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Elementos de União

Desenho de Construção Mecânica

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ÍNDICE

Introdução .......................................................................................... 2

1. HÉLICE ............................................................................................. 3

1.1. Elementos de uma hélice: .................................................. 3

1.2. Processo de representação de uma hélice ................ 4

2. ROSCA .............................................................................................. 5

2.1. Elementos da rosca ............................................................... 6

2.2. Representação exacta de uma rosca ............................ 6

2.3. Sentido da rosca ...................................................................... 7

2.4. Rosca múltipla ......................................................................... 9

2.5. Formas de representação da rosca ............................. 11

2.5.2. Representação simplificada ........................................ 11

2.5.3. Representação convencional ..................................... 12

2.6. Cotagem de rosca ................................................................. 12

2.6.2. Cotagem de roscas de potência: ............................... 14

2.7. O sentido de enrolamento da hélice ........................... 15

2.8. Desenho de roscas ............................................................... 15

2.8.2. Rosca Triangular Métrica ............................................. 17

2.8.3. Rosca Trapezoidal externa .......................................... 20

2.8.4. Rosca Dente de Serra ..................................................... 22

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ELEMENTOS DE UNIÃO

Introdução

Podemos definir as uniões em dois tipos, as desmontáveis e as não

desmontáveis.

As uniões desmontáveis são aquelas em que quando é feita a desmontagem,

as partes unidas e os elementos de união não sofrem nenhum dano, e essas

partes assim como os elementos de fixação podem ser reaproveitados para

nova montagem.

Em algumas uniões desmontáveis, os elementos de fixação são substituídos

por novos, por segurança ou pelos mesmos durante a montagem anterior,

terem ultrapassado seus limites elásticos.

Pode-se ter união de entre componentes estáticos, assim como entre

componentes móveis. Importante frisar que numa união entre componentes

móveis, a potência é transmitida de uma parte para outra através dos

elementos de união.

Exemplos de elementos para uniões desmontáveis:

� Parafusos/ porcas/ arruelas

� Grampos

� Pinos

� Chavetas

� Estrias

Elementos para uniões não desmontáveis:

� Soldagem

� Rebite

� Prensagens elevadas

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1. HÉLICE

O princípio geral da construção de pecas ou elementos de união tem bases

na construção das hélices.

Conceito:

Hélice é a curva descrita por um ponto no espaço, animado de movimento

de rotação e de translação em torno de um cilindro ou de um cone

imaginário.

A hélice é uma curva de grande importância para a engenharia e em

particular para a engenharia mecânica. Através de seus princípios foram

idealizados vários elementos como as roscas, as engrenagens helicoidais, os

fusos, os cabos de aço, as pás dos ventiladores e as hélices dos aviões,

apenas para citar alguns elementos.

1.1. Elementos de uma hélice:

− Ph - Passo da hélice: distância percorrida axialmente por qualquer

ponto da hélice, enquanto completa uma volta em torno do eixo.

− dp - Diâmetro efectivo: diâmetro do cilindro imaginário ou diâmetro

imaginário local do cone, em torno do qual a hélice se desenvolve.

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− b - Ângulo da hélice: ângulo da recta tangente à hélice em qualquer

ponto desta, medido em relação ao eixo imaginário do cilindro ou do

cone

− Sentido da hélice: esquerda ou direita

Figura 1. Representação de uma hélice no plano

1.2. Processo de representação de uma hélice

1 – Desenha-se um cilindro de altura igual ao passo da hélice (por exemplo

100mm) e de diâmetro igual ao diâmetro efectivo da hélice (por exemplo 40

mm), em seguida divida a circunferência e a altura do cilindro em 12 partes

iguais (quanto maior o número de divisões melhor).

Figura 2. Processos de representação “exacta” de uma hélice no plano

2 – Levantam-se perpendiculares pelos pontos marcados sobre o eixo, em

seguida trace rectas paralelas ao eixo do cilindro passando pelas divisões

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marcada sobre a circunferência, estas rectas se interceptarão nos pontos (0-

0, 1-1, 2-2, 3-3, etc.)


3 - Ligue os pontos primeiro manualmente e em seguida ajuste com curva

francesa ou flexível.


A hélice desenhada é direita.

Para ser esquerda, tornar visíveis os pontos 12-12,11-11, 10-10, etc.

2. ROSCA

A roca é um dos componentes mecânicos que utilizam a hélice como

princípio fundamental, sendo um dos elementos mecânicos mais importante

e comum na engenharia mecânica.

Definição: é a curva descrita no espaço por um conjunto de pontos no

interior de uma área com forma definida previamente, animados de

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movimento de rotação e de translação, em torno de um cilindro ou de um

cone.

