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Mini-curso de EngrenagensMdulo 1: IntroduoSergio ScabarZF do Brasil
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ZF do Brasil 2 Mini-curso de Engrenagens
Prlogo
Com a introduo do Auto-Controle, a maioria das tarefas relativa a inspeo de peas, passa a ser de responsabilidade do operador. Uma parte destas tarefas ligada medio de denteados
O objetivo deste treinamento proporcionar ao participante conhecimentos bsicos relativos a histria, processos de fabricao e inspeo dos denteados, para desta maneira fornecer subsdios que o auxiliem a realizar as tarefas relativas ao auto-controle
Esse curso original aplicado na ZF e foi adaptado para o Mini-curso da Semana de Engenharia da FACENS
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ZF do Brasil 3 Mini-curso de Engrenagens
Mdulo 1 - Programao
1 - Introduo2 - Principais etapas de desenvolvimento do denteados e transmisses 2.1 Desenvolvimento do denteado 2.2 Desenvolvimento na produo3 - O perfil evolvente4 - Tipos de engrenagens 4.1 Engrenagens 4.2 Engrenagens Cnicas e Hipoidais 4.3 Engrenagens com eixos cruzados5 - Tipos de Denteados6 - Principais caractersticas dos processos de fabricao 6.1 Processo de produo antes do tratamento trmico (fase verde) 6.2 Processo de produo aps o tratamento trmico (fase dura)
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ZF do Brasil 4 Mini-curso de Engrenagens
Introduo
Engrenagens so elementos rgidos utilizados na transmisso de movimentos rotativos entre eixos. Consistem basicamente de dois cilindros nos quais so fabricados os dentes. A transmisso acontece atravs do contato entre os dentes. Como so elementos rgidos, a transmisso deve atender algumas caractersticas especiais
As principais formas das engrenagens, como engrenagens com dentes retos, helicoidais, engrenagens cnicas e caracol j eram conhecidos na Antigidade
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ZF do Brasil 5 Mini-curso de Engrenagens
Introduo
Normalmente elas trabalham de maneira silenciosa e oculta, porm, sem as engrenagens, mesmo o motor mais potente, teria uma utilizao limitada, pois com o auxlio de transmisses possvel se transferir corretamente a potncia do motor para as rodas de um veculo
A evoluo tecnolgica e o desenvolvimento contnuo, tornou possvel a fabricao de denteados com elevada preciso
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ZF do Brasil 6 Mini-curso de Engrenagens
Aprox. 2000 anos.
Engrenagens de Madeira utilizadas nos sistema de alimentao de gua no Egito
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
impossvel determinar-se com preciso a aplicao das primeiras engrenagens, uma vez que no se tem conhecimento de acionamentos motorizados nos primeiros sculos de nosso tempo.
Sabe-se que transmisses denteadas eram utilizadas para elevar seres humanos ou animais ou para aplicaes com gua ou vento.
A matria-prima madeira, que na Antigidade e na idade mdia era dominante na fabricao de denteados, foi quase totalmente substituda por matrias-primas de elevada resistncia como ao ou materiais sintticos
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ZF do Brasil 7 Mini-curso de Engrenagens
Sculo XIII.
Os primeiros relgios de engrenagens so instalados nas torres das igrejas.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 8 Mini-curso de Engrenagens
1754 Euler
O suo Leonhard Euler descobre a evolvente com perfil do dente.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 9 Mini-curso de Engrenagens
1784 Watt
Primeiro patente conhecido onde as engrenagens transmitiam a fora de maneira constante, este possua uma embreagem tubular e as marchas podiam ser trocadas, quando a transmisso se encontrava em uma posio de descanso.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 10 Mini-curso de Engrenagens
1821 Griffith
Transmisso de 2 marchas onde as engrenagens eram deslocadas.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 11 Mini-curso de Engrenagens
1827 Pecqueur
Primeira aplicao de um diferencial em veculos motorizados.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 12 Mini-curso de Engrenagens
1834 Bodmer
Primeira transmisso de engrenagens planetrias, que podiam ser cambiadas em movimento.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 13 Mini-curso de Engrenagens
1835 Whitworth
Fresadora de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 14 Mini-curso de Engrenagens
1879 Selden
Patente de Transmisso com uma Marcha a R e um Sistema de Embreagem, para separar o motor da transmisso. Esta patente inclua uma proposta para o encapsulamento das engrenagens.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 15 Mini-curso de Engrenagens
1887 Benz
Patente para uma transmisso com transferncia de fora de um eixo primrio (principal) para um eixo secundrio (transmisso)
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 16 Mini-curso de Engrenagens
1890 Peugeot
Primeira aplicao de uma transmisso como elemento de ligao em um veculo.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
Embreagem deslizante 4 Marchas para frente Marcha R Acionamento por engrenagem cnica Diferencial Carcaa posicionada longitudinalmente
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ZF do Brasil 17 Mini-curso de Engrenagens
1897 Pfauter
Fresa Caracol por Gerao
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
1 Eixo da ferramenta; 2 Hob 3 Sentido de rotao do hob4 Sentido axial do movimento5 Sentido radial do movimento6 Blanque7 eixo da pea8 Sentido de rotao da pea.
