Manual de desenho técnico para engenharia - desenho, modelagem e visualização

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Esta segunda edição de Manual de Desenho Técnico para Engenharia – Desenho, Modelagem e Visualização aborda um tema fundamental para os recém-ingressados à graduação e oferece o conteúdo de forma clara, concisa e objetiva.Sua base didática está centrada na teoria da projeção, e o instrumental, no desenho à mão livre, requisito imprescindível para a confecção dos projetos de engenharia aos quais os estudantes serão apresentados ao longo da vida acadêmica. Além disso, destaca-se um capítulo especial em que o projeto assistido por computador é abordado com ênfase em modelagem paramétrica.Esta nova edição traz as seguintes características: 

• cobertura completa de curvas e superfícies da modelagem NURBS,

• três capítulos inéditos e um capítulo completo sobre desenhos em perspectiva cônica – conteúdo que na edição anterior foi apresentado como apêndice,

• mais de 30 folhas de trabalho para o desenho à mão livre, introduzidos ao longo do texto.

Os inúmeros problemas de desenhos compõem uma mostra indispensável da aplicação prática dos conceitos tratados ao longo do livro. Os docentes da área poderão, ainda, encontrar materiais suplementares no site da LTC Editora – GEN | Grupo Editorial Nacional, acessíveis mediante cadastro.

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1 - PROJETOS DE ENGENHARIA

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CAPÍTULO

1

PROJETOS DE ENGENHARIA

❚ INTRODUÇÃO

A execução de projetos é a atividade principal do engenheiro. Um projeto de engenharia pode ser definido como uma série de processos de tomada de decisões e atividades que são usados para determinar a forma de um produto, componente, sistema, ou processo para que desempenhe as funções especificadas por um cliente.1 O termo função se refere ao comportamento do projeto, ou seja, ao que o projeto precisa fazer. O termo forma, por outro lado, tem a ver com a aparência do projeto.

A forma de um produto pode ser, por exemplo, o tamanho, a aparência e a configuração do produto, além dos materiais e processos usados para fabricá-lo.

1

Rudolph J. Eggert, Engineering Design, Pearson Prentice Hall, 2005.

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O projeto de engenharia é parte do processo de criação do produto. Como mostra a

Figura 1-1, a criação de um produto começa com a necessidade de um cliente e termina com um produto acabado que atende a essa necessidade. O processo de criação de um produto é constituído por processos de projeto e fabricação que são usados para converter informações, matérias-primas e energia em um produto final. Os estágios desse processo incluem marketing e vendas, desenho industrial, projeto de engenharia, projeto de produção, fabricação, distribuição, assistência técnica e descarte. O termo desenvolvimento do produto é usado para designar os primeiros estágios do processo de criação do produto, que vão até o projeto de produção. Assim, o desenvolvimento do produto inclui, além do projeto de engenharia, os estágios de marketing e vendas, desenho industrial e projeto de produção.

 

2 - DESENHO À MÃO LIVRE

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CAPÍTULO

2

DESENHO À MÃO LIVRE

❚ INTRODUÇÃO

Antes do aparecimento dos computadores pessoais no início da década de 1980 e do lançamento quase simultâneo de pacotes de projeto auxiliado por computador (CAD), como o

AutoCAD®, quase todos os desenhos de engenharia eram executados manualmente, usando instrumentos como pantógrafos, réguas T, esquadros, compassos, etc. Hoje em dia, praticamente todos os desenhos de engenharia são executados com o auxílio de um sistema CAD.

Esta mudança no modo como os desenhos técnicos são produzidos teve uma profunda influência na ementa da cadeira de desenho técnico. O desenho com instrumentos (régua T, esquadros, etc.), por exemplo, foi substituído em grande parte pelo desenho à mão livre.

A engenharia é uma atividade criativa que remonta a grandes artistas italianos do Renascimento, como Leonardo, Michelangelo,

Rafael e Donatelo. Embora a engenharia esteja ligada de perto à tecnologia, a rica tradição artística e criativa da disciplina não deve ser desprezada. A boa prática da engenharia se reflete tanto na capacidade de transmitir ideias através de desenhos à mão livre como na de manipular equações diferenciais, usar um computador ou, por que não, expressar-se de forma clara e elegante.