2.1. Elementos da rosca

Figura 5. Elementos de uma rosca

Diâmetro externo = dext.

Diâmetro interno = dint.

Diâmetro efectivo ou do flanco = dp

Ângulo da hélice = β

Passo da hélice (Ph): distância axial (direcção da linha de eixo) percorrida

pelo filete em uma volta completa = Ph

Passo da rosca (P), distância axial (direcção da linha de eixo) medida de um

filete a outro = P

Número de entradas (N) = ��

�

2.2. Representação exacta de uma rosca

Para representar uma rosca completa e de forma exacta, desenham-se numa

primeira fase uma hélice para o diâmetro externo e outra para o diâmetro

interno da rosca, utilizando o processo mostrado na representação de

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hélices visto anteriormente bastando para isso manter a medida do passo

para as duas representações.

Figura 6. Hélice do diâmetro externo e do diâmetro interno.

De seguida representa-se um cilindro de comprimento qualquer, onde sobre

o mesmo marca-se o passo da rosca diversas vezes,

Figura 7. Representação exacta de uma rosca no plano

Em cada passo assim marcado desenhe a secção da rosca desejada

(quadrada, trapezoidal, etc.),

Transfira as hélices para cada aresta das secções da rosca desenhadas,

observe que β1 ≠ β2

2.3. Sentido da rosca

Tanto a rosca, como a hélice, pode ser Esquerda ou Direita. Pode-se

identificar o sentido hélice de três formas distintas:

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1 - Observando o sinal da tangente à hélice. Se negativa é direita, se positiva

é esquerda.

Figura 8. Sentido da rosca: Rosca direita, tangente negativa

Figura 9. Sentido da rosca: Rosca esquerda, tangente positiva

2 - Verificando se o trecho da hélice mais próxima de um observador que se

encontra visualizando o passo da hélice, é inclinada para a esquerda ou para

a direita. Se a hélice é inclinada para a esquerda, a hélice é direita, se é

inclinada para a direita, a hélice é esquerda.

Figura 10. Sentido da rosca: Hélice direita e hélice esquerda

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3 – A terceira forma de identificação do sentido da hélice é observando a

rosca pelo seu início, procurando identificar se o sentido de enrolamento é

antri-horário ou horário. Este processo é de particular importância quando a

rosca é de passo fino, quando os procedimentos anteriores são de difícil

utilização.

2.4. Rosca múltipla

Roscas múltiplas são aquelas que possuem mais de uma hélice (rosca) em

um mesmo cilindro. O avanço (passo da hélice) da rosca múltipla é o

resultado do produto do passo da rosca pelo número de hélices (entradas)

existentes.

Onde o passo da rosca é a distância de um filete a outro medido axialmente.

Nas roscas simples ou de uma entrada, o avanço é igual ao passo da rosca

(Ph=P), é o tipo de rosca mais comum.

Figura 11. Representação do avanço nas roscas simples ou de uma entrada

Nas roscas duplas ou de duas entradas o avanço é igual a duas vezes o passo

da rosca (Ph=2P), ela possui duas hélices de mesmo avanço, de mesmo

passo de rosca e de mesmo sentido.

Figura 12. Representação do avanço nas roscas duplas ou de duas entradas.

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Nas roscas triplas ou de três entradas, o avanço é igual a três vezes o passo

da rosca (Ph=3P), ela possui três hélices de mesmo avanço, de mesmo passo

de rosca e de mesmo sentido.

Figura 13. Representação do avanço nas roscas triplas ou de três entradas

Nota: Em teoria não existe limitação para o número de entradas de uma

rosca, mas na prática este número geralmente é menor do que dez entradas.

Na representação de qualquer tipo de rosca, seja simples ou múltipla, o

primeiro ponto a ser marcado será sempre a metade do avanço (Ph/2) da

rosca e o segundo será o avanço (Ph), os pontos seguintes tanto à esquerda

como à direita destes pontos, serão sempre iguais ao passo da rosca (P).

Figura 14. Representação do Primeiro ponto para o traçado da rosca

Se a rosca for direita, o primeiro ponto será marcado na parte de “baixo” do

cilindro, para que o filete fique inclinado para esquerda, se a rosca for

esquerda marca-se o primeiro ponto na parte de “cima” do cilindro, para que

o filete fique inclinado para a direita.

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Figura 15. Representação do primeiro ponto em função do sentido da rosca.

2.5. Formas de representação da rosca

2.5.1. Representação Exacta

Neste tipo de representação desenham-se as hélices. É pouco utilizada, a não

ser para um trabalho de ilustração.

