Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247150.pdf: 2470677 bytes, checksum: 56d89ed05f954100c6565c9516bf308e (MD5) / Para atender a um mercado consumidor cada vez mais exigente, a indústria metal-mecânica investe alto na qualidade de seus produtos. Dentro desse contexto a metrologia ganha evidência. Hoje muitas companhias a utilizam não apenas como uma forma de inspecionar a qualidade de suas peças mecânicas, mas também como uma ferramenta para extrair informações de sua produção. Isso possibilita a realimentação dos processos de fabricação e conseqüentemente a constante evolução do produto e da própria empresa. Companhias do setor de refrigeração compartilham a mesma posição quanto à utilização da metrologia. Dentre suas aplicações está o aprimoramento da produção dos pistões para seus compressores. A fabricação de peças cilíndricas e cônicas envolve processos muito complexos. Mais complexa ainda é a avaliação desses objetos de forma confiável e que traga as informações relevantes sobre sua fabricação. Dentre as inúmeras técnicas de medições existentes, a interferometria de luz branca é a que apresenta o melhor resultado para medição dessa classe de peças. Entretanto, no mercado ainda não são encontrados muitos sistemas dedicados a esta função.Este trabalho de dissertação dá seqüência ao desenvolvimento de um interferômetro de luz branca para medição de peças cilíndricas que, assim como seu método de medição, vem sendo estudado ao longo de alguns anos pelo Laboratório de Metrologia e Automatização da Universidade Federal de Santa Catarina. O primeiro trabalho relacionado com esse tema desenvolveu a técnica de medição, criando a base para o protótipo de um sistema interferométrico radial. O segundo trabalho implementou efetivamente o protótipo, denominado IRAD. O presente trabalho procura aprimorar o protótipo, através da implementação de módulos automatizados que contribuirão com a usabilidade e eficiência do interferômetro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261998.pdf: 2569972 bytes, checksum: 9a47119fedcfdfc20346edf4f85d0679 (MD5) / Introdutoriamente este trabalho apresenta um contexto a respeito do projeto de usinas hidrelétricas, dando ênfase aos seus componentes, como conduto forçado e duto de descarga da turbina, turbina, gerador, sistema distribuidor e sistema regulador de velocidade, o qual é composto pelos sistemas de alimentação e atuação óleo hidráulico e de controle elétrico-eletrônico. Estes componentes são expostos os fenômenos físicos que podem ocorrer durante o funcionamento da usina hidrelétrica e que devem ser previstos pelo projeto. Após apresentar os detalhes de projeto dos componentes, inserem-se conceitos a respeito da modelagem e simulação em projeto, vinculados às abordagens via fluxo de sinal, muito utilizada pela teoria de controle, e via fluxo de potência, baseada na teoria de Bond-graphs e indicada na modelagem de sistemas mecânicos complexos. O objetivo deste trabalho é modelar um regulador de velocidade para usina hidrelétrica utilizando a modelagem via fluxo de potência, apresentando assim a sua vantagem comparada à modelagem via fluxo de sinal, atualmente utilizada. Para isso, construiu-se os modelos dos componentes usando o software AMESim®, que utiliza o fluxo de potência para modelar e simular sistemas dinâmicos. Os componentes são então modelados e parametrizados, conforme as suas condições e características de uso. Para a simulação, utilizou-se de três ensaios típicos de comissionamento a fim de validar o modelo. Os mesmos ensaios foram realizados no sistema físico usado para validação teórico-experimental. O diferencial deste trabalho, em relação a outros que utilizam fluxo de sinal, está nos resultados do modelo que expõe além das variáveis de saídas dos componentes, as variáveis de estado do mesmo. Além disso, esta comparação entre os resultados do sistema físico e do modelo permite aperfeiçoar tanto os modelos como os parâmetros utilizados e conseqüentemente os resultados obtidos. O trabalho conclui que o modelo construído foi validado e pode ser usado na etapa de análise de concepção de projeto de uma usina hidrelétrica, desde que devidamente parametrizado. Com isso, o modelo utilizado pelo projetista apresenta um maior número de variáveis para avaliação na fase de tomadas de decisão do projeto de uma usina hidrelétrica e do seu regulador de velocidade. This work presents the context related to the design of hydroelectric