 

3 - PROJEÇÕES PLANAS E DESENHOS EM PERSPECTIVA

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CAPÍTULO

3

PROJEÇÕES PLANAS E DESENHOS

EM PERSPECTIVA

❚ PROJEÇÕES PLANAS

Plano de projeção

Introdução

A projeção é o processo de reproduzir um objeto tridimensional em um plano, superfície curva ou linha projetando seus pontos. Entre os exemplos mais comuns de projeção estão a fotografia, em que uma cena tridimensional

é projetada em um meio bidimensional, e a cartografia, em que a Terra é projetada em um cilindro, um cone ou um plano para criar um mapa. A projeção plana é muito usada em gráficos de engenharia e em figuras geradas em computador. Para nossos propósitos, podemos dizer que uma projeção é um mapeamento de um espaço tridimensional em um subespaço bidimensional (ou seja, um plano).

A palavra projeção também é usada para designar a imagem bidimensional resultante desse mapeamento.

Toda projeção plana pressupõe os seguintes elementos:

• Um objeto tridimensional (ou conjunto de objetos) a ser projetado

• Linhas de visada (chamadas projetantes) que passam por todos os pontos do objeto

 

4 - VISTAS MÚLTIPLAS

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CAPÍTULO

4

VISTAS MÚLTIPLAS

❚ REPRESENTAÇÕES EM VISTAS

MÚLTIPLAS

Introdução – Justificativa e Algumas

Características

As vistas múltiplas constituem o que tem sido tradicionalmente considerado como desenhos de engenharia. O objetivo das vistas múltiplas

é representar fielmente o tamanho e a forma de um objeto através de desenhos. Juntamente com comentários e dimensões, essas vistas fornecem todas as informações necessárias para fabricar o objeto.

No Capítulo 3 foi apresentada uma breve discussão das características de uma projeção de vistas múltiplas. Entre essas características, que são mostradas na Figura 4-1, estão (1) o

Face do objeto paralela ao plano de projeção

Imagem projetada

Plano de projeção

Projetantes paralelas normais ao plano de projeção

Figura 4-1 Vista em perspectiva do processo de projeção de vistas múltiplas.

uso de projetantes paralelas normais ao plano de projeção e (2) o posicionamento do objeto de tal forma que uma das faces principais esteja paralela ao plano de projeção.

 

5 - VISTAS AUXILIARES E REPRESENTAÇÕES EM CORTE

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CAPÍTULO

5

VISTAS AUXILIARES E

REPRESENTAÇÕES EM CORTE

❚ VISTAS AUXILIARES

Introdução

Como vimos no capítulo anterior, nos desenhos de vistas múltiplas de um objeto com uma superfície inclinada, a superfície inclinada é vista de perfil em uma das vistas, enquanto, nas outras duas, aparece com a área reduzida (ou seja, menor que na realidade).

Na Figura 5-1, por exemplo, a superfície inclinada A é vista de perfil na vista superior e como uma superfície de área reduzida nas vistas frontal e direita. Em muitos casos, é desejável contar com uma vista em verdadeira grandeza da superfície inclinada.

De acordo com a geometria descritiva,1 uma projeção ortográfica só mostra a verdadeira forma e tamanho de uma superfície plana se a linha de visada é perpendicular à face plana ou, o que significa a mesma coisa, se o plano de projeção é paralelo à face. Este conhecimento pode ser usado para mostrar a verdadeira forma e tamanho de uma superfície inclinada.

 

6 - DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS

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CAPÍTULO

6

DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS

❚ DIMENSÕES

Introdução

Quando um desenho de engenharia é passado ao setor de produção, deve conter todas as informações necessárias para construir a peça, máquina ou sistema. Para isso, os desenhos técnicos devem ser acompanhados de dimensões e notas explicativas que descrevam o tamanho e a localização de todos os componentes, além de detalhes relativos à fabricação ou montagem do objeto.

Uma dimensão é um valor numérico usado para definir o tamanho, localização, geometria, ou textura superficial de uma peça ou elemento. Entre as regras básicas de dimensionamento (estabelecidas na norma ANSI/

ASME Y14.5M, “Dimensões e Tolerâncias em Desenhos de Engenharia”) estão as seguintes:

1. Use apenas as dimensões necessárias para definir perfeitamente a peça.

2. As dimensões devem ser escolhidas e diagramadas de acordo com a função e integração da peça com as peças vizinhas. É importante que a peça dimensionada não esteja sujeita a diferentes interpretações.

 

7 - USO DE COMPUTADORES NO DESENHO TÉCNICO

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CAPÍTULO

7

USO DE COMPUTADORES NO

DESENHO TÉCNICO

❚ INTRODUÇÃO

algumas palavras a respeito da modelagem de informações de construção.

Projeto Assistido por Computador

O projeto assistido por computador (CAD)* é uma tecnologia baseada em computadores. É empregada por engenheiros, arquitetos e outros profissionais na execução de projetos. O CAD pode ser usado para projetar objetos tão diferentes como ferramentas, máquinas e edifícios.