Figura 16. Representação Exacta

2.5.2. Representação simplificada

Neste tipo de representação, as hélices são substituídas por linhas rectas.

Sempre que for necessário desenhar uma rosca, deve-se utilizar este tipo de

representação. Isto acontece principalmente quando temos que desenhar

componentes mecânicos não padronizados como fusos ou sem fins, cujas

roscas sejam: Trapezoidal, Quadrada, ou Dente de Serra, ou quando a rosca

do elemento mecânico vai ser usinada no torno mecânico,

independentemente do tipo da rosca, se Métrica, UNC, Whitworth, etc.

Figura 17. Representação simplifica da rosca

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2.5.3. Representação convencional

Neste tipo de representação as hélices e o perfil do filete não são

representados, aparecendo apenas o diâmetro interno e o diâmetro externo

da rosca. É sempre utilizada em elementos roscados padronizados, como

parafusos e porcas, ou no desenho de fusos, com trecho muito longo de

rosca, do tipo trapezoidal, quadrada ou dente de serra, onde um pequeno

trecho da rosca é representada na forma simplificada e o restante é

representado na forma convencional.

Figura 18. Elemento padronizado e Elemento não padronizado

2.6. Cotagem de rosca

2.6.1. Cotagem de roscas para elementos de fixação: parafuso, porca, tarraxa,

macho

A primeira indicação deve ser sobre o perfil do filete da rosca:

Tipo do perfil Indicação

Triangular métrica M

Whitworth W

Whitworth Gás WG

Unificada grossa UNC

Unificada fina UNF

Unificada extra-fina UNEF

A segunda será o diâmetro nominal da rosca: deverá vir em seguida à letra

que representa o perfil da rosca

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Exemplo: M12 - rosca triangular métrica de diâmetro 12 mm

W1/2" - rosca Whitworth de meia polegada de diâmetro

UNC1/2"- rosca unificada grossa de meia polegada de

diâmetro

Passo da rosca: As roscas podem ser de passo normal ou de passo fino.

Figura 19. – Rosca de passo normal e Rosca de passo fino

Se a rosca for de passo normal, o passo da rosca não deve ser indicado na

cotagem,

Exemplo:

M2 – rosca triangular métrica de diâmetro 2mm, (passo normal)

W1/2" - rosca Whitworth de diâmetro 1/2", de passo normal (12

fios/polegada)

UNC 1/2" - rosca unificada grossa de diâmetro 1/2", de passo normal

(13 fios/polegada)

Se a rosca for de passo fino, obrigatoriamente o passo da rosca deverá ser

indicado na cotagem, logo em seguida ao diâmetro desta, separado por um

x,

Exemplo:

M3x0,35 – rosca de diâmetro 3mm e passo 0,35mm, (passo fino)

W1/2"x16 – rosca Whitworth de diâmetro 1/2", com 16 fios/polegada

UNF 1/2"x20 – rosca unificada fina de diâmetro 1/2", com 20 fios/polegada

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O avanço

Quando se tratar de rosca múltipla, o avanço (Ph) deve vir sempre indicado,

independente de a rosca ser de passo fino ou de passo normal, separado do

diâmetro nominal da rosca por um x. Em seguida deve ser indicado o passo

da rosca, precedido da letra P.

Exemplo :

M12x5,25P1,75. – rosca múltipla, passo 1,75 mm, avanço 5,25

mm, passo normal

M8x0,75 – rosca simples, passo 0,75 mm, passo fino

M8x1,5P0,75 – rosca múltipla, passo 0,75 mm, avanço 1,5 mm,

passo fino

M8 – rosca simples, passo normal

S50x50P10 – rosca múltipla, passo 10mm, avanço 50mm

2.6.2. Cotagem de roscas de potência:

A única diferença em relação ao sistema de cotagem anterior com a Cotagem

de roscas de potência (fuso, sem-fim, fuso transportador, camo helicoidal), é

que o passo da rosca deve vir sempre indicado no desenho.

Tipo do perfil Indicação

Rosca trapezoidal Tr

Rosca dente de Serra S

Rosca Quadrada Q

Exemplo:

Tr25x6 – rosca trapezoidal de diâmetro 25mm e passo 6 mm, direita

Q30x5LH – rosca quadrada de diâmetro 30mm, passo 5 mm,

esquerda

S50x8 – rosca dente de serra de diâmetro 50mm, passo 8mm, direita

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2.7. O sentido de enrolamento da hélice

Só deve ser indicado quando a rosca for esquerda (símbolo LH de left hand)

Exemplo : M12x5,25P1,75LH rosca esquerda

M12 rosca direita

M12LH rosca esquerda

M12x1 rosca direita

O comprimento da rosca: será cotado no desenho do elemento quando este

não for padronizado, quando se tratar de elemento padronizado como o

parafuso, o comprimento da rosca é definido por norma específica (ABNT,

AFNOR, DIN, etc.) ou por uma referência do fabricante e deverá vir indicado

na lista de peças.

