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Engenharia Mecânica ·
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ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULA 1 Introdução Noções de Projetos Mecânicos 1 PROJETO MECÂNICO é um processo inovador e altamente interativo e iterativo é também um processo de tomada de decisões multidisciplinar SHIGLEY JE 2005 SHIGLEY JE Projeto de engenharia mecânica Ed Bookman 7ed 2005 Professor Emérito na Universidade de Michigan Juvinall RC University of Michigan MarshekKM University of Texa O projeto mecânico é uma ciência aplicada que faz uso do julgamento da engenharia Projeto como Tecnologia teoria geral eou estudo sistemático sobre técnicas processos métodos meios e instrumentos aplicados com determinado objetivo Projeto como Ciência corpo de conhecimentos sistematizados adquiridos via observação identificação pesquisa e explicação de determinadas categorias de fenômenos e fatos e formulados metódica e racionalmente Juvinall RC O engenheiro deve possuir habilidade suficiente para prever situações de potenciais riscos Niemann G Um homem que deseja projetar que observe inicialmente e pense Projeto com base em normas de segurança Meio ambiente Arte Arquitetura Design Projeto Engenharia Tecnologia Fabricação CIÊNCIAS De posse de conhecimentos sistematizados aplicalos em diversas fases do desenvolvimento do produto RESPONSABILIDADE PROJETO bem estar público qualidade confiabilidade e segurança Em seu preâmbulo o código de ética revisado para engenheiros norteamericanos define como a NSPE entende a profissão Engenharia é uma profissão importante Como membros desta profissão os engenheiros devem exibir os mais altos padrões de honestidade e integridade A forma segue a função Louis Sullivan o Pai dos Arranhacéus de Chicago Segundo Louis se a forma segue a função então o trabalho deve ser orgânico Ou seja a prioridade de uma construção espaço ou objeto é atender ao seu propósito à sua finalidade extinguindo supérfluos e mantendo apenas aquilo que é realmente necessário Função e estética devem ser tratadas com igual importância Henry Petyroski 2006 Duke University Os projetos de arquitetura orgânica criam estruturas fluidas com dinamismo na composição dos espaços A integração da natureza aos espaços internos e externos considerando a filosofia humanista é característica marcante desse estilo arquitetônico A ciência se concentra mais na análise generalizações e na criação de teorias enquanto que na tecnologia se concentra mais na análise e síntese do design A ciência é controlada pela experimentação enquanto a tecnologia também envolve design invenção e produção aplicação para solução de problemas ou melhoria de vida A inovação é a capacidade de estabelecer novas combinações Inovação não é igual a tecnologia Para inovar você até pode usar da tecnologia mas nem toda inovação é tecnológica Inovar significa combinar novos processos novos materiais e até mesmo tecnologias para produzir de uma forma nova Engenharia X Tecnologia Engenharia e tecnologia são termos interligados na sociedade Enquanto a engenharia é um campo de estudo a tecnologia é uma aplicação baseada na ciência Ciência é conhecimento ou compreensão sobre um assunto ou fenômeno do mundo natural É um conhecimento baseado na lógica e na experimentação verificável Exemplo de ciência seria o estudo da Física Nuclear Engenharia é tanto um campo de estudo quanto de aplicação de conhecimento científico para criar ou produzir algo como produtos e algo estrutural Se alguns princípios e métodos de uma disciplina científica como a Física Nuclear são usados para fazer uma estrutura como um reator nuclear o reator seria chamado de um exemplo de engenharia Métodos de Projeto Projeto Racional Baseado em tensões e deslocamentos dimensões Projeto Empírico Baseado em ensaios fórmulas experimentos e experiência Projeto Industrial Baseado em considerações industriais normas mercados infraestrutura baixo custo e padrões Projeto de Engenharia pode ser definido como O processo de aplicação das várias técnicas e princípios científicos com o intuito de definir um dispositivo um método ou um sistema suficientemente pormenorizado para permitir sua realização Projeto de Máquinas tratase da criação de uma máquina que funcione bem com segurança e confiabilidade Máquina um aparato que consiste em unidades interrelacionadas eou um dispositivo que modifica a força ou o movimento Obs Unidades interrelacionadas elementos