1. Projetos Mecânicos
Noções básicas sobre desenvolvimento de projetos mecânicos
José Queiroz - Unilins

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Histórico da evolução mecânica
Há milhares e milhares de anos, o homem
fabricava objetos de pedra. Pedras lascadas,
pontiagudas, maciças ou finas constituíram as
primeiras ferramentas para a fabricação de
utensílios.
(Idade da pedra)
Sílex: tipo de pedra existente na natureza, era o material
mais comum para fazer estacas, machados de caça,
utensílios e, ainda, para raspar as peles de animais
abatidos.
Além de pedras, as primeiras ferramentas eram feitas de
madeira, osso e chifre.

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A pedra foi explorada de todas as formas como ferramenta.
Entretanto, as ferramentas de pedra tinham a desvantagem
de se desgastarem rapidamente.
Inicialmente, o cobre foi utilizado como um novo tipo de
pedra. Logo o ser humano foi percebendo que se tratava de
outro material, que, além de ser menos duro que a pedra,
tinha um brilho especial.
Os metais

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O homem primitivo percebeu que o cobre podia ser
trabalhado com facilidade ao ser aquecido até certa
temperatura, tornando-se maleável, isto é, mais mole.
Desse modo foi possível transformar o cobre em muitos
produtos com diferentes formatos.
Forjamento dos metais
No início, a técnica utilizada para fabricar
utensílios era a deformação a frio do
material, por meio de golpes.
Aquecendo os metais, o homem
descobriu que conseguia mudar sua forma
com maior facilidade. O fogo já era usado
para aquecimento, proteção contra os
animais e preparo dos alimentos.

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O cobre em fusão era despejado em recipientes com
cavidades e assumiam, assim, a forma do produto
desejado. Com isso, o homem dava os primeiros passos
para o desenvolvimento da fundição, que se tornava um
novo processo de fabricação de objetos.
Fundição dos metais
Aquecendo o cobre a uma temperatura próxima a
1.000ºC, descobriu-se que esse metal atingia seu
ponto de fusão, isto é, o ponto em que passa do
estado sólido para o estado líquido.

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Com a fundição, os produtos passaram a ser
fabricados com maior rapidez e riqueza de detalhes. Além
de ferramentas e armas, eram fabricados objetos de
adorno, jóias, armaduras e utensílios de uso doméstico,
como panelas e talheres.
Fundição dos metais

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A primeira liga metálica
O bronze foi a primeira liga metálica descoberta pelo
homem, ao fundir cobre misturado com pequenas
quantidades de estanho. Trata-se de uma liga
importante porque resulta num material mais duro e
resistente à deformação.
Rapidamente, o bronze tornou-se o
principal material utilizado na
fabricação de ferramentas, armas e
enfeites. Apresentava a vantagem de
ser resistente e fácil de trabalhar. Era
considerado de enorme valor, quase
tanto quanto o ouro.

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O Ferro
Por volta de 1500 a.C., a superioridade do
bronze começa a ser ameaçada pelo ferro, por ser
facilmente encontrado em pequenos pedaços de
rochas soltas na superfície da Terra.
Os fundidores da época tinham grande
dificuldade para trabalhar com o ferro porque ele é
um material mais duro que o cobre e o bronze. Era
necessária uma temperatura acima de 1.000ºC para
o ferro passar do estado sólido ao líquido.

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O Ferro
Num buraco feito na terra, era
aquecida uma mistura do mineral e
carvão vegetal.
A mistura aquecida se transformava numa
massa pastosa. Essa massa era batida
para a eliminação de impurezas e escórias.
O que restava da massa era forjado.
Eram forjadas, principalmente, armas e
ferramentas.

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Ferro Fundido
O homem aprimorou essa técnica, quando obteve
alta temperatura e aqueceu o minério de ferro
misturado com carvão, injetando ar dentro do forno.
A temperatura alcançada, superior a 1.300ºC, foi
suficiente para obter uma massa líquida. A massa era
vazada em recipientes com cavidades e assumia a forma
desejada para o produto.

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Ferro Fundido
A fundição do ferro possibilitava a obtenção de
produtos com elevada dureza por causa do carvão.
Em alta temperatura, o carvão libera carbono que é
absorvido pelo ferro.
Entretanto, o ferro fundido dessa forma apresentava
a desvantagem de ser quebradiço e de não poder ser
forjado. Isso constituía novo problema a ser
solucionado pelo homem.