plants, emphasizing their components, such as penstock, draft tube, turbine, generator, distributor and governing systems, composed of fluid power and control systems. These components are exposed to physical phenomena that may occur during operation of the hydroelectric plant and that should be evaluated during the design phase. After presenting the details of the components, the work introduces the modeling and simulation concepts, related to signal flow, widely used by the theory of control, and to the power flow approaches, based on the theory of Bond-graphs and more adequate to model complex mechanical systems. The aim of this work is to build a model of governing system for hydroelectric power plant using the power flow approach, to show its advantage compared to modeling using signal flow approach, which is currently used by the industry. In order to do that, the component models were developed in the software AMESim®, which applies the power flow approach to model dynamic systems. The components parameters are defined according to their conditions and characteristics of use. In simulation, three typical commissioning tests were used to validate the model. The same tests were carried out on the real system that was used for experimental validation. The main point of this work, when compared to others that use signal approach, is that the model provides results besides the common outputs, i.e. the model gives access to the system state variables. Indeed, this comparison between the results of the physical system and the model can be used to improve the models as well as their parameters and therefore the results obtained. In doing so, this work concludes that the model built and validated could be used in the analysis stage of design of a hydroelectric power plant, if the adequate parameters are set. Hence, the model used by the designer presents a great number of variables to facilitate the decision-making phase of the design of hydroelectric power plant and its governing system.

Orientador: Paulo José Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Marcos Silveira / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Michael John Brennan / Resumo: O monitoramento da integridade de estruturas e máquinas é um tema que vem tomando importância em diversas aplicações de engenharias. A possibilidade de programar ciclos de manutenção mais otimizados aumenta a disponibilidade do uso de diversos sistemas, desde linhas de produção a sistemas de transporte como aeronaves e veículos terrestres. Uma das formas de avaliar a integridade de um sistema mecânico é feito por meio da captura de sinais de vibração e do uso de sistemas eletrônicos para o pós processamento destes sinais. Neste contexto, o objetivo, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema de baixo custo para monitoramento da integridade de uma estrutura. Sensores piezoelétricos são utilizados para captura de sinais de vibração e um circuito eletrônico foi desenvolvido para o condicionamento destes sinais que são então adquiridos por um microcontrolador lógico programável. Arduino através de um conversor analógico/digital. Para o estudo das variações estruturais, utiliza-se um sistema construído por um motor elétrico com desbalanceamento em seu eixo rotativo sobre uma viga bi-apoiada. Variações estruturais são feitas por acréscimo de massas pontuais ao longo do comprimento da viga, e também por inserção de força magnetometriz interagindo com um imã em um ponto fixo na viga. Os resultados obtidos mostram ser possível monitorar variações estruturais por meio de um sistema de baixo custo com uma análise estatística apropriada no tratamento do sinal / Abstract: Monitoring the integrity of structures and machines is an issue that has been taking importance in several engineering applications. The ability to program more optimized maintenance cycles increases the autonomy of the use of various systems, from production lines to transport systems such as aircraft and ground vehicles. One way of evaluation the integrity of a mechanical system is made by capturing vibration signals and the use of electronic systems for the post processing of these signals. In this context, the aim of this study is to develop a low-cost system for monitoring the integrity of a structure. Piezoelectric sensors area used to capture vibration signals and an electronic circuit has been developed for the conditioning of these signals are then acquired by a logical Arduino programmable microcontroller via an analog / digital converter. To study the structural changes we use a system constituted by an electric motor with unbalance in its rotary axis on a bi-supported beam. Structural variations are made by addition of point masses along the length of the beam, and also by insertion magnetomotive force interacting with a magnet at a fixed point on the beam. The results show that it is possible to monitor structural variations by means of a low-cost system with a suitable statistical analysis treatment samples / Mestre