A determinação do número de filetes de uma rosca, é realizado contando-se

quantos filetes existe no comprimento de uma polegada de uma rosca.

Uma polegada = 25, 4 mm

2.8. Desenho de roscas

2.8.1. Rosca Quadrada

Rosca quadrada externa

Dados: Q60x60P20LH

Com as características do perfil do filete da rosca retiradas anteriormente e

os dados fornecidos, determinam-se:

d = 60mm P = 20mm Ph = 60 mm H = 10mm Rosca esquerda, com três

entradas

Traçar a linha de eixo e o diâmetro da rosca (d=60 mm).

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Como a rosca é esquerda marca-se o primeiro ponto (1º ' = Ph/2) em cima,

para que o filete fique inclinado para a direita. Em seguida marca-se o

avanço Ph em baixo determinando o segundo ponto (1º "=Ph). Marca-se em

seguida o passo (P) da rosca tantas vezes quantas forem necessários à

direita e à esquerda do primeiro ponto e do segundo ponto.

Figura 20. Representação do primeiro ponto de uma rosca

A partir do diâmetro externo da rosca, marca-se a altura (H=P/2=10mm) e

em seguida a espessura do filete (P/2=10mm), 1, de acordo com as

características da rosca. Em seguida traçam-se as hélices na forma

simplificada ligando os pontos 1, 1'e 1" do diâmetro externo, em seguida 2;

2'e 2" do diâmetro interno.

Figura 21. Representação da espessura do filete de uma rosca

Repetem-se os procedimentos para os pontos semelhantes a 1, 1', 1" e a 2,

2', e 2" e no final apagam-se as linhas invisíveis ou usam-se as convenções

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gráficas adequadas e os princípios de precedência das linhas aplicadas em

Desenhos Técnicos.

Figura 22. Traçado da hélice e representação final de uma rosca quadrada

2.8.2. Rosca Triangular Métrica

Dados: M1,6LH

1 – Baseando se nas características da rosca, vistas anteriormente, e com os

dados abaixo, determinam-se:

Ph = P = 0,35 mm (rosca com uma entrada)

H/8 = 0,038 mm

H1 = 0,189 mm

r = 0,051 mm

Rosca esquerda

2 – Traçam-se linhas de eixo e as linhas do diâmetro externo (d=1,6 mm) e

sobre ela marcam-se as distâncias H/8 e H1.


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3 – Como a rosca é esquerda, marque o primeiro ponto (1º ' = Ph/2) da hélice

imaginária em “cima”, no diâmetro fundamental (linha fantasma) para que o

filete fique inclinado para a direita. Em seguida marca-se o avanço da rosca

Ph em “baixo” na linha imaginária determinando o segundo ponto da hélice

(1º ' = Ph). O passo da rosca (P) deve ser marcado tantas vezes quantas

forem necessários, à direita e à esquerda a partir do primeiro ponto e do

segundo ponto.


4 – Traça-se a hélice imaginária unindo os pontos 0º, 2º, 3º e sobre o perfil

do filete, traçando rectas inclinadas de 60o em relação ao eixo da rosca,

tomando como referência os pontos marcados anteriormente (passo da

rosca) no diâmetro fundamental. Em seguida, traçam-se as hélices

simplificadas da rosca, ligando os pontos 1, 1' e 1", do diâmetro externo.

Neste exemplo o trecho 1' 1", é invisível, mas nem sempre isto acontece,

dependendo do ângulo da hélice da rosca, partes da hélice neste trecho pode

aparecer, deve-se verificar sempre. Trace as hélices simplificadas do

diâmetro interno, ligando os pontos 2, 2', e 2", o trecho 2' 2" é sempre

invisível.

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Figura 25. Traçado da hélice e representação final de uma rosca triangular métrica.

O perfil arredondado do pé do filete só deve ser representado no local do

corte parcial, nos demais deve-se representar em quina viva. Feito isto o

desenho deve ser cotado. Se a rosca for de passo normal, o passo da rosca

deve vir cotado no corte parcial da rosca, se for uma rosca múltipla ou uma

rosca de passo fino, o passo da rosca não deve ser cotado no corte parcial,

pois este já vem indicado na cota de diâmetro da rosca.

