Este trabalho trata do emprego de técnicas numéricas de otimização - utilizando o método do Gradiente Reduzido Generalizado - para o balanceamento de mecanismno espaciais ou tri-dimensionais do tipo \"RSSR\". O critério de balanceamento visa a minimização da resultante das forças e da resultante dos momentos de reação na base do mecanismo. As modificações no comportamento dinâmico do mecanismo são realizadas por meio da variação na geometria de contra-pesos acrescentados às peças móveis numa ditribuição de massa \"off-line\". Para verificação dos resultados teóricos, construiu-se uma bancada de ensaios para comparação entre os níveis de vibração da base dos mecanismos desbalenceado e balanceado, ambos funcionando na mesma condição de operação. / The Generalized Reduced Gradient method of numerical optimization was successfully applied in obtaining the reduction of moments and forces transmitted by a spatial RSSR mechanism to its base. Such a modification of dynamical behavior of the mechanism, or balancing, was achieved by the addition of counter-weights attached to the movable links in an off-line position. The evaluation of the obtained optimum configuration has been performed by comparing the measured vibration levels of the base of physical models of the balanced and unbalanced mechanism.

Este trabalho trata da síntese ótima de mecanismos articulados planos movidos por acionadores prismáticos. O objetivo da síntese é a geração de movimento e trajetória para três e quatro posições. A otimização se refere ao parâmetro ângulo de transmissão. Apresenta-se também, neste trabalho, como os programas de otimização funcionam em exemplos retirados da literatura de projeto de mecanismos. / This work deals with optimum synthesis of four-bar linkages. The synthesis objective is motion and path generation for the threee and four precision. The optimization concerns the parameter transmissin angle. The effectiveness of the optimization programs has been tested using examples obtained from the mechanism design literature.

Este trabalho trata da síntese ótima de mecanismos articulados planos movidos por acionadores prismáticos. O objetivo da síntese é a geração de movimento e trajetória para três e quatro posições. A otimização se refere ao parâmetro ângulo de transmissão. Apresenta-se também, neste trabalho, como os programas de otimização funcionam em exemplos retirados da literatura de projeto de mecanismos. / This work deals with optimum synthesis of four-bar linkages. The synthesis objective is motion and path generation for the threee and four precision. The optimization concerns the parameter transmissin angle. The effectiveness of the optimization programs has been tested using examples obtained from the mechanism design literature.

Este trabalho trata do emprego de técnicas numéricas de otimização - utilizando o método do Gradiente Reduzido Generalizado - para o balanceamento de mecanismno espaciais ou tri-dimensionais do tipo \"RSSR\". O critério de balanceamento visa a minimização da resultante das forças e da resultante dos momentos de reação na base do mecanismo. As modificações no comportamento dinâmico do mecanismo são realizadas por meio da variação na geometria de contra-pesos acrescentados às peças móveis numa ditribuição de massa \"off-line\". Para verificação dos resultados teóricos, construiu-se uma bancada de ensaios para comparação entre os níveis de vibração da base dos mecanismos desbalenceado e balanceado, ambos funcionando na mesma condição de operação. / The Generalized Reduced Gradient method of numerical optimization was successfully applied in obtaining the reduction of moments and forces transmitted by a spatial RSSR mechanism to its base. Such a modification of dynamical behavior of the mechanism, or balancing, was achieved by the addition of counter-weights attached to the movable links in an off-line position. The evaluation of the obtained optimum configuration has been performed by comparing the measured vibration levels of the base of physical models of the balanced and unbalanced mechanism.