Este trabalho apresenta um método para detectar falhas no funcionamento de máquinas rotativas baseado em alterações no padrão de vibração do sistema e no diagnóstico da condição de operação, por Lógica Fuzzy. As modificações ocorridas são analisadas e servem como parâmetros para predizer falhas incipientes bem como a evolução destas na condição de operação, possibilitando tarefas de manutenção preditiva. Utiliza-se uma estrutura mecânica denominada de Sistema Rotativo (Figura 1), apropriada para as simulações das falhas. Faz-se a aquisição de dados de vibração da máquina usando-se um acelerômetro em chip biaxial de baixa potência. As saídas são lidas diretamente por um contador microprocessador não requerendo um conversor A/D. Um sistema de desenvolvimento para processamento digital de sinais, baseado no microprocessador TMS320C25, o Psi25, é empregado na aquisição dos sinais de vibração (*.dat), do Sistema Rotativo. Os arquivos *.dat são processados através da ferramenta matemática computacional Matlab 5 e do programa SPTOOL. Estabelece-se o padrão de vibração, denominado assinatura espectral do Sistema Rotativo (Figura 2) Os dados são analisados pelo sistema especialista Fuzzy, devidamente calibrado para o processo em questão. São considerados, como parâmetros para a diferenciação e tomada de decisão no diagnóstico do estado de funcionamento pelo sistema especialista, a freqüência de rotação do eixo-volante e as amplitudes de vibração inerentes a cada situação de avaria. As falhas inseridas neste trabalho são desbalanceamentos no eixovolante (Figura 1), através da inserção de elementos desbalanceadores. A relação de massa entre o volante e o menor elemento desbalanceador é de 1:10000. Tomando-se como alusão o conhecimento de especialistas no que se refere a situações normais de funcionamento e conseqüências danosas, utilizam-se elementos de diferentes massas para inserir falhas e diagnosticar o estado de funcionamento pelo sistema fuzzy, que apresenta o diagnóstico de formas qualitativa: normal; falha incipiente; manutenção e perigo e quantitativa, sendo desta maneira possível a detecção e o acompanhamento da evolução da falha.

Nos últimos 70 anos têm sido apresentadas várias propostas para caracteriza ção da noção intuitiva de computabilidade. O modelo de Computação mais conhecido para expressar a noção intuitiva de algoritmo é a Máquina de Turing. Esse trabalho apresenta máquinas abstratas que representam diferentes formas de comportamento computacional, sendo possível abordar a diversidade entre a Teoria da Computação Clássica (Máquina de Turing) e a Teoria da Computa- ção Interativa (Máquina de Turing Persistente). Com a evolução dos sistemas de computação, surgiu a necessidade de estender a de nição de Máquina de Turing para tratar uma diversidade de novas situações, esses problemas conduziram a uma mudança de paradigma. Neste contexto foi desenvolvido a Máquina de Turing Persistente, que é capaz de fundamentar a Teoria da Computação Interativa. Máquinas de Turing Persistentes (PeTM) são modelos que expressam comportamento interativo, esse modelo é uma extensão da Máquina de Turing. O presente trabalho tem como objetivo explorar paralelismo na Máquina de Turing Persistente, através da formalização de uma extensão paralela da PeTM e o estudo dos efeitos sobre essa extensão, variando o número de tas de trabalho. Contribui- ções desse trabalho incluem a de nição de uma máquina de Turing Persistente Paralela para modelar computação interativa e uma exposição de conceitos fundamentais e necessários para o entendimento desse novo paradigma. Os métodos e conceitos apresentados para formalização da computação na Máquina de Turing Persistente Paralela desenvolvidos nessa dissertação, podem servir como base para uma melhor compreensão da Teoria da Computação Interativa e da forma como o paralelismo pode ser especi cado em modelos teóricos.

Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades de ligas ferromagnéticas obtidas por Metalurgia do Pó para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas, usualmente, montados a partir de chapas de aço laminadas. Para o desenvolvimento das atividades empregou-se pó de ferro e ligas deste obtidas por mistura com diferentes percentuais de fósforo (1, 2 e 3%), silício (1, 3 e 5%) e níquel (50%). Os pós foram compactados em matrizes, e após, realizou-se a sinterização dos corpos de prova em forno com temperaturas controladas. Na caracterização do material foram traçadas curvas de histerese, as quais apresentaram propriedades magnéticas inferiores às dos núcleos de chapas. No entanto, observaram-se perdas menores por correntes parasitas em decorrência do aumento da resistividade pela adição de fósforo, silício e níquel nas ligas de ferro. Nas simulações de uma máquina elétrica rotativa com ímãs permanentes, especificamente, de um servomotor comparou-se os resultados entre os núcleos de chapas laminadas e os de materiais ferromagnéticos em blocos únicos, com a utilização do software FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics). Os resultados da liga Fe1%P apresentaram valores próximos de torque e densidade de fluxo em relação aos dos tradicionais núcleos de chapas laminadas. Nos ensaios de perdas magnéticas em núcleos, na forma de um transformador, observou-se que em frequências baixas o material sinterizado apresentou perdas significativas, já em frequências elevadas comportou-se de forma similar aos núcleos de chapas. Desta maneira, demonstrou-se que os materiais estudados podem se constituir em alternativa viável para a construção de núcleos de Máquinas Elétricas Rotativas de aplicação especial, como servomotores, motores de alta velocidade e minimotores. / The purpose of this work is to study the properties of ferromagnetic alloys obtained by Powder Metallurgy to construct cores of Rotary Electric Machines, usually mounted on rolled steel sheets. To perform these activities, iron power and their alloys obtained by a mixture with different percentages of phosphorus (1, 2 and 3%), silicon (1, 3 and 5%) and nickel (50%) were used. The powders were compacted in dies and then the test specimens were sintered in an oven at controlled temperatures When the material was characterized, histeresis curves were traced, which present magnetic properties inferior to those of the sheet cores. However, smaller losses were observed from parasite currents as a result of resistivity increased by adding phosphorus, silicon and nickel to the iron alloys. In simulations of a rotary electric machine with permanent magnets, specifically belonging to a servomotor, the results were compared between the cores of rolled sheets and those of ferromagnetic materials in single blocks, using FEMM 4.2 (Finite Element Method Magnetics) software. The results of the alloy Fe1%P presented some values close to torque and flow density as related to the traditional cores of rolled sheets. In the trials on magnetic losses in cores, in the form of a transformer, it was observed that at low frequencies the sintered material presented significant losses. On the other hand, at high frequencies it behaved similarly to the sheet cores. It was thus demonstrated that the materials studied can constitute a viable alternative to construct cores of Rotary Electric Machines for special application, such as servomotors, high velocity motors and minimotors.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de compósitos magnéticos macios (Soft Magnetic Composites - SMC). Os materiais SMC tem sua aplicação principal em núcleos magnéticos de máquinas elétricas. Sem grandes evoluções tecnológicas nos últimos 50 anos, os materiais e a metodologia de fabricação dos rotores e estatores de máquinas elétricas permanecem inalterados devido a alta concentração de pesquisas na área de acionamentos e controle dos motores. Diversos fatores levaram a esta pesquisa, tais como, imenso desperdício de material e processo de fabricação complexo para fabricação de núcleos magnéticos de máquinas elétricas. O processo atual de montagem de núcleos magnéticos conta com cinco principais processos: laminação, estampagem, tratamento para isolação, empacotamento e fixação. O processo de estampagem desperdiça quarenta por cento de matéria prima, devido a geometria final do estator e rotor. Com o uso de técnicas oferecidas pela metalurgia do pó e o avanço das pesquisas de materiais compósitos é possível reduzir o desperdício de matéria prima para menos de dois por cento enquanto que as etapas para produção dos núcleos magnéticos limitam-se a mistura, compactação e cura dos componentes. Para que esta metodologia seja realmente aplicável foi necessário o desenvolvimento de uma liga SMC que apresentasse as propriedades magnéticas e mecânicas solicitadas em máquinas elétricas. Para tal diversas ligas metálicas combinadas a resinas fenólicas e epóxi foram testadas. A partir dos resultados, os melhores compósitos foram aplicados em núcleos magnéticos de servomotores para que as ligas fossem então analisadas em aplicações reais. Neste trabalho, foi desenvolvido, projetado e construído, os núcleos magnéticos de uma máquina síncrona trifásica de 400 W, comercialmente