Aplicação do método de Davies para análise cinemática e estática de mecanismos com múltiplos graus de liberdade

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia MecânicaEsta dissertação propõe o estudo de uma sistemática para análise da cinemática instantânea e da estática de mecanismos para as etapas iniciais de projeto, visando auxiliar na seleção de soluções que melhor se adequam aos requisitos do problema. Para tanto, optou-se por focar o trabalho à ferramentas de análise baseadas em teoria de grafos para modelar mecanismos. Considerando que nas fases iniciais de projeto há um número elevado de soluções candidatas, entende-se que os grafos possibilitam padronizar a forma de modelar os mecanismos e, por conseqüência, a forma de entrada de dados. Uma revisão sobre a Teoria da Rede de Vetores (VNT) e o Método baseado em Teoria de Grafos (GTM) foram apresentados para exemplificar o uso de grafos para modelar a dinâmica de mecanismos. A seguir, é apresentada e discutida a ferramenta principal deste estudo, o Método de Davies, que emprega a teoria de grafos para modelar a topologia e a teoria de helicóides para representar o comportamento físico dos mecanismos. Como exemplo didático, é analisado o mecanismo de quatro barras. São apresentadas contribuições à aplicação do Método de Davies visando minimizar etapas manuais do processo no que se refere à padronização da entrada de dados, à inclusão da ortogonalidade e ao pós-processamento dos helicóides para obter dados como o fluxo de potência e a eficiência dos mecanismos. Como estudo de caso de um mecanismo com múltiplos graus de liberdade, é analisada a topologia de uma transmissão automotiva automática (PGT Ravigneaux) pelo Método de Davies, considerando as contribuições apresentadas e demonstrando passo a passo as etapas de solução. Os resultados são demonstrados através de mapas de movimentos dos corpos, de ações nos acoplamentos, além do fluxo de torque e a estimativa de eficiência em cada marcha do mecanismo. Os resultados são comprovados através de análises realizadas através de métodos clássicos, que estão apresentadas em anexo. The subject of this dissertation is the study of a systematics for kinematics and statics analysis of mechanisms in initial phases of a project, aimed at selecting the best solutions. This work is focused in graph-theoretic techniques to model mechanisms. Given that in the beginning of a project there is a plentiful amount of candidate solutions, assumptions are that graphs allow to standardize the procedure for modeling mechanisms and data input. A revision about Vector-Network Theory (VNT) and Graph-Theoretic Method (GTM) is carried out to exemplify the use of graphs to model mechanisms. The main technique employed in this work, namely the Davies' Method, is presented and depicted. It uses graph theory to model the topology and screw theory in order to represent the physical behavior of mechanisms. As a didactic example, the four bar mechanism is analyzed. Recommendations and contributions to the application of Davies' Method are presented intending to minimize manually steps, related to the standardization of input data, to the inclusion of the orthogonality concept and the post-processing screw outputs to get relevant data like power flow and efficiency of mechanisms. A study case of a Ravigneaux planetary gear train is carried out through Davies' Method, considering it is a complex mechanism with multiple DOF. The results are presented through bodies motion maps, couplings action maps, power flow and efficiency of each gear ratio of the mechanism. Conventional methods are used to ratify the results

EMBARCAÇÃO SOLAR DE PEQUENO PORTE COMO OBJETO DE PESQUISA PARA O DESENVOLVIMENTO E DIVULGAÇÃO DO USO DE TECNOLOGIAS ASSOCIADAS À ENERGIAS LIMPAS

Como proposta alternativa à veículos que popularmente utilizam motores a combustão de baixa eficiência e elevado impacto ambiental, este projeto busca estudar e desenvolver cada um dos componentes necessários para a construção de uma embarcação energeticamente eficiente, a fim de substituir a queima de combustíveis fósseis pela captação de energia solar por painéis fotovoltaicos. Abrangendo estudos em diversas subáreas da mecânica e elétrica, o barco solar de pequeno porte brevemente descrito neste artigo é desenvolvido para utilização em ralis nos quais toda a energia disponível para a propulsão dos veículos é proveniente da luz do sol. Buscando demonstrar a aplicabilidade dos veículos solares e promover o uso de tecnologias mais sustentáveis que primam pela eficiência energética, é apresentado o funcionamento de cada parte da embarcação, contendo a descrição dos principais dispositivos necessários para o controle, monitoração e segurança deste tipo de embarcação.

EMBARCAÇÃO SOLAR DE PEQUENO PORTE COMO OBJETO DE PESQUISA PARA O DESENVOLVIMENTO E DIVULGAÇÃO DO USO DE TECNOLOGIAS ASSOCIADAS À ENERGIAS LIMPAS

Como proposta alternativa à veículos que popularmente utilizam motores a combustão de baixa eficiência e elevado impacto ambiental, este projeto busca estudar e desenvolver cada um dos componentes necessários para a construção de uma embarcação energeticamente eficiente, a fim de substituir a queima de combustíveis fósseis pela captação de energia solar por painéis fotovoltaicos. Abrangendo estudos em diversas subáreas da mecânica e elétrica, o barco solar de pequeno porte brevemente descrito neste artigo é desenvolvido para utilização em ralis nos quais toda a energia disponível para a propulsão dos veículos é proveniente da luz do sol. Buscando demonstrar a aplicabilidade dos veículos solares e promover o uso de tecnologias mais sustentáveis que primam pela eficiência energética, é apresentado o funcionamento de cada parte da embarcação, contendo a descrição dos principais dispositivos necessários para o controle, monitoração e segurança deste tipo de embarcação.