ANÁLISE DE TENSÕES UTILIZANDO O SOFTWARE AUTODESK INVENTOR PARA APLICAÇÃO EM ENGRENAGEM AUTOMOTIVA COMPOSTA DE POLÍMERO TERMOPLÁSTICO

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de simulação dinâmica, durante a transmissão de potência para a engrenagem automotiva;

c) Caracterizar o material alternativo em substituição ao tradicional utilizado na engrenagem automotiva;

d) Analisar as tensões distribuídas, por meio de software de simulação dinâmica, durante a transmissão de potência para a engrenagem automotiva composta de material polímero termoplástico;

e) Relacionar a engrenagem automotiva composta por material tradicional e alternativo (polímero termoplástico) identificando pontos fortes e fracos a fim de estabelecer um parâmetro para o melhor material a ser utilizado.

3 JUSTIFICATIVA

Ciclos produtivos anteriores a Crise do Petróleo (1973-1979) apresentavam uma dependência progressiva por materiais tradicionais. A problemática evidenciou que se faz necessário uma modernização das técnicas e o desenvolvimento de materiais alternativos em substituição aos tradicionais.

Desse modo, a comunidade cientifica intensificou as pesquisas na busca de meios que satisfaçam tanto a demanda do exigente mercado quanto as necessidades de propriedades semelhantes ou até melhores.

A indústria automotiva despertou o seu interesse por materiais na fabricação de veículos mais eficientes, seguros, confortáveis e que demandam um custo de fabricação bem menor. Neste cenário está a substituição de peças metálicas por plásticas, inclusive para peças de transmissão de potência e movimento de sistemas mecânicos.

Porém a escolha do material polimérico termoplástico não é tão simples. Pois o material alternativo deve possuir excelentes propriedades de resistência mecânica, térmicas e resistência ao desgaste. Assim, torna-se preponderante empreender estudos cuja finalidade seja consubstanciar trabalhos que busquem aprimorar esta necessidade das industriais automotivas.

Através da análise de tensões obtida por software de simulação dinâmica pode-se definir e atribuir informações distribuídas em valores acerca das propriedades que o material polimérico termoplástico apresenta em relação ao tradicional. Desta forma, a elaboração de um estudo se torna necessário para determinar um material polímero termoplástico que satisfaça as necessidades da indústria automotiva e que possa suportar as tensões e esforços presentes em engrenagens automotivas.

Diante da importância desta pesquisa e sua relevância para a área de projetos de sistemas mecânicos, espera-se contribuir para a engenharia moderna abastecendo o conhecimento cientifico com informações que levem ao maior emprego de diferentes tipos de materiais para o processo de fabricação de componentes automotivos.

4 REFERÊNCIAL TEÓRICO

4.1 Engrenagens

Conforme (BOSCH, 2005), o tipo e formato da engrenagem são determinados pela posição dos eixos que são ligados pelas engrenagens para transferência de forças ou movimentos.

Esses elementos de transmissão de potência permitem a transmissão de movimento e torque permitindo uma redução ou aumento das rotações onde ocorrem perdas características de todo sistema de transferência de energia.

De acordo com (SHIGLEY, 1984) pode-se classificar em quatro os tipos principais de engrenagens:

1. Engrenagens cilíndricas retas: usa-se para a transmissão de movimento rotativo entre eixos paralelos; os dentes são retos e paralelos ao eixo de rotação.

2. Engrenagens cilíndricas helicoidais: usadas para transmissão de movimento entre árvores paralelas. O ângulo de hélice é o mesmo em cada engrenagem, porém uma engrenagem deve ter a hélice à direita e a outra, à esquerda.

3. Engrenagens cônicas: usa-se para transmitir movimento entre eixos concorrentes.

4. Engrenagens tipo parafuso sem fim: utilizada em eixos que não se cruzam e que o ângulo entre eixos é de 90°

Os quatro tipos principais de engrenagens são responsáveis por outras maneiras de engrenamento como:

a) Engrenagens cilíndricas com dentes retos externos: usadas em transmissões que exigem mudança de posição dos eixos (transmissões planetárias).

b) Engrenagem cilíndrica com cremalheira: utilizada para transformar movimento giratório em longitudinal.

c) Engrenagens cilíndricas com dentes espirais ou helicoidais: utilizadas em transmissões fixas de rotações altas.

d) Engrenagens cônicas com dentes retos: usadas para mudar a rotação e a direção do torque em baixas velocidades.

e) Engrenagens tipo parafuso sem fim: usadas para mudança de direção de torque e de velocidade.

Afirma (NORTON, 2004) que quando duas engrenagens são colocadas em contato para formar um par de engrenagens, é costumeiro referir-se à menor das duas engrenagens como um pinhão e a outra como engrenagem (coroa).

A nomenclatura de uma engrenagem pode ser entendida através da engrenagem de dentes retos. A figura abaixo destaca o circulo de referência (diâmetro primitivo). A altura do dente é baseada na soma das alturas de adendo e de dedendo. A espessura do dente é medida no círculo de referência, e a largura do vão entre dentes é ligeiramente maior que a espessura do dente. A diferença entre essas duas dimensões é a folga de engrenamento. A largura de face do dente é medida ao longo do eixo da engrenagem. O passo circular é o resultado da espessura do dente mais o vão do dente.

Figura – Nomenclatura da engrenagem de dentes retos – Fonte: EBAH

4.2 Plásticos de engenharia

O termo plástico de engenharia provém de todos os tipos de polímeros que possuem a capacidade de aplicação no campo da engenharia.

“A palavra polímero se origina do grego e significa “poli” de muitos e “mero” de partes ou unidades repetidas. Desse modo, o polímero é formado pela união de pequenas moléculas, os monômeros, produzindo outras bem maiores que são chamadas de macromoléculas.” (MARINUCCI, 2011, p.34)

Os polímeros em suas subclassificações são classificados em termoplásticos e termorrígidos. Afirma (MARINUCCI, 2011) que polímeros termoplásticos são materiais