construída pela empresa WEG. Nesta o rotor laminado foi substituído por um bloco maciço de uma liga SMC e o estator laminado foi substituído por um estator obtido a partir de um bloco maciço de compósito magnético macio de ferro. Na elaboração deste projeto, foi dado ênfase aos seguintes aspectos: Avaliação e estudo dos processos metalúrgicos para a obtenção de materiais magnéticos sinterizados e curados. Análise dos pós constituintes das ligas, que podem ser utilizados para fabricação dos núcleos da máquina. Pesquisas sobre pressão de compactação, temperatura e patamares de sinterização destes materiais. Obtenção de amostras para avaliação de propriedades físicas de interesse como a permeabilidade relativa, coercitividade magnética, resistividade elétrica e propriedades mecânicas. Estudo sobre o funcionamento e projeto de máquinas síncronas trifásicas. Avaliação e definição de um tipo de máquina a ser construída, levando-se em consideração as propriedades físicas do material, aspectos construtivos, desempenho e propriedades eletromagnéticas. Definição de um estator e outras partes de uma máquina com alimentação trifásica. Projeto e construção das matrizes para compactação dos núcleos magnéticos, usinagem destes, bem como todas as etapas inerentes a montagem da máquina. Teste de desempenho e obtenção de parâmetros. Finalmente há uma comparação entre o desempenho dos protótipos desenvolvidos neste trabalho e uma máquina elétrica convencional. / The aim of this work is study a new soft magnetic material. Those materials are often used in electrical machine's magnetic core. The process and materials to build an electrical machine have not changed so much in the last 50 years, on the other hand the researches about automation and control of these machines increased significantly. Many factors bring to this research, such as, waste of raw material and complex assembly system in magnetic core production. The actual assembly process of magnetic core has five main stages: rolling, die pressing, grouping and setting of sheets, heat treatment and electrical insulation. In the stamping process misses 40% of raw material due the stator and rotor geometry. Trough powder metallurgy technology and soft magnetic materials research advancement is possible to reduce the waste of raw material to less than two percent while the assembly stages were going to be: mix, pressing and cure of devices. To apply this technology it is necessary to find a soft magnetic material witch develop the properties required in electrical machines (magnetic and mechanical properties). To achieve this aim several magnetic alloys with phenolic resin were tested. From the results, the best composite was chosen to be applied in a servomotor's magnetic core from there the soft magnetic composite could be tested in a real situation. In this research, we have chosen to develop, design and build magnetic cores of a threephase machine, commercially fabricated by WEG Motors. In this machine the laminated cores were replaced by a bulk part made by a soft magnetic material. In the study of this Project, emphasis was given to: Assessment and study about metallurgical processes to obtain sintered and cured magnetic materials. Interesting powder alloys to machines' core analysis. Research about compacting pressure, temperature and sintering curves. Obtainment of samples to physical, mechanical and electromagnetic assessment. Study about three-phase machine operation. Electrical machine assessment and definition taking into account material's physical and electromagnetic properties, electrical machine's constructive aspects and performance. Definition of a stator, rotor and other parts from an electrical machine. Die design and construction to compact magnetic cores, machining as well all the electrical machine production stages .Performance tests to parameters obtainment. Finally there is a performance comparison between the prototype developed and a conventional machine.

Este trabalho apresenta um estudo de caso na indústria de implementos e veículos rodoviários para solução do processo específico de movimentação de veículos e carrocerias rodoviárias nas linhas de montagem. A solução é o desenvolvimento do projeto de uma ferramenta pneumática para atender os parâmetros identificados no processo de movimentação utilizando uma metodologia de projeto. A metodologia adotada é uma composição de modelos sugeridos por autores mostrando uma sequência clara e objetiva do ciclo de vida do projeto, estruturada em quatro fases principais: Projeto Informacional, Projeto Conceitual, Projeto Executivo e Otimização de Projeto. A identificação das informações relevantes ao processo de movimentação dos produtos deu início ao Projeto Informacional. Com a finalidade de conhecer melhor as características dos processos dos potenciais usuários da ferramenta, foram levantadas as características e os parâmetros do processo. Os parâmetros abordam as principais grandezas envolvidas no sistema e suas limitações. Os dados resultantes do levantamento foram analisados gerando uma síntese de todos os parâmetros identificados para o desenvolvimento das próximas fases. No projeto conceitual, houve a evolução da solução através do detalhamento de um conceito, escolhido mediante a proposição de