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ZF do Brasil 18 Mini-curso de Engrenagens
1915 Maag
Retificao de Engrenagens (dente a dente)
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 19 Mini-curso de Engrenagens
1915 Fundao da ZF
Fabricao de Transmisses
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 20 Mini-curso de Engrenagens
1920 Soden
Transmisso para automveis.Primeira Transmisso produzida em srie pela ZF
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 21 Mini-curso de Engrenagens
1927 Retificao em Engrenagens Helicoidais ZF
1929 AphonTransmisso com baixo nvel de rudo, utilizandoengrenagens helicoidais e mancalizao individual
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 22 Mini-curso de Engrenagens
T ra n sm iss o A L L S Y N C H R O N 1 93 4
T ra n sm iss o A L L S Y N C H R O N 1 93 4
1934 Allsynchron
Transmisso de 4 Marchas com sincronizao
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 23 Mini-curso de Engrenagens
Transmisso AK de cinco marchas 1935
Transmisso AK de cinco marchas 1935
1935 Allklauen (AK)
Transmisses de cinco e seis marchas com transmisso por pinas e acoplamentos dentados
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 24 Mini-curso de Engrenagens
Desde 1950
Pela primeira vez so utilizadas engrenagens com acabamento rasqueteado (shaving).
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 25 Mini-curso de Engrenagens
Transmisso Automtica 1961Transmisso Automtica 1961
1961 Automat (3HP 12)
A primeira Transmisso Automtica p/ automveis fabricada em srie pela ZF
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 26 Mini-curso de Engrenagens
1979 Ecosplit
Transmisso de 16 marchas para caminhes, sincronizada ou seca.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 27 Mini-curso de Engrenagens
1983 Retificao de Perfil KAPP
Retificao de perfil dente-a-dente, processo de elevada capacidade que caracterizado pelo elevado nvel de acabamento e resistncia do perfil do dente.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 28 Mini-curso de Engrenagens
1995 AS-Tronic
Transmisso Automtica, transmisso para caminhes com dois eixos primrios e troca de marchas eletrnica.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
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ZF do Brasil 29 Mini-curso de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
2007 8-HP
Transmisso Automtica para carros de 8 velocidades
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ZF do Brasil 30 Mini-curso de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
2011 9-HP
Transmisso Automtica TRANSVERSAL para carros de 9 velocidades
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ZF do Brasil 31 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Quando os dentes de duas engrenagens entram em contato, deseja-se que estes engrenem com o mnimo possvel de escorregamento, para se minimizar os efeitos do desgaste, aquecimento e rudo
O perfil evolvente circular aquele que representa o perfil dito ideal, preenchendo todos os requisitos dos denteados, as exigncias fsicas e matemticas. O perfil evolvente uma curva geomtrica, que se origina quando uma linha esticada desenrolada de um cilindro
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ZF do Brasil 32 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Caneta
Evolvente
Crculo de BaseFio
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ZF do Brasil 33 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Patente do dispositivo ZF para desenhar Evolventes
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ZF do Brasil 34 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Na prtica, o perfil evolvente gerado com o auxlio de uma ferramenta que possui dentes com flancos retos trapezoidais (por exemplo: Fresadores, barras laminadoras)
O flanco do dente da pea obtido por gerao a partir do perfil de corte da ferramenta
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ZF do Brasil 35 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens de dentes retos Fabricao simples Nvel de rudo relativamente elevado Encontra aplicao na industria de mquinas em geral Rendimento de 95% a 99% Eixos dispostos paralelamente
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ZF do Brasil 36 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens de dentes helicoidais Baixo nvel de rudo Suportam carga de trabalho maiores que a de dentes retos Encontra aplicao em transmisses que tem que suportar grandes esforos Rendimento de 95% a 99% Eixos dispostos paralelamente
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ZF do Brasil 37 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens internas Conjunto de engrenagens onde uma das peas possui dentes posicionados no
dimetro interno (Engrenagem oca) Encontram aplicao em transmisses planetrias Eixos dispostos paralelamente
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ZF do Brasil 38 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes Retos Eixos se cruzam Alto nvel de rudo Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria, na automotiva utilizado em diferenciais
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ZF do Brasil 39 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes helicoidais Eixos se cruzam Menor nvel de rudo comparado com a engrenagem cnica de dentes retos Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria
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ZF do Brasil 40 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes espirais Eixos se cruzam Menor nvel de rudo comparado com a engrenagem cnica de dentes retos Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria
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ZF do Brasil 41 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Hipoidal Eixos se cruzam, com deslocamento Menor nvel de rudo Atinge relaes de at 1:6 Melhor capacidade de carga Aplicao em eixos de veculos automotores
Pinho
Coroa
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ZF do Brasil 42 Mini-curso de EngrenagensEngrenagem Com eixos cruzados Transmisso com caracol ou coroa sem fim
Sem-fim
Coroa
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Coroa / Sem fim Forma dos dentes similar a uma rosca Eixos se cruzam Baixos rendimentos Atinge relaes de 1:10 at 1:100 Aplicao em redutores, no possui utilizao na industria automotiva
Engrenagem 1
Engrenagem 2
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ZF do Brasil 43 Mini-curso de Engrenagens
5- Tipos de dentados
Basicamente os denteados so diferenciados em engrenagens e estriados.