Submitted by EDNEI PEDRO GOMES PUTINI null (ednei_pedro@yahoo.com.br) on 2016-01-14T14:34:44Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Ednei_FINAL.pdf: 6415485 bytes, checksum: 18e83a21eec8e595f321eebd19b3e89f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-01-15T11:34:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 putini_epg_me_guara_int.pdf: 6415485 bytes, checksum: 18e83a21eec8e595f321eebd19b3e89f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T11:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 putini_epg_me_guara_int.pdf: 6415485 bytes, checksum: 18e83a21eec8e595f321eebd19b3e89f (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Não recebi financiamento / A investigação do fenômeno da fadiga em elementos de máquinas é um tema de suma importância na Engenharia Mecânica, pois a maioria das falhas estruturais nestes elementos ocorre devido a esse evento, ou seja, por causa de cargas que variam no tempo e não devido a esforços estáticos. Por isso, o uso do Método dos Elementos Finitos através da simulação computacional para avaliar o campo de tensões e a vida em fadiga do rotor, é o principal objetivo do trabalho. Estas análises em peças complexas responsáveis pela geração da maior parte da energia elétrica de todo o país é a grande motivação para o progresso deste estudo. É importante salientar que um dos principais interesses no desenvolvimento do projeto mecânico estrutural de um componente é a determinação de sua durabilidade ou vida útil, que é alcançada através do estudo da fadiga. Este trabalho expõe a modelagem e simulação numérica, utilizando o programa Ansys, do rotor de um hidrogerador (Usina de Foz do Areia) que apresentou algumas trincas. O surgimento de defeitos em rotores de usinas hidrelétricas com menos de 30 anos não é comum, e por isso é necessária uma análise que represente a condição mais próxima da realidade. Os resultados obtidos, como tensões e deformações, ficaram abaixo do limite admissível para análise estática e por isso não houve falhas desta natureza. Por outro lado, a avaliação de fadiga permitiu deduzir que as trincas desenvolvidas ocorreram devido a este fenômeno, pois o número de ciclos obtidos pela variação dos carregamentos entre a partida e parada de máquina foi extremamente baixo, cerca de três no mês. Por isso, fez-se necessário apresentar possíveis meios para acabar com o problema, como por exemplo, um aumento no raio da solda na região crítica de surgimento das trincas. Este estudo proporcionou caracterizar o problema exposto no computador, através de simulação numérica, que tornou possível a representação de resultados bem próximos da realidade, e a comprovação da eficácia do método utilizado para esta análise. / The investigation of the fatigue phenomenon in machine elements is a theme of great importance in Mechanical Engineering, for the most of structural failures that may happen in these elements is due to this event, namely because to loads that vary in time and not due of static forces. There for, the use of Finite Elements Method through computational simulation to evaluate the stresses and fatigue life of rotor, it is the main objective of this study. These analyzes in complex parts responsible for generating most of the electricity throughout the country is a great motivation for the progress of this study. It is important to point out that one of the main interests in structural mechanical design development of a component is the determination of its durability or useful life, which is achieved through the study of fatigue. This work presents a modeling and numerical simulation, using the software Ansys, of hydro generator rotor (Foz do Areia plant) which showed some cracks. The appearance of faults in rotor of hydroelectric plants with less than thirty years is not common, and it is therefore necessary analysis that simulates closer to reality condition. The results of this analysis, as stresses and strains, were below the admissible limit for static analysis and therefore there was no failure of this nature. Still, the evaluation of fatigue allowed deduce that developed cracks occurred due this phenomenon, because the number of cycles obtained by variation of machine start/stop loads was extremely low, about three in the month. Hence, it was necessary to present possible ways to end the problem, for example, an increase in radius in the critical weld region appearance of cracks. This study provided to characterize the exposed computer problem, through numerical simulation, which has made possible the representation of results very close to reality, and proof of the effectiveness of the method used for this analysis.

O presente trabalho trata do projeto e da fabricação de uma mini máquina para usinagem de esferas cerâmicas verdes. Esferas de cerâmicas avançadas encontram grande aplicação em componentes de alta precisão como rolamentos híbridos ou como a cabeça de próteses de quadril. A grande demanda pelas esferas de cerâmicas avançadas nesses componentes se deve à combinação única de suas propriedades tais como: alta estabilidade dimensional, alta dureza, baixo coeficiente de expansão térmica, biocompatibilidade (bioinerte) e alta resistência mecânica à compressão. No entanto o alto desempenho só será alcançado se as esferas tiverem tolerâncias estreitas (dimensão e forma) e acabamento superficial ultrafino. Esse trabalho objetiva o projeto e a fabricação de um protótipo de mini máquina para usinagem de esferas cerâmicas prensadas de até 30 mm de diâmetro. O desenvolvimento do projeto foi dirigido por uma metodologia de projeto mecânico e após definição do conceito foi gerado um pré-projeto virtual seguido da fabricação de um protótipo, o conceito é composto por três rebolos, sendo dois de arraste que, tendo velocidades e direções de giro variáveis, promovem a variação do eixo de giro das esferas, parâmetro necessário para atingir baixo desvio de esfericidade. Blanks esféricos em zircônia foram conformados por prensagem isostática e usinados no protótipo construído. As esferas passaram pela caracterização metrológica através da medição de esfericidade, circularidade e acabamento superficial. / This work deals with the design and manufacturing of a mini machine for grinding of green ceramic balls. Balls of advanced ceramics find wide application in high-precision components such as hybrid bearings or as bearings of hip prostheses. The large demand for advanced ceramic balls in these components is due to their unique combination of properties such as high dimensional stability, high hardness, low coefficient of thermal expansion, biocompatibility (bio inert) and high compressive strength. However the high performance can only be achieved if the balls have narrow tolerances (size and shape) and ultra-fine surface finish. This work aims to design and manufacture a mini prototype machine to obtain a green ceramic balls up to 30 mm in diameter. The project development was driven by a mechanical design methodology and after the concept generation a virtual pre-design has been generated followed by manufacturing a prototype, the initial concept is composed of three wheels, two of drag that having variables turning speeds and directions, promote a random orbital effect in the balls necessary to reduce the sphericity error. Spherical zirconia blanks were shaped by isostatic pressing and machined in the built prototype. The balls were characterized by measuring sphericity error and surface roughness.