alternativas durante a geração de conceitos. O detalhamento é apresentado através de desenhos, segundo a diretriz de projeto orientado ao computador, com base na estrutura funcional de funcionamento da ferramenta, salientando os principais sistemas e suas configurações. Os dimensionamentos são apresentados no projeto executivo e contemplam dois tipos de análise: a análise cinemática e a análise estrutural do sistema. Na análise cinemática são apresentadas duas propostas de configuração para o motor pneumático que será utilizado na ferramenta. As propostas são expostas através de desenhos de montagem, desenhos explodidos e gráficos dos parâmetros do motor pneumático para cada uma das configurações adotadas. Nesta fase também é mostrada a construção do protótipo. Os resultados do projeto são obtidos através da realização de teste em bancada e em campo para confirmação dos parâmetros estabelecidos. Completando o ciclo de vida do projeto, propõem-se as tendências evolutivas, analisando as possíveis melhorias para a ferramenta. As conclusões do trabalho são baseadas nos resultados apresentados nos testes realizados com a ferramenta, na eficiência da metodologia adotada para o desenvolvimento do projeto e na análise do cumprimento dos objetivos definidos no trabalho. / This paper presents a case study in industry of road road vehicles for solution of the specific handling of road vehicles and truck trailers in assembly lines. The solution is to develop the design of a pneumatic tool to meet the criteria identified in the move process using a design methodology. The methodology used is a composite of models suggested by the authors showed a clear sequence and objective of the life cycle of the project, divided into four main phases: Informational Design, Conceptual Design, Executive Design and Optimization Project. The identification of information relevant to the process of transferring products initiated the Informational Design. In order to better understand the nature of the processes of potential users of the tool has been raised the characteristics and process parameters. The parameters to approach the main quantities involved in the system and its limitations. Data from the survey were analyzed by generating a synthesis of all parameters identified for the development of the next phases. In conceptual design, was the evolution of the solution through the details of a concept, chosen by proposing alternatives for the generation of concepts. The detail is presented through drawings, according to the guideline of design aided computer based functional structure operating the tool, highlighting the major systems and their configurations. The detail is presented in the executive project and includes two types of analysis: kinematic analysis and structural analysis of the system. In the kinematic analysis are presented two proposals for setting for the air motor to be used in the tool. The proposals are exposed through the assembly drawings, exploded drawings and graphics of the parameters of the air motor for each of the configurations adopted. This stage is also shown a prototype. The project results are obtained by performing test bench and field tests to confirm the established parameters. Completing the life cycle of the project, propose to the changing trends, and review possible improvements to the tool. The conclusions of the study are based on the results presented in the tests with the tool, the efficiency of the methodology used to develop the design and analysis of compliance with the defined objectives at work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324074.pdf: 1755146 bytes, checksum: a9c52265786cfb77dd663bc121e801b0 (MD5) Previous issue date: 2013 / O uso de ferramentas computacionais de simulação em robótica vem crescendo, como por exemplo, em etapas de projeto e de análise. Nesse contexto, foi desenvolvido pelo Laboratório de Robótica Raul Guenther da Universidade Federal de Santa Catarina um framework computacional de análise cinemática para mecanismos, chamado KAST (Kinematic Analysis by Screw Theory). Este trabalho tem como objetivo expandir o KAST desenvolvendo um módulo de software que contemple a análise estática para mecanismos. Com o framework expandido, será possível realizar a análise estática de mecanismos, usando modelagem via helicoides. O módulo permite a inclusão de forças externas como a força gravitacional de cada elo, bem como o contato com o meio. O módulo desenvolvido baseia-se no método de Davies tendo como base a teoria de helicoides para permitir a modelagem e as operações da análise estática. Neste trabalho apresenta-se a fundamentação teórica necessária para a análise estática via helicoides, faz-se uma revisão da modelagem estática para mecanismos e apresentam-se os aspectos construtivos desse módulo e sua incorporação ao KAST. Estudos preliminares foram desenvolvidos para validação do módulo, onde exemplos didáticos foram implementados. O resultado principal compreende a aplicação do framework expandido na análise estática de um robô industrial paralelo, o ABB IRB360, conhecido como FlexPickerTM. A análise desenvolvida com o KAST expandido permitiu um estudo completo das forças e momentos nas juntas do robô. Essa análise foi realizada sobre trajetórias programadas dentro do volume de trabalho do robô. Ao final do trabalho, são apresentados gráficos de forças sobre trajetórias, demonstrando assim o potencial do módulo desenvolvido.