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Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP

Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos

Apostila para os Cursos: Sistemas Mecânicos Elementos de Máquinas
Professor Responsável: Prof. Dr. Auteliano Antunes dos Santos Júnior

Campinas, Fevereiro de 2003.

1. Introdução
Engrenagens são elementos rígidos utilizados na transmissão de movimentos rotativos entre eixos. Consistem basicamente dedois cilindros nos quais são fabricados dentes. A transmissão se dá através do contato entre os dentes. Como são elementos rígidos, a transmissão deve atender a algumas características especiais, sendo que a principal é que não haja qualquer diferença de velocidades entre pontos em contato quando da transmissão do movimento. Eventuais diferenças fariam com que houvesse perda do contato ou otravamento, quando um dente da engrenagem motora tenta transmitir velocidade além da que outro dente da mesma engrenagem em contato transmite. A figura 1 mostra o tipo mais comum de engrenagem, chamada de engrenagem cilíndrica de dentes retos, em inglês “spur gear”. O termo engrenagem, embora possa ser empregado para designar apenas um dos elementos, normalmente é empregado para designar a transmissão.Uma transmissão por engrenagens é composta de dois elementos ou mais. Quando duas engrenagens estão em contato, chamamos de pinhão a menor delas e de coroa a maior. A denominação não tem relação com o fato de que um elemento é o motor e outro é o movido, mas somente com as dimensões.

Figura 1- Engrenagem Cilíndrica de Dentes Retos

A figura 2 mostra uma transmissão por engrenagens cilíndricasde dentes retos. Trata-se apenas de um arranjo demonstrativo, mas serve para mostrar a forma como os dentes entram em contato. Quando as manivelas ao fundo giram, o elemento da direita transmite potência para o da esquerda.

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Figura 2 – Transmissão por Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos

A expressão “transmite potência” é uma generalização para alei de conservação de energia. Significa que um dos elementos executa trabalho sobre o outro, em uma determinada taxa. Aparentemente, toda a potência é transmitida, mas a realidade mostra que parte dela é perdida pelo deslizamento entre os dentes. Transmitir potência pode não descrever o objetivo de uma transmissão por engrenagens na maioria das aplicações de engenharia. O que se deseja étransmitir um determinado torque, ou seja, a capacidade de realizar um esforço na saída da transmissão. Com isso em mente, parece estranho chamar a maioria dos conjuntos de transmissão por engrenagens de Redutores. Isso acontece porque a aplicação mais comum em engenharia mecânica é entre os motores, que trabalham em velocidades elevadas, e as cargas, que normalmente não necessitam da velocidade angularsuprida pelos motores. Motores elétricos trabalham normalmente em velocidades que vão de 870 a 3600 rpm; motores a combustão têm sua faixa ótima de trabalho entre 2000 e 4500 rpm. Como exemplo, uma roda normal de um veículo (0,5 m) trabalha a cerca de 1000 rpm quando a velocidade é 100 km/h. Com a possibilidade de controlar a velocidade nos motores em geral, a função de redução de velocidadesdeixou de ser tão importante. Um redutor, desprezadas as perdas no engrenamento, é capaz de prover à carga um torque tantas vezes maior que o do motor quanto for a relação de redução e isso é extremamente vantajoso. Motores menores podem ser utilizados, permitindo a partida dos dispositivos mecânicos graças a disponibilidade de torque adicional. Obviamente, a aplicação principal no aumento do torquenão exclui outras aplicações. Em algumas caixas de redução de automóveis, a transmissão aumenta a velocidade ao invés

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de reduzi-la, particularmente quando estão engatadas marchas para velocidade de cruzeiro, nas quais não é necessário um arranque tão significativo como quando o veículo está parado. A figura 3 mostra um redutor típico. Nele são...
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