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PROJETO
PRELIMINAR
Materiais
Termodinâmica
Vibrações
Resistência dos Materiais
Metrologia
Eletromagnetismos
Cálculo
Circuitos Eletrônicos
Programação
Otimização
Estatística
Gestão da Produção
Cristiano
Mecânica dos Fluídos
Mecanismos
Metrologia
Outras ... Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Fase na qual, a concepção selecionada será estudada, analisada, otimizada e
avaliada sob diversos aspectos relacionados a engenharia.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Atividades PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
realizadas no projeto
detalhado.
Ferreira, Dr. Eng.
Relação entre projeto conceitual, preliminar e detalhado
Projeto Conceitual PROJETO
PROJETO PRELIMINAR
DETALHADO
Produto
Produto Definir
Atender requisitos Sistema Sistema
Subsistema
Componente
Componente
Componente
Componente
Plano de
processo
Sistema
Subsistema
Componente
Componente
Componente
Componente
Componente
Componente
Integrar
Sistema Sistema
Subsistema
Componente
Componente
Componente
Componente
Plano de
processo
Sistema
Subsistema
Componente
Componente
Componente
Componente
Componente
Componente
SSC: sistemas, subsitemas e componentes
Avaliar
Atividades podem ultrapassar as fases Projeto
Projeto
Projeto
Conceitual
Preliminar
Detalhado
Selecionar e determinar
Concepções Alternativas
Detalhar a documentação do produto
Modelar produto, prototipar e simular
Desenvolver Plano de Processo para os
Componentes
Definição e Seleção de Materiais
• Processo criterioso, no qual devem ser avaliados os seguintes
aspectos do produto:
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
- Técnicos; - Econômicos; - Ambientais; • Avaliado tendências tecnológicas
em termos de materiais;
Ferreira, Dr. Eng.
Used of materials Overview of all materials in the BMW 7 Series
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Gráfico módulo de Young x custo relativo por unidade de volume
(Ashby et al., 2007). Ferreira, Dr. Eng.
Sistemas Computacionais de Apoio ao Projeto
Projeto Informacional Especificações de Projeto
Projeto Informacional Modelagem Funcional
PROJETO PRELIMINAR
Projeto Preliminar Definição da Arquitetura
Projeto Detalhado Detalhamento dos
componentes
VISÃO DO SISTEMA
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Interação entre os sistemas Geometric
PROJETO
PRELIMINAR
Verification Computer
Aided
Design
CAD
Internet / Intranet
Computer
Aided
Engineering
CAE CAT
Technology Physical
O ideal é todos os
sistemas
utilizarem uma mesma base digital do produto!
Computer
Aided
Testing
Verification
Verification
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Modelagem em CAD dos Sistemas e Componentes • Realidade
virtual
PROJETO
PRELIMINAR
• Sistemas CAD - Sistemas CAD de pequeno
porte ou Low-end: - Sistemas CAD de médio porte
ou Middle-end:
- Sistemas CAD de grande porte Cristiano
Vasconcellos
ou High-end: Ferreira, Dr. Eng.
Simular situações críticas de uso utilizando software CAE
CAE - Computer Aided Engineering
Consiste em
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
imitar o comportamento
de um sistema
por meio de outro
sistema, o qual
lembra o primeiro
em certos
aspectos;
Ferreira, Dr. Eng.
Esta tecnologia pode ser aplicada em diferentes áreas
do conhecimento
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
• Simulação dinâmica; • Simulação de Ruído, Vibração e Asperesa
(Noise, Vibration and
Harshness - NVH);
PROJETO
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Cristiano Vasconcellos
• Simulação de Impacto • Simulador de Torção • Simulação térmica • Simulação aerodinâmica • Simulação de desempenho
Ferreira, Dr. Eng.
Simulação da seqüência de montagem e linha de montagem
Análise de interferências PROJETO
PRELIMINAR
Análise de processos com
manequins humanos.
Programação e simulação de Cristiano
Vasconcellos
equipamentos/células Ferreira, Dr. Eng.
automatizadas
Na fase preliminar podem ser
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
empregadas outras ferramentas de
projeto.
Ferreira, Dr. Eng.
Método de Análise de Falhas
• Técnica para identificar as áreas ou montagens onde é mais provável a ocorrência de falhas no
conjunto, avaliando aspectos do sistema e como ele
opera:
- Condições previstas de operação e a falha mais provável;
PROJETO
PRELIMINAR
•
• Cristiano
Vasconcellos
- Efeito da falha no desempenho; - Severidade da falha no mecanismo
“Criticidade” de uma falha: C = P x S x D. - P é a probabilidade de falha; - S é a severidade da falha; - D. a dificuldade de detectá-la antes da montagem.
„Modos de Falha‟ são as possíveis causas de uma
determinada falha.
Ferreira, Dr. Eng.
Para alguns componentes, a tecnologia é tradicional e
existe conhecimento acumulado e sistematizado e
podemos calcular com base em padrões.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
É caso de rolamentos, por exemplo. Ferreira, Dr. Eng.
Sistema de tolerâncias e ajustes (ABNT)
Com folga Incerto
Mínima Perda
por Atrito
Com interferência
Grandes Jogos
eixo- base (h)
furo-
Máxima Perda
de Carga
A B C D E F
a b c d e f
Guias Tendendo Precisas à Folga
G H J K
g h j k
Tendendo Longitudinal à Interf. Transversal
M N P R S T U V X
m n p q r s t u v x z
base(H)
Cálculo de cadeia dimensional Folga (parâmetro crítico
Largura do anel
espaçador
(especificação crítica)
para evitar travamento
(falha potencial)
A
A2
Nesta fase, o produto é
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
analisado sob diferentes
abordagens... Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para a Precisão
Envolve o desenvolvimento de princípios de solução para que o produto exerça suas funções com precisão, assim como, a
fabricação de precisão, manutenção de
PROJETO
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Cristiano Vasconcellos
precisão, etc.