No caso de engrenagens, os dentes so utilizados para transmitir ou multiplicar potncias, sendo que o sentido de rotao o contrrio.
No caso de estriados, o dentado tem a funo nica de transmsitir potncia.
possvel com o auxlio dos estriados, criar-se conjuntos que podem ser deslocados axialmente (estriados deslizantes) ou um conjunto fixo.
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ZF do Brasil 44 Mini-curso de Engrenagens
Engrenagens (V) e Estriados (P) em um Eixo Intermedirio
Estriados (P) em um Eixo Principal
Estriados (P) em um Corpo Sincronizado.
P
V
P
P
P
P
5- Tipos de dentados
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ZF do Brasil 45 Mini-curso de Engrenagens
Anel Sincronizado Luva de Engate Corpo de Acoplamento
5- Tipos de dentados
Os estriados dos elementos de sincronizao apresentam caractersticas especiais e dependendo da sua funo recebem denominaes especiais
O estriado externo do anel sincronizado, cujos dentes possuem reas na forma de um telhado, igrejinhas, so denominados anel de trava.
O estriado interno da luva de engate e estriado externo do corpo de acoplamento, tambm possuem dentes similares aos dos anis sincronizados.
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ZF do Brasil 46 Mini-curso de Engrenagens
Estriado com ou sem Evolvente
5- Tipos de dentados
O estriado de dentes retos (Perfil SAE) recebe este nome, porm no pode efetivamente ser considerado um, uma vez que os dentes so ranhuras com planos retos e paralelos entre si.
Os eixos de transmisso possuem este tipo de dentado, para que, em conjunto com a embreagem, formem uma conexo perfeita com o motor.
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ZF do Brasil 47 Mini-curso de Engrenagens
ENGRENAGEM DE DENTES RETOS FRESADA ENGRENAGEM HELICOIDAL FRESADA
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Fresa por gerao Processo Pr-tratamento trmico
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ZF do Brasil 48 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Entalhamento por gerao Processo Pr-tratamento trmico Flancos dos dentes apresentam pequenas ranhuras no sentido longitudinal do
perfil do flanco do dente
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ZF do Brasil 49 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Rasqueteamento (Shaving) Processo Pr-tratamento trmico Ranhuras finais em forma de arco que se apresentam radialmente ao longo
do flanco do dente
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ZF do Brasil 50 Mini-curso de Engrenagens
Retifica Maag 0Gerao dente a dente
Retificao Cruzada Maag
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Maag Processo ps-tratamento trmico
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ZF do Brasil 51 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Reishauer por gerao Processo ps-tratamento trmico
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ZF do Brasil 52 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Kapp dente a dente Processo ps-tratamento trmico
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ZF do Brasil 53 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Fresado
Entalhado
Rasqueteado
Brunido (Honen)
Retificado (Perfil)
Retificado (Gerao)
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ZF do Brasil 54 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Alm dos processos por usinagem, existem ainda outros processos de produo, como por exemplo a rolagem, o forjamento de preciso e a sinterizao.
As superfcies geradas a partir desses processos so, via de regra, lisas.
Marcas profundas como as que podem ser vistas em superfcies usinadas no esto presentes nesses processos
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ZF do Brasil 55 Mini-curso de Engrenagens
Obrigado pela sua Ateno!