de máquinas Se máquina não tiver peças móveis não se trata exatamente de uma máquina e não se encaixa na definição acima é portanto uma estrutura Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas Bookman editora 2013 Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas Bookman editora 2013 É tarefa do Engenheiro definir e calcular esses movimentos forças e mudanças de energia de modo a determinar as dimensões as formas e definir os materiais necessários para cada uma das peças que integram a máquina Esta é a essência do projeto de máquinas Portanto O objetivo final do projeto de máquinas é dimensionar e dar forma às peças elementos de máquinas e escolher os materiais e os processos de manufatura apropriados de modo que a máquina resultante possa desempenhar a função desejada sem falhar Um Projeto de Engenharia Mecânica envolve todos as disciplinas do curso de engenharia mecânica Exemplo Um simples mancal de deslizamento envolve fluxo de fluido transferência de calor atrito transporte de energia seleção de materiais tratamentos termomecânicos descrição estatísticas e etc Resultado do projeto Produto Funcional Seguro Qual a probabilidade de ele vir a resultar em ações judiciais decorrentes da responsabilidade pelo produto Confiável Competitivo Será ele bemsucedido na concorrência com produtos similares Utilizável Manufaturável Mercável Podese obter lucro em sua venda ou utilização Fonte SHIGLEY JE Projeto de engenharia mecânica Ed Bookman 7ed 2005 A avaliação é a prova final de um projeto bemsucedido e normalmente envolve teste de um protótipo em laboratório O objetivo é descobrir se o projeto realmente atende às necessidades Desenvolvimento dos projetos Modelo Total Design PUGH 1995 Projeto Informacional Consensual O usuário como parceiro no projeto Projeto Conceitual Criatividade Ambiguidade Contradição Projeto Preliminar Anteprojeto Projeto Detalhado Documentação Metodologia de Projeto 1 Identificação da Necessidade entender o problema 2 Pesquisa de Suporte reunir informações que auxilie na solução problema 3 Definição dos Objetivos são definidos objetivos solução de problemas de forma mais razoável e realista do que na exposição original do problema 4 Especificações de Tarefas criação de um conjunto detalhado de especificações de tarefas que fecham o problema e limitam seu alcance 5 Síntese A etapa da Síntese que se busca tantas alternativas de projeto quanto possíveis geralmente sem considerar nesta etapa seu valor ou qualidade É também chamada às vezes de etapa de Concepção e invenção na qual é gerado o maior número possível de soluções criativas Metodologia de Projeto 6 Análise Na etapa 6 as possíveis soluções da etapa anterior são analisadas e aceitas rejeitadas ou modificadas 7 Seleção A solução mais promissora é selecionada na etapa 7 8 Projeto Detalhado Quando um projeto aceitável é selecionado o Projeto detalhado etapa 8 pode ser realizado Nesta etapa todos os croquis de engenharia foram feitos fornecedores identificados especificações de fabricação definidas etc 9 Protótipo e Teste A construção real do projeto é feita pela primeira vez como um Protótipo na etapa 9 10 Produção A construção real do projeto é feita em quantidade nesta etapa Qualidades e custos Sucesso de um produto Qualidade custo Qualidade de projeto Produto obedece especificações de projeto Qualidade de fabricação Peças obedecem especificações de desenho Bom funcionamento Vida Longa Produto bem projetado e bem fabricado Divisão em subtarefas da Metodologia de Projetos Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Atentar para os Custo e Benefício do projeto Materiais mão de obra Homem Hora impostos frete e etc Materiais pronta entrega e fabricação exclusiva Tolerância processo de fabricação acabamento superficial tratamento térmico e etc Entre outros Projetar dimensionar verificar PROJETAR design ESBOÇO Atribuir dimensões Dimensionar VERIFICAÇÃO Cálculos de verificação ou dimensionamento DESENHO draft Critérios usuais Tensão admissível Flecha deformação admissível Outros Critérios rigidez dinâmica velocidade crítica resistência à corrosão etc O estudante de engenharia está acostumado com problemas totalmente estruturados do tipo Dados A B e C encontre D Os problemas de projeto de engenharia não são deste tipo Eles são muito desestruturados e devem ser estruturados por você antes de poderem ser resolvidos Uma estratégia útil é reconhecer que 1 Comece por algum lugar 2 Por onde quer que se comece