A seleção de componentes mecânicos não é uma tarefa fácil e exige um substancial know-how e experiência. As ferramentas atuais trabalham de forma isolada umas das outras, além disto não levam em consideração os requisitos que a interface de um componente exige do outro onde se acoplará, e por consequência os custos de fabricação e logísticos envolvidos para a compatibilização das interfaces. Para auxiliar neste processo está sendo proposto um método para desenvolver um SE (Sistema Especialista) para a seleção de componentes mecânicos que além de levar em conta os requisitos de aplicação, também considera no processo de seleção as deficiências supracitadas. Outro aspecto é que, leva em conta as diretrizes do projeto e os recursos de fabricação da planta, e em paralelo ao processo de seleção também pode dimensionar os componentes selecionados e as interfaces das peças nas quais se acoplarão. O processo de aquisição do conhecimento é uma das principais etapas de desenvolvimento de um SE é considerado como um dos estágios mais importantes em sua execução. Em função disto está sendo proposto um método alternativo que permite que o conhecimento seja adquirido de forma sistemática e organizada pelo engenheiro do conhecimento e pelo especialista para o seu emprego na construção da base de dados do SE. O SE desenvolvido com base no método de aquisição de conhecimento proposto neste trabalho é validado através de dois casos exemplo, inseridos em um projeto de uma máquina de processamento de papel. A validação se dá através da análise de especialistas quanto à adequação dos componentes selecionados pelo SE, comparando-os com o projeto atual. Como resultado, observa-se uma substancial redução dos custos de projeto em função dos componentes selecionados, além da economia no tempo gasto pelos projetistas neste processo de seleção. / Selecting mechanical components is not an easy task and requires a substantial amount of knowledge and experience. The current component selecting tools do not work in an integrated manner, not taking into account component interface requirements for coupling it to another component and, consequently, not considering manufacturing and logistic costs for the interfaces compatibility. In order to improve this process, this thesis proposes a method for the development of an ES (Expert System) for mechanical components selection, which considers both application and component interface requirements. Additionally, the ES will also take into consideration design guidelines and the manufacturing plant capabilities, so it will also be able to scale the selected components and its interfaces. The process of knowledge acquisition is one of the main stages of the ES development and is considered as one of the most important stages in its execution. As a result of this, an alternative method is proposed that allows the knowledge to be acquired in a systematic and organized way by the knowledge engineer and the specialist for its use in the construction of the ES database. The ES developed based on the proposed knowledge acquisition method is validated through two case studies in a paper processing machine design. The validation is done through the analysis of experts regarding the suitability of the components selected by the ES, comparing them with the current project. As a result, there is a substantial reduction in design costs due to the selected components, as well as the savings in the time spent by the designers in this selection process.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-05T13:07:15Z No. of bitstreams: 1 128031.pdf: 2408630 bytes, checksum: 002b348eef1c8111cb3b038b3c7151ba (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-05T13:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 128031.pdf: 2408630 bytes, checksum: 002b348eef1c8111cb3b038b3c7151ba (MD5) Previous issue date: 1972-01 / Apresenta a dedução teórica do incremento das fôrças de avanço e de corte durante o processo de corte dinâmico ortogonal, para cavaco contínuo, levando-se em conta que estas fôrças são funções de duas variáveis – a espessura de cavaco e o ângulo de cizalhamento. Nesta dedução é introduzida a variação dinâmica do ângulo de cizalhamento. Com os incrementos das fôrças foram deduzidas as equações para previsão da carta de estabilidade. Foi construído um modelo simplificado de máquina operatriz, com um grau de liberdade na direção da velocidade de corte e levantada a carta de estabilidade e a curva de estabilidade incondicional do modelo. Esta última curva foi comparada com a curva de estabilidade incondicional, obtida de equações já existentes, e, com a curva experimental obtida com o modelo de máquina operatriz. Usando-se a resposta do portaferramentas, com um grau de liberdade na direção da fôrça de avanço, da referência 13, forem comparadas novamente as duas curvas teóricas de estabilidade incondicional, para êste portaferramentas. Finalmente, foi deduzida a equação dos amortecimentos, para previsão da