DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO COMPUTACIONAL PARA CÁLCULO DE ENGRENAGENS DE DENTES CILÍNDRICOS E HELICOIDAIS

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1 DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO COMPUTACIONAL PARA CÁLCULO DE ENGRENAGENS DE DENTES CILÍNDRICOS E HELICOIDAIS CONEM Resumo: O estudo e conhecimento das forças e movimentos rotatórios são extremamente importantes. Um dos modos de trabalhar com os conceitos e especificações é criar programas computacionais, auxiliando no seu aprendizado e na agilidade dos resultados fornecidos. Neste caso, modelos computacionais para cálculo de engrenagens de dentes cilíndricos e helicoidais, seja para transmissão de movimento entre eixos paralelos, reversos ou com correntes, são necessários para análise de conjuntos mecânicos. Este projeto visa um modelo matemático aplicado à computação para calcular engrenagens e proporcionar formas mais rápidas e seguras na escolha do material, componentes e aplicações em sistemas de transmissão. Palavras chave: Engrenagem, Dentes cilíndricos, Dentes helicoidais. 1. INTRODUÇÃO Dentre os elementos disponíveis para a transmissão de movimento entre eixos, sejam eles paralelos reversos ou correntes, as engrenagens são sem dúvidas as mais usadas. Isto ao se comparar as correntes e correias. Esses elementos possuem grande resistência mecânica, grande vida útil, pequenas distâncias e dimensões. Permitem as transmissões com velocidades constantes, e pelo alto desempenho e rendimento. Além disso, podem ser fabricadas com diversos materiais. Engrenagens são rodas dentadas cujos dentes são de forma e espaçamentos iguais. Durante a transmissão os dentes da roda motriz empurram os dentes da roda movida de tal forma que o contato se faz sem escorregamento. As circunferências primitivas representam os diâmetros das rodas de atrito que transmitiriam o mesmo movimento com a mesma relação de transmissão das engrenagens, desde que não haja escorregamento. Engrenagens cilíndricas de dentes retos são rodas dentadas, cujos dentes são retos e paralelos ao eixo. São usadas para transmitir potência entre árvores paralelas quando estas não estão muito afastadas e quando se deseja uma razão de velocidade constante. A relação de transmissão é a mesma que seria obtida por dois cilindros imaginários comprimidos um contra o outro, girando sem deslizamento. No caso de dentes helicoidais, os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silencioso devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada pelo mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90º). O estudo e conhecimento das forças e movimentos rotatórios são extremamente importantes e um dos modos de trabalhar com os conceitos e especificações é utilizar programas específicos de computadores, auxiliando no seu aprendizado e na agilidade nos resultados fornecidos. O aprendizado com auxílio de recursos computacionais tem sido empregado com êxito, tanto no Brasil como no exterior, e nesse cenário, o software educacional vem ajudando alunos e professores a tornarem o aprendizado mais fácil, rápido e eficiente. Este trabalho propõe o desenvolvimento deste material didático em formato de programa voltado ao ensino de tópicos das disciplinas de elementos de máquinas, apresentando a experiência da sua utilização e uma avaliação dos recursos e da sua aplicação. Em função da marcante presença das novas tecnologias no cotidiano, o ensino não poderia permanecer longe deste contexto, uma vez que a informática na educação é hoje uma das áreas mais fortes da tecnologia educacional. É

