Criação de Sistemas Mecânicos e Elétricos

Criação de Sistemas Mecânicos e Elétricos

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Criação de Sistemas Mecânicos e Elétricos

Um guia para a obtenção de melhores resultados na construção de mecanismos de pequeno porte

Poli - USP

Por Erik Yassuo Yuki erik.yuki@poli.usp.br

Revisão 1.0

Agradecimentos

A meus pais, por tudo o que são para mim. A meu avô, pelas valiosas lições de criatividade. À minha namorada, Emily Neves, pelo carinho e apoio incondicionais, pela revisão do capítulo 7 e também pelas boas idéias, muito úteis na preparação deste guia.

A Lucas Frenay, pelas valiosas informações a respeito de competições passadas e pelas sugestões de temas, alguns dos quais só serão tratados nas próximas versões.

A Felipe Maia, Filipe Campos, Leonel Kimura e Maurício Trujillo, pelas sugestões de temas, muitos deles aproveitados aqui.

“Cuidado quando começar a andar: seus pés podem levá-lo a lugares mais distantes do que você jamais imaginou” (O Senhor dos Anéis)

Prefácio

Para muitos alunos recém-ingressados em cursos de Engenharia, os projetos que são solicitados pelos professores representam um grande desafio, ou por falta de conhecimentos prévios, ou por falta de instrução por parte dos docentes ou, mais freqüentemente, por ambos os motivos. Não é de se espantar: muitas vezes, chegamos à faculdade sem termos tido tempo ou oportunidade para desenvolver certas habilidades e adquirir certos conhecimentos que são muito importantes ao engenheiro. Em parte, essa condição pode ser atribuída à forma de ingresso nas universidades do País, já que o vestibular, por demandar tanto tempo de estudo, acaba dificultando o estudo e a pesquisa de outros assuntos não relacionados diretamente ao Vestibular.

Claro que não são todos que chegam nessa condição à faculdade; há sempre um ou outro que, por felicidade do destino, teve incentivo para aprender coisas que em geral não se ensina na escola. Outros vêm de cursos técnicos e são também muito requisitados pelos colegas na hora de colocar a mão na massa e fazer o projeto seguir em frente.

Este texto foi escrito na intenção de ajudar na construção de sistemas mecânicos de pequeno porte, tais como robôs e carrinhos, projetos comumente pedidos a alunos dos primeiros anos de faculdades de Engenharia.

Lembre-se sempre que, mais do que conseguir aproveitar idéias prontas, é muito importante aprender a usar a sua criatividade para resolver, de forma simples e eficiente, os problemas que lhe são apresentados. Esta é a razão de existir da Engenharia. Por esse motivo, este não deve ser considerados um guia completo, e sim uma fonte de algumas idéias que podem colaborar para o sucesso do seu projeto.

Boa sorte!

Índice

Capítulo 1: Chassi

Madeira – pág. 5 Acrílico – pág. 6

Capítulo 2: Locomoção

Rodas – pág. 6 Esteiras – pág.7

Capítulo 3: Elementos de fixação

Eixos não tracionados – pág. 8 Eixos tracionados – pág. 9

Capítulo 4: Transmissão

Engrenagens e correntes – pág. 10 Correias e polias – pág. 1 Cálculo – pág. 5

Capítulo 5: Direção

Pinhão e cremalheira – pág. 12 Precessão giroscópica – pág. 13

Capítulo 6: Soldas e eletricidade

Soldas – pág. 14 Inversão de polaridades – pág. 16 Motores – pág. 17 Fios elétricos – pág. 18

Capítulo 7: Primeiros socorros básicos

Cortes e arranhões – pág. 19 Queimaduras por ferro de soldar – pág. 19 Queimaduras por atrito – pág. 2

Capítulo 8: Quando as coisas dão errado

Correias soltas – pág. 2 Peças estáticas soltas – pág. 2 Fios elétricos soltos – pág. 23 Eixos quebrados – pág. 23

Capítulo 7: Considerações finais – pág. 23

Capítulo 1: Chassi

Este é o ponto de partida para qualquer projeto que se vá fazer: a base em que todo o resto será apoiado.

Em geral, existe uma limitação quanto ao tamanho do modelo. Sendo assim, é importante que essa peça seja cortada de acordo. Lembre-se que há outras partes que podem ocupar espaço além do chassi, como as rodas, sensores e carroceria. Como o tamanho do modelo incluirá essas partes, então elas também devem entrar no cálculo do tamanho do chassi.

O material de que ele será feito também terá grande influência no desempenho final, por isso é importante fazer uma boa escolha. Ela deve levar em consideração as seguintes características: - Densidade específica

- Custo de obtenção

- Facilidade de moldagem/ trabalho

- Resistência mecânica

Cabe ao futuro engenheiro determinar qual ou quais são as características mais importantes para que se possa atingir o objetivo do projeto, possivelmente fazendo uso de uma matriz de decisão, já que um material que atenda plenamente a todos os requisitos não existe.

O formato do chassi também é influenciado pela aplicação: um chassi largo confere estabilidade, mas dificulta eventuais manobras; se ele for estreito, podem ser feitas curvas de raio menor, porém ele será menos estável.

Para modelos de pequeno porte, é comum que se use madeira ou acrílico para a construção. Discutiremos cada um em detalhes:

Madeira

A madeira oferece certas vantagens para o uso em construção de modelos. É um material fácil de se trabalhar e de custo relativamente baixo, mas são necessários alguns cuidados básicos para sua utilização.

Primeiramente, a escolha do material deve ser feita com bastante critério: a madeira não pode ter nós nem estar envergada, os veios devem ser uniformes e o material deve estar bem seco.

É recomendável aplicar pelo menos três camadas de verniz para evitar que ela absorva umidade. Entre cada demão, deve ser deixado espaço de tempo suficiente para que fique bem seco.

Os veios também devem ser levados em conta na hora de montar o modelo, pois são regiões de maior fragilidade do material. Sendo assim, é recomendável que a construção seja feita de modo a distribuir a tensão mecânica na direção perpendicular à dos veios, que é a de maior resistência.

Para unir as peças, se for utilizar cola, é conveniente que ela seja do tipo epóxi, como Araldite, ou então uma cola de nome Pra Que Prego? que, apesar do nome assaz curioso, é muito eficaz para esse propósito. Colas de cianoacrilato como Super Bonder não são boas para materiais feitos de celulose.

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