Entre os aplicativos atuais de CAD estão programas de desenho bidimensional, de modelagem de superfícies (NURBS), de modelagem tridimensional (paramétrica e direta) e de modelagem de informações de construção (BIM).

Embora o uso do CAD para criar desenhos bidimensionais continue popular, o potencial do

CAD hoje em dia vai muito além da mera capacidade de fazer desenhos. Os programas de

CAD baseados em modelos e orientados a objeto oferecem aos projetistas, engenheiros e arquitetos a oportunidade de capturar digitalmente a definição de um produto e integrar essa definição à base de informações da empresa.

 

8 - DESENHOS DEFINITIVOS

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CAPÍTULO

8

DESENHOS DEFINITIVOS

❚ INTRODUÇÃO

No início de um projeto, não existem garantias de que um desenho será usado para fabricar uma peça ou um conjunto de peças. Nas concorrências públicas, por exemplo, apenas um dos projetos apresentados é escolhido. Mesmo nesse caso, a verba destinada ao projeto pode ser contingenciada. No caso de uma empresa que trabalhe com pesquisa e desenvolvimento, a própria administração pode cancelar o desenvolvimento de um novo produto.

Caso seja tomada a decisão de fabricar o produto, porém, o desenho preliminar exis-

tente deve ser aperfeiçoado e detalhado para servir como guia para a produção. O termo desenhos definitivos é usado para designar o conjunto completo de informações necessárias para a fabricação e montagem de um produto.

Como foi discutido no capítulo anterior, os produtos comerciais são quase sempre montagens de várias peças. Entre os desenhos definitivos, talvez o mais fácil de reconhecer seja o desenho de montagem. O objetivo do desenho de montagem é mostrar como as diferentes peças devem ser montadas para formar o produto. A Figura 8-1 mostra um exemplo de desenho de montagem.

 

9 - FERRAMENTAS DE ENGENHARIA REVERSA

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CAPÍTULO

9

FERRAMENTAS DE ENGENHARIA

REVERSA

❚ INTRODUÇÃO

Engenharia reversa é o processo de analisar o projeto de um produto comercial de forma sistemática. As técnicas de engenharia reversa1 são muito usadas pelas empresas, seja para avaliar a qualidade de produtos de outras empresas, seja para aperfeiçoar produtos da própria empresa.

O termo engenharia reversa também é aplicado ao uso do escaneamento tridimensional para obter um modelo digital de um produto.

Uma vez criado o modelo digital, a prototipagem rápida pode ser usada para produzir um modelo físico do produto. O capítulo começa com uma discussão do escaneamento tridimensional e termina com uma discussão da prototipagem rápida.

❚ ESCANEAMENTO TRIDIMENSIONAL

Introdução

Nesta seção será discutida a forma como os modelos do CAD são gerados a partir dos dados de um escaneamento tridimensional.2

Do ponto de vista do escaneamento tridimensio1

No caso dos programas de computador, o termo engenharia reversa é usado para designar o processo de converter o programa de uma versão em linguagem de máquina (que, presumivelmente, é a única disponível) para uma versão na linguagem de alto nível, em que o programa foi escrito originalmente.

 

10 - FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO DIGITAL

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CAPÍTULO

10

FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO

DIGITAL

❚ ANÁLISE PRÉVIA

Na última década, os programas de simulação tiveram uma evolução impressionante. Também conhecidos como programas de engenharia assistida por computador CAE),* esses programas realizam análise por elementos finitos (AEF), simulação dinâmica, dinâmica computacional de fluidos (DCF) e análise de fabricação, que inclui a moldagem de plásticos por injeção. Entre os melhoramentos dos programas de simulação estão (1) a integração com programas de CAD, (2) uma interface moderna com o usuário, (3) funções automáticas e (4) uma tecnologia robusta de apoio.

Hoje em dia, os programas de simulação fazem parte de todos os pacotes de modelagem paramétrica de médio porte, o que permite que os projetistas usem essas poderosas ferramentas de análise em um ambiente familiar.

Mesmo os programas de análise isolados podem operar em um ambiente de CAD. A interface dos programas modernos de simulação orienta o usuário, antecipando os passos seguintes e informando a respeito do progresso da análise. As tarefas mais trabalhosas, como a construção de malhas na AEF, são executadas automaticamente. Problemas clássicos bem documentados permitem comparar os resultados de AEF com resultados conhecidos e podem ser usados para verificar a confiabilidade dos programas. Muitos pacotes de simulação vêm sendo desenvolvidos há mais de

 

11 - FERRAMENTAS DE PROJETO CONCEITUAL

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CAPÍTULO

11

FERRAMENTAS DE PROJETO

CONCEITUAL

❚ INOVAÇÃO

Em 2002, a revista The Economist1 declarou o seguinte: “A inovação hoje é reconhecida como o ingrediente mais importante de todas as economias modernas”. Durante a primeira década deste século, projetos e inovação foram matérias de capa de revistas de finanças como Fortune, Business Week e Fast Company.2 O melhor exemplo de projetos inovadores talvez seja o de Steve Jobs na Apple, mas também merecem menção a firma de consultoria americana IDEO e o inventor inglês

James Dyson.