provavelmente esse não será o melhor lugar e 3 A mágica da iteração permitirá que você retroceda melhore seu projeto e acabe tendo sucesso Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 A Figura 11 mostra um croqui à mão livre de um projeto simples do subconjunto de engate para reboque de um trator Ele deve incluir informações fundamentais mesmo que aproximadas de dimensões algumas hipóteses de materiais e quaisquer outros dados pertinentes para seu funcionamento que sejam necessários para análise posterior Croqui de Engenharia O croqui de uma concepção é geralmente o ponto inicial de um projeto Pode ser um croqui à mão livre Deve sempre ser feito razoavelmente em escala para exibir proporções geométricas realistas Esse croqui quase sempre serve ao propósito primário de comunicar a concepção a outros engenheiros e inclusive ao próprio criador do projeto Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional A principal vantagem de se criar um banco de dados geométrico do modelo sólido em 3D para qualquer projeto é que as informações sobre as propriedades de massa podem ser rapidamente calculadas isso não é possível em um modelo aramado 2D ou 3D Os sistemas de modelo sólido geralmente oferecem uma interface para um ou mais programas de Análise de Elementos Finitos FEA Sistema CAD Computer Aided Design Projeto Assistido por Computador Modelo de Aramado Wireframe somente as bordas da peça eram definidas no banco de dados Alguns pacotes de CAD 3D também usam representação de aramado Modelo Sólido Em um modelo sólido as arestas e as faces da peça são definidas Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional Sistema CAE Computer Aided Engineering Engenharia Assistida por Computador Possui o sistema CAD e FEA integrados no mesmo software A Figura 11 Malha gerada do subconjunto de engate para reboque de um trator OBS Sistema CAM Computer Aided Manufacturing Manufatura Auxiliada por Computador É o código de software que permite o controle de máquinas de unsinagem CNC ou impressoras 3D Este também é conhecido como CADCAM Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional Software CAD Software CAD 3D SolidWorks COSMOS FEA Software CAE Workbench SpaceClaim Software CADCAM Software CAE
Envie sua pergunta para a IA e receba a resposta na hora
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ELEMENTOS DE MÁQUINAS AULA 1 Introdução Noções de Projetos Mecânicos 1 PROJETO MECÂNICO é um processo inovador e altamente interativo e iterativo é também um processo de tomada de decisões multidisciplinar SHIGLEY JE 2005 SHIGLEY JE Projeto de engenharia mecânica Ed Bookman 7ed 2005 Professor Emérito na Universidade de Michigan Juvinall RC University of Michigan MarshekKM University of Texa O projeto mecânico é uma ciência aplicada que faz uso do julgamento da engenharia Projeto como Tecnologia teoria geral eou estudo sistemático sobre técnicas processos métodos meios e instrumentos aplicados com determinado objetivo Projeto como Ciência corpo de conhecimentos sistematizados adquiridos via observação identificação pesquisa e explicação de determinadas categorias de fenômenos e fatos e formulados metódica e racionalmente Juvinall RC O engenheiro deve possuir habilidade suficiente para prever situações de potenciais riscos Niemann G Um homem que deseja projetar que observe inicialmente e pense Projeto com base em normas de segurança Meio ambiente Arte Arquitetura Design Projeto Engenharia Tecnologia Fabricação CIÊNCIAS De posse de conhecimentos sistematizados aplicalos em diversas fases do desenvolvimento do produto RESPONSABILIDADE PROJETO bem estar público qualidade confiabilidade e segurança Em seu preâmbulo o código de ética revisado para engenheiros norteamericanos define como a NSPE entende a profissão Engenharia é uma profissão importante Como membros desta profissão os engenheiros devem exibir os mais altos padrões de honestidade e integridade A forma segue a função Louis Sullivan o Pai dos Arranhacéus de Chicago Segundo Louis se a forma segue a função então o trabalho deve ser orgânico Ou seja a prioridade de uma construção espaço ou objeto é atender ao seu propósito à sua finalidade extinguindo supérfluos e mantendo apenas aquilo que é realmente necessário Função e estética devem ser tratadas com igual importância Henry Petyroski 2006 Duke University Os projetos de arquitetura orgânica criam estruturas fluidas com dinamismo na composição dos espaços A integração da natureza aos espaços