Como fazer uma engrenagem orgânica

Existem diversos tipos de engrenagens. A engrenagem que pode ser totalmente interpretada em uma vista sem a necessidade de uma projeção ortogonal se chama "engrenagem de perfil reto", sendo a mais simples de se traçar. Mas há variações possíveis, como a engrenagem orgânica de perfil reto, engrenagem oval, trevo, orgânico com curvas etc. Nesse artigo veremos a engrenagem orgânica que utilizarei em um projeto cortado a laser e que será artigo em breve. Sugiro que já absorva os conceitos, caso deseje reproduzir.

Cálculo de engrenagem a partir do diâmetro primitivo

No artigo de cálculo de engrenagens mostrei como calcular uma engrenagem de perfil reto definindo seu tamanho pelo passo. Dessa vez estou reproduzindo uma engrenagem orgânica que vi em "vários" projetos, inclusive no que disporei em um artigo posterior. Agora, para calcular a engrenagem a partir de um tamanho já definido, o processo muda um pouquinho. Apesar disso, o maior desconforto foi descobrir a medida das engrenagens, uma vez que a engrenagem orgânica da imagem de destaque não tem definição do número de dentes, e a única referência era a distância diagonal entre os eixos.

Construindo a engrenagem a partir de uma parte

Claro que é possível refazer qualquer engrenagem a partir de uma quebrada, por exemplo. Mas nesse caso, temos uma referência em tamanho proporcional, enquanto que lendo de um arquivo já não temos essa referência, exceto seja um arquivo de CAD e similares, onde as medidas e escala são preservadas nos vetores.

Apenas para referência (porque não precisaremos fazê-lo), para desenhar uma engrenagem a partir de uma engrenagem quebrada, deve-se tirar a medida do passo, então medir a profundidade do dente para tolerância, adendum e dedendum. Além disso, riscar um pedaço do raio do fundo do dente em um papel para tirar a bissetriz ajuda a descobrir o diâmetro e acelerar os cálculos.

Eu tinha uma referência visual, e não sei se a partir disso haveria alguma forma mais simples de fazê-lo, mas a única ideia que me ocorreu para encontrar o tamanho correto das engrenagens foi descobrir primeiramente a relação. Se ainda não leu a respeito, esse artigo mostra como calcular redução para engrenagens e polias.

Para ficar claro, minha referência era unicamente essa:

Eu já sabia que a distância entre eixos era de 80,61mm. Se fossem engrenagens de perfil reto regulares, bastaria dividir a distância por 2 para ter os diâmetros primitivos (se não faz ideia do que significa, leia a primeira referência desse post). Vou tentar explicar sem repetir as informações de outros artigos - mas já adianto que lá no canal DobitAoByteBrasil no Youtube tem uma playlist de CAD e um deles demonstro como desenhar engrenagens.

Descobrindo o número de dentes de uma engrenagem

Se fosse um esboço, seria um pouco mais complicado, mas no caso acima quase dá pra deduzir, graças ao eixo de simetria. De qualquer modo, fiquei com um pouco de receio de fazer dedução do número de dentes por causa da forma da engrenagem, então preferi reconstruir cada uma delas individualmente no Photoshop antes de seguir com os cálculos.

Após ter reconstruído as engrenagens, ficou clara a relação. Uma delas tem 18 e 10 dentes, enquanto a outra possui 12 e 20 dentes. A parte óbvia é que o diâmetro primitivo da maior na primeira engrenagem se relaciona com o diâmetro primitivo da menor na segunda engrenagem, portanto o conjunto é 18:12 e 20:10, ou 2:1 na segunda engrenagem, que já resolve todas as variáveis! Assim sendo, para achar o diâmetro primitivo das engrenagens, basta dividir 80,61mm por 3 para a menor e multiplicar por 2 para a maior.

Agora, sabendo que a maior tem 20 dentes, considerando o passo de 1 dente e 1 espaço, iniciamos as contas:

PD = 80,61/3*2 = 53,74
T = 20
w = 53,74/20 * 3,1415926 = 8,44

Já era! Sabendo esse valor, desenhamos qualquer engrenagem para o conjunto agora, com mais ou com menos dentes, mudando ou não o passo.

Como estou desenhando esse conjunto para corte laser e uma ínfima diferença deve acontecer, fiz o dente um pouco mais arredondado, tendo no espaço 8,42mm.

A diferença se dá porque a curva da engrenagem não é evolvente e o ponto de contato da engrenagem sempre passa pelo diâmetro primitivo. O corte deve consumir aproximadamente 0,2mm (1/5 de milímetro) do material, então está tudo sob controle.

Outra informação importante é um furo a 30mm do eixo, em 45 graus. A distância e o ângulo do furo também foram fornecidas, então não houve problema nessa parte.

Por fim, o desenho finalizado das engrenagens ficou assim:

O restante do projeto será mostrado no artigo de apresentação, e por enquanto vou guardar segredo, mas no próximo disporei as demais medidas envolvidas no projeto para que você também possa reproduzir e cortar em sua CNC laser - ou, adquirir o kit com um de nossos parceiros que aceitarem vendê-lo, além do Mercado Livre.

Se ainda não sabe usar CAD, siga o link mais acima onde disponho uma playlist para iniciá-lo e baixe o QCAD no site oficial.

Vídeo do projeto cortado

Usei um acrílico especial da Sinteglas para produzir essa amostra, mas não é um material adequado para o projeto final porque esse acrílico foi desenvolvido para trabalhar com uma referência de luz. Pelo menos desse jeito consigo camuflar a ideia até ter o projeto pronto para apresentar. Funcionou bem, com um pequeno travamento ocasional em um determinado ponto, que já corrigi, e ficará para o próximo corte, onde apresentarei a montagem completa.

O site da Sinteglas está em reforma, mas se quiser dar uma olhada por lá, eis o link. Talvez nesse momento seja mais propício dar uma olhada no Instagram deles, através desse link. Você não vai encontrar nenhum outro fabricante de acrílicos com essa variedade, inclusive estou por fazer um artigo com vídeo sobre a produção de acrílicos Cast, tive a honra do convite pelo Edu Fiasco para conhecer a fábrica, e é fantástica!

Já a CNC é produzida pela ECNC em Garça, com vídeos da fábrica e apresentação no nosso canal no Youtube. Não posso afirmar que seja a única com essa qualidade, mas posso afirmar que é incontestavelmente diferenciada, desde a pré-venda até o grupo de clientes no WhatsApp, onde a equipe da ECNC interage, além dos clientes que trocam arquivos, fornecedores de prontidão (como a própria Sinteglas) e também onde compartilho com exclusividade alguns dos meus projetos. Já vá namorando sua CNC laser, se pretende trocar ou entrar na área.

Apenas para demonstração, fiz esse vídeo de poucos segundos só pra fazer uma volta completa, ainda sem revelar a parte "mágica" do efeito. Se ainda não é inscrito, inscreva-se em nosso canal DobitaobyteBrasil no Youtube e clique no sininho para receber notificações. Você não vai querer perder o resultado!

Revisão: Ricardo Amaral de Andrade

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