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Robustez
Desenvolvimento de soluções que sejam robustos (não apresentem variações de desempenho) frente às condições ambientais,
variação dos componentes e variabilidade em
PROJETO
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Cristiano Vasconcellos
torno do valor nominal.
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Modularidade
Desenvolver de forma sistemática a geração e seleção de conceitos modulares para produtos.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Modularidade
Modularidade
em
permutar
Modularidade em compartilhar componentes
componentes
PROJETO PRELIMINAR
Modularidade em adaptar para a
Modularidade através de barramento variedade
Cristiano
Modularidade seccional Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Abordagens relacionadas ao Projeto Modular
• Desenvolvimento de plataformas de produtos • Máximo compartilhamento de sistemas • Máxima variação funcional • Otimização do ciclo de vida do(s) produto(s) PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Responsabilidade Civil
Promover a segurança do usuário do produto,
ou seja, as questões voltadas à segurança e
responsabilidade civil, que o produto deve
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
fornecer para quem estiver envolvido com ele
em seu ciclo de vida.
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Normalização
Desenvolver soluções com grande ênfase na
consideração de normas nacionais ou
internacionais para a padronização de
elementos, componentes, materiais,
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
procedimentos de testes etc.
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Testes
Envolve o desenvolvimento de meios, desde o
início do processo de projeto, visando facilitar
a realização de testes no produto.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
“People Package”
PROJETO PRELIMINAR
Estudos para definição da área Cristiano
Vasconcellos
do ocupante Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Manufatura
Envolve a aplicação de princípios, desde o
início do processo de projeto, visando facilitar
a fabricação do produto.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Montagem
Envolve a aplicação de princípios, desde o
início do processo de projeto, visando facilitar
a montagem do produto.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Embalagem
Compreende questões relacionadas ao
desenvolvimento de embalagens com
informações de apresentação, segurança,
transporte, entre outros fatores.
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para o Uso
Aborda a relação entre o homem e o
equipamento. Assim, tem-se o envolvimento
de fatores psicológicos (reações para com o
meio ambiente, expectativas, necessidades
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
etc) e antropométricos humanas etc.).
(dimensões físicas,
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Confiabilidade
Envolve a aplicação de princípios, desde o
início do processo de projeto, visando
aumentar a confiabilidade do produto..
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Mantenabilidade Manter o produto em funcionamento durante
seu ciclo de vida, levando em conta a
manutenção, inspeção, reparo, padronização
etc.
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Apoio Logístico
Consiste no gerenciamento dos recursos, suprimentos,
instalações, PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
equipamentos etc..
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Reciclagem
Envolver a aplicação de princípios visando reduzir e,
se possível, eliminar os impactos do produto no meio
ambiente. Preocupa-se também com questões
relacionadas a reciclagem e desmontagem do
produto.
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Ferreira, Dr. Eng.
Projeto para Compatibilidade Eletromagnética
Tem por objetivo trabalhar com equipamentos eletrônicos, levando em conta as interferências
eletromagnéticas que esses equipamentos podem
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
gerar.
Ferreira, Dr. Eng.
Nesta fase, são realizadas algumas
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
modelagens matemáticas do produto ...
Ferreira, Dr. Eng.
Exemplo: Projeto de um Veículo Estabilidade em Retas
PROJETO PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
Este exemplo foi retirado da Apostila de Projeto de Veículos do Professor Lauro Nicolazzi do Ferreira, Dr. Eng.
Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina.
A estabilidade do veículo depende ... • Forças e dos momentos que atuam no veículo;
• Dimensões e formas do veículo;
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
• A resistência ao rolamento, as forças de
tração / frenagem atuam nos pneus; • As forças de inércia atuam no centro de gravidade;
• Forças laterais que atuam no veículo.
Ferreira, Dr. Eng.
Forças laterais ... • Parcela devido a inclinação lateral:
• Parcela devido a Força Centrífuga: m = massa do veículo [kg]
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
• Parcela devido ao vento lateral:
Mz = Momento agindo sobre o centro de
gravidade (CG) do carro [N.m]; N = Força normal à direção do movimento [N];
e = distância de aplicação da força N ao centro de gravidade [m];
vt = velocidade tangencial [m/s]
α = inclinação da pista [rad] ρ = raio da pista [m]
Ferreira, Dr. Eng.
Fazendo o projeto ... Onde “colocar” o CG do automóvel ?... • Considerar o veículo com pneus iguais, mesma
pressão, e tanto as rodas dianteiras como as
traseiras representadas por uma só, localizada no centro de cada eixo.
PROJETO
PRELIMINAR
Cristiano Vasconcellos
• A força lateral S atuante no CG e originada por
qualquer das causas citadas pode ser substituída
por suas componentes atuando nos eixos dianteiro
e traseiro;
• Desconsiderar o efeito da
suspensão e direção,
salientando somente a
distribuição de forças nos
eixos e os ângulos de
deriva delas decorrentes.
Ferreira, Dr. Eng.
Comportamento do veículo em função das diferentes posições do Centro de Gravidade (CG)
PROJETO PRELIMINAR
CG na metade da distância entre
Cristiano Vasconcellos eixos
CG mais próximo
do eixo dianteiro
CG mais próximo
do eixo traseiro
Ferreira, Dr. Eng.