Figura 26. Cotagem da rosca com passo normal e cotagem da rosca com passo fino

Figura 27. Cotagem da rosca múltipla

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2.8.3. Rosca Trapezoidal externa

Dados: Tr50x24P12

Com base nas características do perfil da rosca trapezoidal vistas

anteriormente e os dados fornecidos, determinam-se:

d = 50mm Ph = 24mm P = 12mm H = 22,392mm H1 = 6,0mm H1 = 6,5mm

Rosca direita, com duas entradas.

Traçam-se linhas de eixo da rosca e seu diâmetro externo, (d=50 mm) e

sobre ela marca-se as distâncias H1/2 e H1 a partir do diâmetro externo e

marcar H/2 a partir do diâmetro do flanco.

Figura 28. Representação do flanco de uma rosca

Como a rosca é direita, marca-se o primeiro ponto (1º' = Ph/2) em “baixo”,

no diâmetro fundamental (linha imaginaria), para que o filete fique

inclinado para a esquerda. Em seguida marcar o segundo ponto (1º"= PH)

“em cima” no diâmetro fundamental (linha imaginaria). Marca-se o passo da

rosca tantas vezes quantas forem necessárias, à direita e à esquerda, a partir

do primeiro e do segundo ponto. Em seguida traça-se a hélice fundamental

(linha auxiliar) ligando os pontos 1º, 1º ' e 1º ".

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Desenha-se o perfil do filete, traçando rectas inclinadas de 75º em relação

ao eixo da rosca como mostrado na figura abaixo. Repete-se o procedimento

para todos os pontos marcados no diâmetro fundamental. Em seguida,

traçam-se as hélices simplificadas do diâmetro externo, ligando os pontos 1,

1' e 1", e as hélices simplificadas do diâmetro interno, ligando os pontos 2, 2'

e 2". Repetem-se os procedimentos para todos os filetes.

Figura 30. Representação do perfil do filete de uma rosca trapezoidal externa.

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Figura 31. Representação final de uma rosca e cotagem da rosca Trapezoidal externa.

2.8.4. Rosca Dente de Serra

Dados: S70x72P24LH

c = 8,184 mm b = 2,83 mm r = 2,98 mm d = 70mm Ph =72 mm

P = 24 mm T = 41,57 mm T1 = 18 mm Rosca esquerda

Traçam-se linhas de eixo da rosca, o diâmetro externo (70 mm), a altura do

filete T1, a raiz do filete b e em seguida as alturas c e T/2.

Figura 32. Representação do diâmetro fundamental

Como a rosca é esquerda o primeiro ponto (1º' = Ph/2) deve ser marcado

em “cima” no diâmetro fundamental, em seguida marque o segundo ponto

(1º' =Ph) em “baixo”, na linha fantasma. O passo da rosca deve ser marcado

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à esquerda e à direita a partir do primeiro ponto 1º' e do segundo ponto 1º"

quantas vezes forem necessárias.

Figura 33. Representação do primeiro ponto de uma rosca.

Traça-se a hélice fundamental, ligando os pontos 1º, 1º' e 1º". Levantam-se

perpendiculares ao eixo da rosca passando pelos pontos marcados sobre

diâmetro fundamental (linha imaginária), determinando os pontos 1, 2, 3, 4,

...6, 7, 8, etc., na raiz do filete. Em seguida traçam-se rectas que passem por

todos os pontos marcados no diâmetro fundamental, inclinadas de 60º em

relação ao eixo da rosca.

Figura 34. Traçado da hélice e representação dos filetes.

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Passo a seguir deve-se traçar rectas que passem pelos pontos 1; 2; 3; 4;....6;

7; 8, etc., inclinadas de 3º em relação às perpendiculares ao eixo da rosca

que passam por estes pontos. Em função da hélice fundamental. seleccione o

primeiro filete da rosca, constituído pelos pontos: 1; 1', 1" e 2, 2', 2", para a

hélice do diâmetro externo e de 3; 3' e 3", para a hélice do diâmetro interno.

Repetem-se os procedimentos para todos os filetes.


Nota 1: Deve-se ter especial atenção no desenho de roscas, para o trecho da

hélice do diâmetro externo que passa por trás desta (1'; 1" e 2'; 2"), em

algumas situações, esta parte da hélice é parcialmente visível a partir do

diâmetro interno e deve ser representada.

Nota 2: A rosca dente de serra, tem a parte inclinada de 3° sempre voltada

para o início da rosca.

Figura 36. Cotagem de uma hélice dente de serra.

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