<br> / Abstract : The use of computational tools for robotic simulation is growing, eg., at design and analysis stages. Within this context, it was developed at the Laboratory of Robotics at Federal University of Santa Catarina a computational framework for mechanisms kinematic analysis, named KAST (Kinematic Analysis by Screw Theory). This work main objective is to expand the KAST by developing a software module that perform the mechanisms static analysis. With the expanded framework, it will be possible to realize mechanisms static analysis through screw theory. The module allows the inclusion of external forces such as gravitational force of each link and environmental contact. The developed module is based on Davies Method through screw theory to permit the modelling and static analysis operations. This work presents the theoretical tools needed to perform static analysis by screw theory. It also describe the constructive aspects of the developed module and its incorporation to the KAST. Preliminary studies were developed to validate the developed module, one didactic example was implemented. The main result consist the expanded framework application for the static analysis of a industrial parallel robot, the ABB IRB360, also known as FlexPickerTM. The analysis performed with the expanded KAST allowed a full range study of forces and moment of forces applied at the robot joints. This analysis was performed over programmed trajectories within the robot workspace. At the end of this work, the graphics of the forces over trajectories are shown, illustrating the developed module potential.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:40:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323968.pdf: 528292 bytes, checksum: c320bc4443314e3d9c37140f7c22b4e4 (MD5) Previous issue date: 2013 / O projeto de novos dispositivos mecânicos depende da experiência e conhecimento do projetista. Metodologias de projeto foram desenvolvidas visando diminuir essa dependência. Neste trabalho, algumas metodologias de projeto de mecanismos são analisadas e comparadas. Em seguida, uma nova metodologia é proposta, com foco na determinação das características estruturais e no uso dos requisitos de projeto para eliminar mecanismos inviáveis. Outro objetivo da metodologia proposta e sistematizar o projeto de mecanismos de modo a reduzir decisões subjetivas por parte do projetista. Por fim, a metodologia proposta e aplicada no projeto de mecanismos de costura. Os mecanismos de costura podem ser classificados em dois tipos: com acesso bilateral e com acesso unilateral. A costura com acesso unilateral apresenta grande potencial para diversas aplicações, tanto na indústria têxtil quanto em áreas menos tradicionais, como a medicina. Entretanto, poucos dispositivos para a costura com acesso unilateral foram desenvolvidos com sucesso. Neste trabalho, o mecanismo de costura projetado é do tipo com acesso unilateral. O desenvolvimento do projeto segue a metodologia proposta. Assim, faz-se inicialmente um levantamento do estado da arte de mecanismos de costura com acesso unilateral. Utilizando o levantamento do estado da arte, listam-se os requisitos necessários para tal mecanismo. Em seguida, faz-se a síntese de mecanismos de costura com acesso unilateral. Após a eliminação de mecanismos inviáveis, apresentam-se dois mecanismos de costura com acesso unilateral. Finalmente, notou-se que a metodologia utilizada tornou o projeto independente do projetista visto que nenhuma decisão foi subjetiva.<br> / Abstract : The design of new mechanical devices depends on the designer's experienceand knowledge. Design methodologies were created in an effort tomake the design process less dependent on the designer. In this work, afew mechanisms design methodologies are analysed and compared. Then,a new methodology is proposed, concentrating on the determination of structuralcharacteristics and on the use of the design requirements to eliminateunfeasible mechanisms. Another objective of the proposed methodology is tosystemise the design of mechanisms in order to reduce subjectives decisionsfrom the designer. The proposed methodology is then applied to the designof stitching mechanisms.Stitching mechanisms can be classified in two types: two-side access andone-side access. Stitching with one-side access has a great potential for manyapplications, such as textile industries or even medicine; although, few ofsuch designed devices were successfully developed. In this work, the stitchingmechanism designed is with one-side access.The development of the mechanism follows the proposed methodology. Initially,a state of the art survey for one-side stitching devices is carried out.Once the survey is done, all design and structural requirements for an onesidestitching device are listed. Then, the synthesis of mechanisms for a onesidestitching device is done. After unfeasible mechanisms are eliminated,two solutions for stitching devices with one-side access are presented. Finally,the proposed methodology made the design process independent fromthe designer since no subjective decision was taken.