internos e externos considerando a filosofia humanista é característica marcante desse estilo arquitetônico A ciência se concentra mais na análise generalizações e na criação de teorias enquanto que na tecnologia se concentra mais na análise e síntese do design A ciência é controlada pela experimentação enquanto a tecnologia também envolve design invenção e produção aplicação para solução de problemas ou melhoria de vida A inovação é a capacidade de estabelecer novas combinações Inovação não é igual a tecnologia Para inovar você até pode usar da tecnologia mas nem toda inovação é tecnológica Inovar significa combinar novos processos novos materiais e até mesmo tecnologias para produzir de uma forma nova Engenharia X Tecnologia Engenharia e tecnologia são termos interligados na sociedade Enquanto a engenharia é um campo de estudo a tecnologia é uma aplicação baseada na ciência Ciência é conhecimento ou compreensão sobre um assunto ou fenômeno do mundo natural É um conhecimento baseado na lógica e na experimentação verificável Exemplo de ciência seria o estudo da Física Nuclear Engenharia é tanto um campo de estudo quanto de aplicação de conhecimento científico para criar ou produzir algo como produtos e algo estrutural Se alguns princípios e métodos de uma disciplina científica como a Física Nuclear são usados para fazer uma estrutura como um reator nuclear o reator seria chamado de um exemplo de engenharia Métodos de Projeto Projeto Racional Baseado em tensões e deslocamentos dimensões Projeto Empírico Baseado em ensaios fórmulas experimentos e experiência Projeto Industrial Baseado em considerações industriais normas mercados infraestrutura baixo custo e padrões Projeto de Engenharia pode ser definido como O processo de aplicação das várias técnicas e princípios científicos com o intuito de definir um dispositivo um método ou um sistema suficientemente pormenorizado para permitir sua realização Projeto de Máquinas tratase da criação de uma máquina que funcione bem com segurança e confiabilidade Máquina um aparato que consiste em unidades interrelacionadas eou um dispositivo que modifica a força ou o movimento Obs Unidades interrelacionadas elementos de máquinas Se máquina não tiver peças móveis não se trata exatamente de uma máquina e não se encaixa na definição acima é portanto uma estrutura Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas Bookman editora 2013 Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas Bookman editora 2013 É tarefa do Engenheiro definir e calcular esses movimentos forças e mudanças de energia de modo a determinar as dimensões as formas e definir os materiais necessários para cada uma das peças que integram a máquina Esta é a essência do projeto de máquinas Portanto O objetivo final do projeto de máquinas é dimensionar e dar forma às peças elementos de máquinas e escolher os materiais e os processos de manufatura apropriados de modo que a máquina resultante possa desempenhar a função desejada sem falhar Um Projeto de Engenharia Mecânica envolve todos as disciplinas do curso de engenharia mecânica Exemplo Um simples mancal de deslizamento envolve fluxo de fluido transferência de calor atrito transporte de energia seleção de materiais tratamentos termomecânicos descrição estatísticas e etc Resultado do projeto Produto Funcional Seguro Qual a probabilidade de ele vir a resultar em ações judiciais decorrentes da responsabilidade pelo produto Confiável Competitivo Será ele bemsucedido na concorrência com produtos similares Utilizável Manufaturável Mercável Podese obter lucro em sua venda ou utilização Fonte SHIGLEY JE Projeto de engenharia mecânica Ed Bookman 7ed 2005 A avaliação é a prova final de um projeto bemsucedido e normalmente envolve teste de um protótipo em laboratório O objetivo é descobrir se o projeto realmente atende às necessidades Desenvolvimento dos projetos Modelo Total Design PUGH 1995 Projeto Informacional Consensual O usuário como parceiro no projeto Projeto Conceitual Criatividade Ambiguidade Contradição Projeto Preliminar Anteprojeto Projeto Detalhado Documentação Metodologia de Projeto 1 Identificação da Necessidade entender o problema 2 Pesquisa de Suporte reunir informações que auxilie na solução problema 3 Definição dos Objetivos são definidos objetivos solução de problemas de forma mais razoável e realista do que na exposição original do problema 4 Especificações de Tarefas criação de um conjunto detalhado de especificações de