2 importante ressaltar que o avanço da informática abre enorme leque de possibilidades para a educação, tornado urgente o desenvolvimento da pesquisa na área de novas tecnologias aplicadas ao ensino, contribuindo para novas práticas escolares. Outro detalhe que deve ser levantado é sobre a disciplina de elementos de máquinas que tradicionalmente oferece alguma dificuldade aos alunos, por tratarem de assuntos que exigem algumas considerações e cálculos matemáticos. Com o desenvolvimento do software e sua aplicação será possível aumentar a capacidade de assimilação e fixação dos alunos, pois é mais interativo e mais rápido. Com ele será possível desenvolver os exercícios desta disciplina e verificar os valores obtidos com os produzidos pelo programa. 2. OBJETIVO Para este projeto foi desenvolvido um modelo matemático aplicado à computação, para calcular a engrenagem de dente cilíndrico e helicoidal, atendendo assim as mais variadas necessidades. 3. METODOLOGIA 3.1. Base da programação Todo o projeto foi desenvolvido com base em linguagem de programação C# (C Sharp), pois possui todos os recursos necessários, para o desenvolvimento de todo o trabalho, utilizando como plataforma o Microsoft Visual C# 2008 Express Edition. Isto serve para unir conhecimentos nas áreas de informática e mecânica, para o planejamento e elaboração de toda a programação necessária. Nos passos da programação foi necessário criar as entradas para a declaração de todas as variáveis necessárias para a execução de todas as funções, após a criação são recuperados todos os valores informados pelo usuário que são armazenados nas variáveis, conforme a montagem do algoritmo descrito a seguir Entrada das variáveis Tendo os valores necessários, são executadas funções matemáticas e de comparação para conseguir efetuar os cálculos necessários, as estruturas de comparação servem para verificar tabelas ou tomada de decisões corretas ao executar o programa, pois existem diversos valores quem podem ser usados, levando a um resultado incorreto sem a utilização das mesmas.

3 3.3. Estruturas matemáticas e de comparação Somente após a execução de todas as funções que constituem o programa e a constatação de que elas estão corretas que são exibidos os resultados conforme anexo 2 e anexo RESULTADOS O software calcula todos os parâmetros para o projeto, bastando entrar com as características básicas, conforme mostrado na Fig. (1).

4 Figura 1. Entrada de dados A partir destes valores todos os cálculos necessários são executados conforme mostrado na Fig. 2. Figura 2. Cálculos efetuados

5 Vale ressaltar que o próprio programa possui em seu banco de dados, informações de características essenciais ao dimensionamento das engrenagens, como mostrado na Fig. (3). Figura 3. Características de dados fornecidos pelo software Outra opção é gerar um relatório, com características mecânicas e de projeto, gerado em HTML que pode ser visualizado em qualquer computador, podendo se selecionar o local onde vai ser salvo o arquivo e ou criar nova pasta se necessário, conforme Fig. (4).

6 Figura 4. Relatório gerado contendo dados mecânicos e de projetos O software conta com algumas funções extras para facilitar o usuário a sua exploração e, como o botão de interrogação próximo ao item fator de serviço, que leva a um Menu que facilita a seleção do valor correto conforme Fig. (5) Figura 5. Seleção de fator de serviço Porém este software calcula somente engrenagens cilíndricas de dentes retos, para o calculo de engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais foi desenvolvido um novo software utilizando-se do mesmo conceito conforme Fig. (6).

7 Figura 6. Entrada de dados Após a entrada dos valores e cálculos do mesmo é liberado um botão de características conforme Fig. (7). Figura 7. Resultados Vale ressaltar que o próprio programa possui em seu banco de dados, informações de características essenciais ao dimensionamento das engrenagens, como mostrado na Fig. (8).

8 Figura 8. Relatório 5. CONCLUSÃO O programa desenvolvido realiza todos os cálculos corretos de acordo com a literatura e de fácil compreensão. Vale ressaltar que o tempo ganho nos cálculos é grande, em relação ao cálculo feito manualmente. Outro detalhe é que o programa é uma ferramenta útil para os estudantes de engenharia, pesquisa e indústria. 6. AGRADECIMENTOS Agradecemos a instituição CEFET-MG Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerias, através do órgão de fomento, FAPEMIG. 7. REFERÊNCIAS Elementos de Máquinas Sarkis Melconian. C# Como Programar Harvey M. Deitel, Paul J. Deitel. 8. DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluídos no seu trabalho.

9 DEVELOPMENT OF A COMPUTATIONAL MODEL TO CALCULATE GEARS CYLINDRICAL AND HELICAL TEETHS CONEM Abstract: The study and the knowledge of the forces and spinning movements are extremely important. One way of working with the concepts and specifications is creating computer programs that help its learning and turn faster the results. In this case, computational models for calculation of gear teeth cylindrical and helical, for transmission of movement between parallel axis, reverse or with chain, are necessary for the analysis of mechanical sets. This project aims for a mathematical model applied to computation to calculate gears and provide faster and safer ways for choosing materials, components and applications in transmission systems. Keywords: Gear, Teeth cylindrical, Teeath helical.