instabilidade, levando-se em conta parâmetros que não apareciam na equação dos amortecimentos, deduzido por S .A. Tobias16. / Presents the theoretical deduction of increment in the thrust and main cutting forces during dynamic orthogonal cutting process for continuous chip, taking iinto account that these forces are functions of two variables, namely the chip thickness and the shear angle. The dynsmic variation of the shear angle is introduced in this deduction. The equations for the prediction of the atability chart are deduced from the increment of forces. A simplified model of machine tool desig:ned with one degree of fredom in the direction of the main cutting velocity and constructed the atability chart and the unconditional stability curve of the model. This curve was compared with the unconditional stability curve, obtained from the exiating equations and with the experimental curve, obtained with the model of machine tool. Making use of the tool holder response, with a degree of fredom in the direction of the thrust force, from reference 13, the two theoretical curves of inconditional atability were again com pared, for the tool holder. Finally, the damping equationfor the prediction as instability was deduced, considering the parameters wich did not appear in the damping equation, deduced by S.A. Tobias16.

Submitted by IGOR RANIÊ SOARES DE ALMEIDA null (igor.almeida@hydrostec.com.br) on 2016-10-06T14:43:05Z No. of bitstreams: 1 ALMEIDA_IRS_ME_GUARA - DISSERTAÇÃO.pdf: 15313376 bytes, checksum: 18d93699ff19c9c948547b05bfbe3cdc (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-11T12:50:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 almeida_irs_me_guara.pdf: 15313376 bytes, checksum: 18d93699ff19c9c948547b05bfbe3cdc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T12:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 almeida_irs_me_guara.pdf: 15313376 bytes, checksum: 18d93699ff19c9c948547b05bfbe3cdc (MD5) Previous issue date: 2016-08-08 / O MCI (Motor de Combustão Interna) é um produto largamente utilizado na indústria, o que o torna um objeto interessante de estudo, o qual requer constante desenvolvimento com implementação de novas tecnologias. Buscando contribuir para o avanço tecnológico na área, foi realizado um estudo do comportamento estrutural de uma de suas principais peças o bloco de cilindros. O mesmo é responsável pela união de todos os outros elementos, devendo ser suficientemente rígido para absorver os esforços oriundos da explosão no interior da câmara e resultantes das forças de oscilação de primeira e segunda ordem originárias das massas dos elementos oscilatórios do motor. Nesta dissertação desejando definir o carregamento principal sobre o bloco do motor, foram realizados diversos estudos, dentre eles: a regulagem da carga onde analisa-se analiticamente as transferências de gases que circulam em um motor, também foi realizada uma análise estequiométrica do combustível, determinando a sua composição e seu poder calorífico, na sequência foram determinados os parâmetros que caracterizam um motor, definidos aqui como cálculos de desempenho, estes foram inter-relacionados em uma planilha de Excel. Posteriormente o carregamento principal do bloco foi definido, realizando estudos de casos, com influência sobre a pressão de trabalho dos cilindros, dividindo-os em fatores de carga. A modelagem do bloco foi realizada no software Autodesk Inventor 2012, as dimensões e posicionamentos das partes foram definidas segundo a realização de cálculos e dimensões de projeto como: cálculos de tração nas roscas do cabeçote e dos mancais do motor; medidas de diâmetro e curso dos pistões; cálculos da velocidade média dos pistões, distâncias das engrenagens de distribuição e relações de cálculo como o raio da manivela sobre o comprimento da biela. Como resultado da modelagem obteve-se um sólido 3D o qual foi analisado no software Ansys Work Bench versão V12, definido o carregamento total sobre o bloco, ao final obteve-se uma análise gráfica dos deslocamentos totais, das tensões equivalentes, cortantes, normais e uma análise de fadiga do bloco do motor e sua capa do mancal, obtendo uma resposta estrutural direta para os cálculos analíticos de desempenho e os estudos de caso. / The ICM (Internal Combustion Engine) is a product widely used in the industry, which makes it an interesting object of study, which requires constant development with implementation of new technologies. Seeking to contribute to the technological advancement in the area, was accomplished a study of the structural behavior of one of its main parts the engine block. It is responsible for the union of all the other elements and must be sufficiently rigid to absorb the efforts originated of the blast within the cylinders and resultants of oscillation forces of first and second order originating from the masses of the oscillation elements from the engine. In this dissertation wishing define the main load on the engine block, were performed