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A origem do Aço
Ao observar o processo de fundição do ferro, o
homem verificou que quanto menos carbono fosse
absorvido pelo ferro, menos duro e menos quebradiço
ficaria o produto final.
Foi assim que a fundição possibilitou um grande
aumento na produção de peças de ferro fundido. Dadas as
vantagens técnicas, produtos que eram forjados em cobre
ou bronze foram substituídos pelo ferro fundido.
Nessa época, o homem dava os primeiros passos
para a obtenção do aço, material mais importante da era
dos metais.

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Maquina Simples
Ao longo de sua história, o ser humano procurou
melhorar suas condições de trabalho, principalmente no
que se refere à redução de seu esforço físico.
Para isso, o homem utilizou, inicialmente, meios auxiliares
que lhe permitissem realizar trabalhos de modo mais fácil e
com o menor gasto possível de sua força muscular.
Esses primeiros meios foram a alavanca, a roda e o plano
inclinado que, por sua simplicidade, ficaram conhecidos
como máquinas simples.

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Alavancas
Alavanca é um sólido alongado e rígido que pode
girar ao redor de um ponto de apoio, também conhecido
como fulcro ou eixo de rotação.

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Alavancas
Qualquer alavanca apresenta os seguintes
elementos:
•força motriz ou potente (P)
•Força resistente (R)
•Braço motriz (BP): distância entre a força motriz (P) e o
ponto de apoio;
•Braço resistente (BR): distância entre a força resistente
(R) e o ponto de apoio;
•ponto de apoio (PA): local onde a alavanca se apóia
quando em uso.

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Classificação das Alavancas
Conforme a posição do ponto de apoio em relação à
força motriz (P) e à força resistente (R), as alavancas
classificam-se em:
• interfixa;
• inter-resistente;
• interpotente.

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Exemplos de Alavancas
Interfixa:
Inter-resistente:
Iinterpotente:

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Transmissão e transformação de movimento
O motor que aciona uma máquina nem sempre
produz o movimento apropriado ao trabalho que se deseja
realizar. Quando isso ocorre, torna-se necessário
empregar mecanismos de transformação de movimento.
No estudo do movimento em máquinas é necessário
diferenciar as expressões transmissão de movimento e
transformação de movimento.

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Transmissão e transformação de movimento
Transmissão de movimento é a passagem de movimento
de um órgão da máquina para outro órgão da mesma
máquina, podendo ou não haver alteração na velocidade.

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Transmissão e transformação de movimento
•Transmissão de movimento é a passagem de movimento
de um órgão da máquina para outro órgão da mesma
máquina, podendo ou não haver alteração na velocidade.
•Há transformação de movimento quando o tipo do
movimento sofre alterações num mecanismo de
transmissão.

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
•As máquinas apresentam os mais variados tipos de
mecanismos de transmissão e transformação de
movimento. Entre os tipos temos: polias e correias,
engrenagens, biela-manivela, cremalheira e came.

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
•Polias: são mecanismos de transmissão de movimento
que se encontram fixados em eixos de máquinas e
motores.
•As polias necessitam de correias para transmitirem
movimento de um órgão de uma máquina para outro órgão
da mesma máquina ou de outra máquina. As correias
funcionam como elemento de ligação entre as polias. A
polia ligada ao motor chama-se polia motora ou motriz. A
outra chama-se polia movida.

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
Engrenagens: são rodas dentadas, assentadas em eixos
que transmitem movimento de rotação de um eixo para
outro. A engrenagem é constituída de dentes que se
encaixam nos vãos da outra engrenagem a ela acoplada.

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
O mecanismo biela-manivela transforma movimento
retilíneo em movimento circular e vice-versa.
A manivela é fixada, pelo seu núcleo, ao eixo de um volante
ou mesmo de uma polia ou, ainda, ao eixo principal de um
motor de automóvel (eixo de manivela).

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
O conjunto pinhão-cremalheira é outro mecanismo
muito utilizado em máquinas. Transforma movimento
circular em retilíneo e vice-versa.
Esse conjunto é constituído de uma roda dentada que
engrena com uma barra provida de dentes, geralmente em
formato de trapézio.

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Mecanismos de
Transmissão e transformação de movimento
O came é outro tipo de mecanismo. Ele transforma
movimento circular em movimento retilíneo ou rotatório
alternado.

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Maquinas

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Maquinas
A força da água e a força do vento eram muito
utilizadas pelos nossos antepassados, principalmente para
mover moinhos.

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Maquinas - Ferramentas
O torno foi uma das primeiras e mais importantes
máquinas utilizadas na fabricação de peças. Inicialmente,
os movimentos de rotação da máquina eram gerados por
pedais. A ferramenta para tornear ficava na mão do
operador que dava forma ao produto.
Quando a ferramenta foi fixada à máquina, o
operador ficou mais livre para trabalhar. Assim nasce a
máquina-ferramenta.

