tecmet

Universidade Federal do Rio de Janeiro
Engenharia Mecânica

Thiago Campanate Poyares da Rocha / DRE: 108040275

Junta Universal
Mecanismos

Rio de Janeiro
2011
Introdução

A junta do tipo universal ou cardan é utilizada para acoplamento de eixos rígidos possibilitando a transferência de torque em direções diferentes. Ela consiste em um par de “garfos” unidos entre si por uma cruzeta.

Junta Cardan desenhada no Solidworks

Este tipo de junta já era conhecida desde a Idade Média, mas seu uso passou a ser largamente aplicado no século 19, principalmente em locomotivas. As aplicações de uma junta cardan é muito variada, sendo utilizada em transmissões de veículos e barra de direção, por exemplo.
Para resolver o problema da variação da velocidade na saída, é muito utilizado um acoplamento de duas juntas com defasagem de 180° e, portanto, essa variação é bem atenuada.

Estudo do Movimento

Se fixarmos um ponto em cada garfo e acompanharmos a sua trajetória, veremos que cada ponto terá descrito uma trajetória circular em planos deslocados em β graus entre si. Sendo β o ângulo de defasagem entre os dois eixos. Os dois pontos se manterão separadas por uma distância constante. Se definirmos um vetor posição para cada ponto, estes vetores estarão sempre ortogonais entre si.

Então, desenhando a trajetória dos pontos P1 e P2 em um gráfico, em uma posição mais conveniente para visualização do desenho:

O ponto P1 move-se no plano XY e afastando-se de X e o vetor posição P2 move-se de acordo com θ. O ponto P2 está em um plano inclinado em β graus em relação ao plano XY. Seu movimento é dado pelo vetor P1 que se move de acordo com α.

De acordo com o desenho, os vetores P1 e P2, ficam:

Agora, como P1 e P2 serão sempre ortogonais entre si, temos que:

Desenvolvendo,

O objetivo é determinar a razão da velocidade angular dos dois eixos em função da