several studies, among them: the charge of regulation where it is analyzed analytically the transfers of the gases circulating in an engine, it also performed a stoichiometric fuel analysis, determining the composition and calculating its calorific power, in the sequence was determined several parameters that characterize an engine defined as performance calculations, they were interrelated in an Excel spreadsheet. Posteriorly the main load block was defined, realizing case studies, within influence on the work pressure of the cylinders, dividing them into load factors. The modeling of the block was performed in the Autodesk Inventor 2012 software, the dimensions and positions of the parties of the 3D block model were defined according the according performance calculations and according to project dimensions such as for example: traction calculations in the head screws and engine bearings; measurements of diameter and stroke of the pistons; distances of timing gears and calculation relations as crank radius over the length of the rod. As a result there was obtained an 3D model, which was analyzed in Ansys Workbench V12 software, defined the main loading on the block, at the end was obtained a graphical analysis: of total displacements; of the equivalent stresses; shear stress; normal stress and an fatigue analysis of the engine block and engine bearings cape, getting a direct structural response to the analytical calculations of the performance and of the cases studies.

A seleção de componentes mecânicos não é uma tarefa fácil e exige um substancial know-how e experiência. As ferramentas atuais trabalham de forma isolada umas das outras, além disto não levam em consideração os requisitos que a interface de um componente exige do outro onde se acoplará, e por consequência os custos de fabricação e logísticos envolvidos para a compatibilização das interfaces. Para auxiliar neste processo está sendo proposto um método para desenvolver um SE (Sistema Especialista) para a seleção de componentes mecânicos que além de levar em conta os requisitos de aplicação, também considera no processo de seleção as deficiências supracitadas. Outro aspecto é que, leva em conta as diretrizes do projeto e os recursos de fabricação da planta, e em paralelo ao processo de seleção também pode dimensionar os componentes selecionados e as interfaces das peças nas quais se acoplarão. O processo de aquisição do conhecimento é uma das principais etapas de desenvolvimento de um SE é considerado como um dos estágios mais importantes em sua execução. Em função disto está sendo proposto um método alternativo que permite que o conhecimento seja adquirido de forma sistemática e organizada pelo engenheiro do conhecimento e pelo especialista para o seu emprego na construção da base de dados do SE. O SE desenvolvido com base no método de aquisição de conhecimento proposto neste trabalho é validado através de dois casos exemplo, inseridos em um projeto de uma máquina de processamento de papel. A validação se dá através da análise de especialistas quanto à adequação dos componentes selecionados pelo SE, comparando-os com o projeto atual. Como resultado, observa-se uma substancial redução dos custos de projeto em função dos componentes selecionados, além da economia no tempo gasto pelos projetistas neste processo de seleção. / Selecting mechanical components is not an easy task and requires a substantial amount of knowledge and experience. The current component selecting tools do not work in an integrated manner, not taking into account component interface requirements for coupling it to another component and, consequently, not considering manufacturing and logistic costs for the interfaces compatibility. In order to improve this process, this thesis proposes a method for the development of an ES (Expert System) for mechanical components selection, which considers both application and component interface requirements. Additionally, the ES will also take into consideration design guidelines and the manufacturing plant capabilities, so it will also be able to scale the selected components and its interfaces. The process of knowledge acquisition is one of the main stages of the ES development and is considered as one of the most important stages in its execution. As a result of this, an alternative method is proposed that allows the knowledge to be acquired in a systematic and organized way by the knowledge engineer and the specialist for its use in the construction of the ES database. The ES developed based on the proposed knowledge acquisition method is validated through two case studies in a paper processing machine design. The validation is done through the analysis of experts regarding the suitability of the components selected by the ES, comparing them with the current project. As a result, there is a substantial reduction in design costs due to the selected components, as well as the savings in the time spent by the designers in this selection process.