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Maquinas - Ferramentas
O torno foi uma das primeiras e mais importantes
máquinas utilizadas na fabricação de peças. Inicialmente,
os movimentos de rotação da máquina eram gerados por
pedais. A ferramenta para tornear ficava na mão do
operador que dava forma ao produto.
Quando a ferramenta foi fixada à máquina, o
operador ficou mais livre para trabalhar. Assim nasce a
máquina-ferramenta.
A máquina a vapor, construída por James Watt, no
século XVIII, provocou grande impacto no setor industrial e
no de transportes. O vapor, ao realizar trabalho mecânico,
substituía outras formas de energia. Surge, assim, o
cavalo-vapor (CV), uma unidade de potência utilizada até
hoje.

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Industrialização e processo de fabricação
Por volta de 1800, teve início a industrialização. Ela
é considerada recente, se comparada às épocas primitivas
em que uma determinada forma de trabalho podia durar
muitos anos, sem aperfeiçoamento.
Alguns dos fatos que mais contribuíram para o
desenvolvimento industrial
foram:
•a rápida expansão do comércio;
•a necessidade de produção mais rápida e em grande
quantidade.
O trabalho passou a ser dividido. O homem deixou
de ter a visão de conjunto do processo de produção porque
passou a ser encarregado da realização de apenas partes
do trabalho, tornando-se especialista em determinadas
tarefas e operações.

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Industrialização e processo de fabricação
Os principais processos de fabricação na indústria
mecânica são:
• Moldagem
• Conformação
• Corte
• Junção

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Industrialização e processo de fabricação
Moldagem:
Os processos de fabricação por moldagem consistem na
produção de um corpo sólido a partir de um metal amorfo,
ou seja, no estado líquido, de pó granulado ou de pasta.
Exemplos de processos de fabricação por moldagem:
Fundição - processo no qual o metal é derretido e depois
despejado numa fôrma. Os produtos obtidos por esse
processo são, por exemplo, blocos de motores, bases de
máquinas etc.
Sopro - processo de fabricação de recipientes de vidro,
com auxílio do ar. Exemplos: garrafas, copos etc.
Sinterização de pó metálico - aglutinação de partículas
sólidas por aquecimento em temperatura inferior à de
fusão. A bucha utilizada na mecânica é um exemplo de
produto obtido por esse processo.

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Industrialização e processo de fabricação
Conformação:
É um processo de fabricação que, aos poucos, modifica
um corpo sólido por meio de deformação plástica.
Exemplos de processos de fabricação por conformação:
Laminação - redução de um material em lâminas, por meio
de roletes. Os perfis e as chapas são obtidos por esse
processo.
Extrusão - passagem forçada de um material por um
orifício. Exemplos: tubos, perfilados etc.
Repuxamento - utilizado para produzir peças a frio por
meio do torno repuxador, como no caso da produção de
panelas, recipientes etc.
Trefilação - processo de fabricação por estiramento. Fios e
cabos são obtidos por esse processo.

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Industrialização e processo de fabricação
Corte:
Processo de fabricação que consiste em retirar metal de
uma superfície por meio de uma ferramenta. Exemplos de
processos de fabricação por corte:
Torneamento - processo no qual se corta com o torno,
como no caso de pinos, eixos etc.
Fresagem - consiste no corte com a fresa. Exemplos:
engrenagens, rasgos para chavetas etc.
Mandrilagem - processo de alisamento por meio de
mandril. É usada, por exemplo, para alargar e alinhar furos.
Aplainamento - processo de alisamento com plaina. Trata-
se de processo empregado especialmente em peças de
madeira.
Retificação - consiste em dar acabamento e em alisar com
perfeição uma peça.

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Industrialização e processo de fabricação
Junção:
O processo de fabricação por junção consiste na união de
uma ou mais peças.
Exemplos: parafusamento, rebitagem, soldagem etc.
Abaixo exemplos de processos de fabricação:

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Industrialização e processo de fabricação
1. Comente a evolução dos processos de fabricação
mecânica da idade da pedra à era industrial;
2. Qual o primeiro metal utilizado no processo de
fabricação?
3. Qual a diferença de forjamento e fundição?
4. Do que era composto a primeira liga metálica?
5. Quais foram as dificuldades da mecânica quanto a
utilização do ferro no processo de fabricação? E como
foram superados?
6. O que difere aço de ferro fundido?
7. Quais são as máquinas simples? Exemplifique.
8. Qual a diferença entre transmissão e transformação de
movimento?
9. O que é uma máquina ferramenta?
10.Comente o funcionamento do primeiro torno.