrenagem transmite um torque de 400 N.m. No mesmo eixo da engrenagem há uma luva de
acoplamento para um motor elétrico com 4 parafusos cujos centros estão distantes 6 cm do eixo. O eixo
possui diâmetro = 50 mm. Calcular a largura da chaveta (comprimento = 6 cm) e o diâmetro dos
parafusos, considerando aço ABNT 1020 LQ e FS = 3. Posteriormente, calcular tensão de esmagamento
para os parafusos (espessura da luva = 12 mm) e chaveta (sendo altura = 1,4 vezes a largura e t1 = 60%
da altura). Caso a tensão de esmagamento seja superior, redimensione os elementos.
a) A carga tangencial no plano médio da chaveta;
b) A carga tangencial nos parafusos da luva de acoplamento
c) As dimensões da chaveta.
d) Os diâmetros dos parafusos da luva de acoplamentos.
6. Uma engrenagem enchavetada a uma árvore de 2 pol de diâmetro transmite um momento de torção de
12.000 lb x pol, sob carregamento contínuo. Uma chaveta quadrada de ½ pol x ½ pol, tendo uma tensão
de cisalhamento admissível de 9.000 psi deverá ser empregada. Qual deve ser o comprimento dessa
chaveta ? Um aço SAE 1035 tendo uma tensão de ruptura de 80.000 psi e uma tensão de escoamento de
50.000 psi será satisfatório para a árvore ? Nessas condições qual o fator de segurança empregado?
7. Por razões econômicas, uma chaveta pode ser usada como um pino de cisalhamento, em caso de
grandes sobrecargas. Uma árvore de aço SAE 1045 com uma tensão de ruptura de 97.000 psi e uma
tensão de escoamento de 58.000 psi está transmitindo a potência máxima. A árvore tem 2 pol de
diâmetro. Se possível, deve ser uma usada uma chaveta de ¼ pol x ¼ pol. Qual deverá ser o comprimento
se ela deve ter 60% da resistência máxima da árvore ? A chaveta é de aço SAE 1030, laminado a frio,
com uma tensão de ruptura de 80.000 psi e uma tensão de escoamento de 55.000 psi. Nessas condições
qual o fator de segurança empregado?
8. No dispositivo apresentado na figura abaixo, a porca exerce uma carga de aperto equivalente a
20 kN, provocando tração no parafuso de aço ABNT 1030 LQ e compressão na bucha de aço 1010
LQ. Usando um fator de segurança igual a 2, determine os diâmetros do (diâmetro do parafuso), d
(diâmetro interno da bucha) e D (diâmetro externo da bucha). Altura da rosca = 1,5 mm. Folga
parafuso/bucha 1,0 mm. (dados sobre o material na tabela no final da lista).
9. O guindaste da figura foi projetado para suportar 5 kN. Determinar a força atuante na haste do cilindro
e a reação na articulação A. Dimensione o pino da articulação A necessário para suportar essa carga,
especifique o material, a tensão admissível considerando um FS = 2.
10. Calcular o diâmetro dos rebites para os dois casos apresentados nas figuras, (cisalhamento simples e
duplo com uma carga F = 5 kN). O material usado é aço ABNT 1020 laminado. Considere sg = 10.
Calcule para os dois casos:
a) Tensão de ruptura por cisalhamento;
b) Tensão admissível;
c) Seção do rebite;
d) Diâmetro do rebite;
e) Tensão de esmagamento;
11. Determine o diâmetro dos pinos A e B (submetidos a corte simples) e determine as dimensões das
barras 1 e 2 (perfil retangular b = 2.h), sendo Aço ABNT 1020 LQ e FS = 3.
12. Calcular o diâmetro dos parafusos e a largura da chaveta (comprimento = 3cm) para um torque de
transmissão de 120 N.m. Considerar aço ABNT 1020 e FS = 2 para parafuso e FS = 4 para chaveta. Obs.:
A força cortante será F = Torque / distância, onde distância parafuso = 10 cm e distância chaveta = 3 cm.
13. Um parafuso de potência de 20 mm tem um filete simples de rosca quadrada com um passo de 4mm
e é usado em uma prensa. Cada parafuso é submetido a uma carga de 5kN. Os coeficientes de atrito são
0,075, para os filetes de rosca e 0,095 para o colar. O diâmetro de atrito do colar é 30mm.
a) Determinar a profundidade e a largura do filete, os diâmetros médio e de raiz e o avanço
b) Determinar o torque necessário para baixar e elevar a carga.
14. Determinar a potência necessária para acionar um parafuso de potência com rosca quadrada de 40mm
de diâmetro e passo de 6,5 mm. O parafuso é de dupla entrada e a carga é de 10kN. A porca deve moverse com velocidade de 2,5 m/min. Os coeficientes de atrito são 0,10 para os filetes e para o colar. O
diâmetro de atrito do colar é 75mm.
15. Um parafuso de potência de rosca quadrada simples deve levantar uma carga de 70kN. O diâmetro
maior do parafuso é 36 mm e o passo é de 6mm. Os coeficientes de atrito são 0,13 para os filetes e 0,10
para o colar. O diâmetro de atrito do colar é 90mm e o parafuso deve girar a uma velocidade de 1 rotação
por segundo. Determinar a potência dada ao parafuso
Propriedades Mecânicas dos Materiais