Steve Jobs via a si próprio como vivendo na fronteira das humanidades com a tecnologia e passou essa visão para sua empresa, a

Apple. Desde o início, a atenção dedicada por

Jobs às artes liberais ajudou a equilibrar a visão tecnológica do sócio, Steve Wozniak.

Através dos anos, a Apple tem usado o projeto industrial para adaptar a tecnologia aos usuários. Jonathan Ive, vice-presidente sênior de projeto industrial, foi um dos amigos mais próximos de Jobs. No lançamento do iPad 2, em 2011, Jobs declarou: “Está no DNA da

 

12 - DESMONTE DE PRODUTOS

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CAPÍTULO

12

DESMONTE DE PRODUTOS

❚ INTRODUÇÃO

O Capítulo 1 começou com a observação de que a execução de projetos é a atividade principal da profissão de engenheiro. Em seguida, o capítulo tratou dos projetos de engenharia: o que são, como são executados, etc. Um projeto de engenharia é o processo de encontrar uma solução para um problema prático. A execução de um bom projeto de engenharia exige o uso de habilidades verbais (argumentação), gráficas (desenho à mão livre, programas de CAD), sociais (comunicação, colaboração) e analíticas (matemática, física, ciência dos materiais) para encontrar soluções criativas para um problema que, em geral, está definido de forma imprecisa.

A arte de criar projetos de engenharia é difícil de ensinar. Não existe uma receita de bolo para executar projetos. Felizmente, como dizem os projetistas experientes, “todo projeto é um reprojeto”. Isso oferece outro meio de aprender a arte que não o de simplesmente “arregaçar as mangas e pôr mãos à obra”. Muitos engenheiros novatos ficam surpresos (e talvez desapontados) ao descobrir que os projetos realmente originais são muito raros. Poucos projetos começam com uma folha de papel em branco; a maioria começa com um projeto ou produto já existente, que serve de base para o novo projeto. Nos últimos anos, com a globalização, essa realidade se tornou ainda mais evidente. Para permanecerem competitivas, as empresas modernas precisam lançar novos produtos (câmeras digitais, computadores, telefones celulares) com uma frequência assustadora.

 

13 - PERSPECTIVA CÔNICA E DESENHOS EM PERSPECTIVA CÔNICA

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CAPÍTULO

13

PERSPECTIVA CÔNICA

E DESENHOS EM

PERSPECTIVA CÔNICA

❚ PERSPECTIVA CÔNICA

Introdução Histórica

A inovação mais importante da arte renascentista foi provavelmente o uso da perspectiva cônica.1 Pouco antes desse período, pinturas como as de Duccio di Buoninsegna

(1255-1319) eram planas, bidimensionais

(veja a Figura 13-1). Os artistas ainda não dispunham de técnicas, como o uso de sombras e perspectiva, que permitissem criar uma ilusão de profundidade. Giotto (12671337), um contemporâneo de Duccio, é considerado o primeiro pintor renascentista. No quadro da Figura 13-2, Giotto usou retas convergentes para sugerir profundidade, embora as retas não convirjam para um único ponto de fuga.

No trabalho de artistas posteriores do Renascimento italiano, como Leonardo da Vinci (1452-1519) e Rafael Sanzio (1483-1520), encontramos pinturas que empregam a perspectiva cônica de um ponto para chamar a atenção do observador para detalhes importantes (veja, por exemplo, as Figuras 13-3 e

 

Apêndice A - LIMITES E AJUSTES RECOMENDADOS EM UNIDADES INGLESAS

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APÊNDICE

A

LIMITES E AJUSTES

RECOMENDADOS EM UNIDADES

INGLESAS

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2,7

1,2

3,0

0Ϫ0,12

 

Apêndice B - LIMITES E AJUSTES RECOMENDADOS EM UNIDADES DO SI

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APÊNDICE

B

LIMITES E AJUSTES

RECOMENDADOS EM UNIDADES

DO SI

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16,000

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1,2

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1,000

Max

Min

Furo

H11

1

Dimensão Nominal

19,890

19,760

15,905

 

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