tarefas que fecham o problema e limitam seu alcance 5 Síntese A etapa da Síntese que se busca tantas alternativas de projeto quanto possíveis geralmente sem considerar nesta etapa seu valor ou qualidade É também chamada às vezes de etapa de Concepção e invenção na qual é gerado o maior número possível de soluções criativas Metodologia de Projeto 6 Análise Na etapa 6 as possíveis soluções da etapa anterior são analisadas e aceitas rejeitadas ou modificadas 7 Seleção A solução mais promissora é selecionada na etapa 7 8 Projeto Detalhado Quando um projeto aceitável é selecionado o Projeto detalhado etapa 8 pode ser realizado Nesta etapa todos os croquis de engenharia foram feitos fornecedores identificados especificações de fabricação definidas etc 9 Protótipo e Teste A construção real do projeto é feita pela primeira vez como um Protótipo na etapa 9 10 Produção A construção real do projeto é feita em quantidade nesta etapa Qualidades e custos Sucesso de um produto Qualidade custo Qualidade de projeto Produto obedece especificações de projeto Qualidade de fabricação Peças obedecem especificações de desenho Bom funcionamento Vida Longa Produto bem projetado e bem fabricado Divisão em subtarefas da Metodologia de Projetos Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Atentar para os Custo e Benefício do projeto Materiais mão de obra Homem Hora impostos frete e etc Materiais pronta entrega e fabricação exclusiva Tolerância processo de fabricação acabamento superficial tratamento térmico e etc Entre outros Projetar dimensionar verificar PROJETAR design ESBOÇO Atribuir dimensões Dimensionar VERIFICAÇÃO Cálculos de verificação ou dimensionamento DESENHO draft Critérios usuais Tensão admissível Flecha deformação admissível Outros Critérios rigidez dinâmica velocidade crítica resistência à corrosão etc O estudante de engenharia está acostumado com problemas totalmente estruturados do tipo Dados A B e C encontre D Os problemas de projeto de engenharia não são deste tipo Eles são muito desestruturados e devem ser estruturados por você antes de poderem ser resolvidos Uma estratégia útil é reconhecer que 1 Comece por algum lugar 2 Por onde quer que se comece provavelmente esse não será o melhor lugar e 3 A mágica da iteração permitirá que você retroceda melhore seu projeto e acabe tendo sucesso Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 A Figura 11 mostra um croqui à mão livre de um projeto simples do subconjunto de engate para reboque de um trator Ele deve incluir informações fundamentais mesmo que aproximadas de dimensões algumas hipóteses de materiais e quaisquer outros dados pertinentes para seu funcionamento que sejam necessários para análise posterior Croqui de Engenharia O croqui de uma concepção é geralmente o ponto inicial de um projeto Pode ser um croqui à mão livre Deve sempre ser feito razoavelmente em escala para exibir proporções geométricas realistas Esse croqui quase sempre serve ao propósito primário de comunicar a concepção a outros engenheiros e inclusive ao próprio criador do projeto Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional A principal vantagem de se criar um banco de dados geométrico do modelo sólido em 3D para qualquer projeto é que as informações sobre as propriedades de massa podem ser rapidamente calculadas isso não é possível em um modelo aramado 2D ou 3D Os sistemas de modelo sólido geralmente oferecem uma interface para um ou mais programas de Análise de Elementos Finitos FEA Sistema CAD Computer Aided Design Projeto Assistido por Computador Modelo de Aramado Wireframe somente as bordas da peça eram definidas no banco de dados Alguns pacotes de CAD 3D também usam representação de aramado Modelo Sólido Em um modelo sólido as arestas e as faces da peça são definidas Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional Sistema CAE Computer Aided Engineering Engenharia Assistida por Computador Possui o sistema CAD e FEA integrados no mesmo software A Figura 11 Malha gerada do subconjunto de engate para reboque de um trator OBS Sistema CAM Computer Aided Manufacturing Manufatura Auxiliada por Computador É o código de software que permite o controle de máquinas de unsinagem CNC ou impressoras 3D Este também é conhecido como CADCAM Fonte NORTON Robert L Projeto de Máquinas bookman editora 2013 Croqui de Engenharia Modelagem Computacional Software CAD Software CAD 3D SolidWorks COSMOS FEA Software CAE Workbench SpaceClaim Software CADCAM Software CAE