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ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04 ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04 Problema 01 – Alavanca Elevadora para Cadeiras de Rodas Os usuários de cadeiras de rodas enfrentam grandes dificuldades para superar pequenos obstáculos presentes em praticamente todos os ambien- tes urbanos onde circulam. Um dos mais freqüentes desses obstáculos é o meio-fio das calçadas, que nem sempre apresenta uma rampa específica. Projete um dispositivo que possibilite que uma cadeira de rodas manual transponha um meio-fio com quinze (15) centímetros de altura, tanto su- bindo quanto descendo. Os requisitos são os seguintes: 1. O dispositivo não deve depender de acionamento específico por parte do usuário; 2. Não deve acrescentar mais do que um quilo e meio à cadeira; 3. Não deve utilizar fonte externa de energia, apenas a força muscular, a inércia e a gravidade.

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Problema 01 – Alavanca Elevadora para Cadeiras de Rodas Os usuários de cadeiras de rodas enfrentam grandes dificuldades para superar pequenos obstáculos presentes em praticamente todos os ambien-tes urbanos onde circulam. Um dos mais freqüentes desses obstáculos é o meio-fio das calçadas, que nem sempre apresenta uma rampa específica. Projete um dispositivo que possibilite que uma cadeira de rodas manual transponha um meio-fio com quinze (15) centímetros de altura, tanto su-bindo quanto descendo. Os requisitos são os seguintes: 1. O dispositivo não deve depender de acionamento específico por parte

do usuário; 2. Não deve acrescentar mais do que um quilo e meio à cadeira; 3. Não deve utilizar fonte externa de energia, apenas a força muscular, a

inércia e a gravidade.

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Problema 02 – Porta-Copos Articulado A necessidade de espaço e conforto nos ônibus-leito para turismo de lon-ga distância levou à criação de porta-copos articulados, que permitem que o passageiro deixe seu copo apoiado com segurança durante a via-gem, podendo ser dobrado após o uso para que não ocupe o espaço das pernas. Esses porta-copos possuem uma base superior com um furo re-dondo onde se encaixa a extremidade superior do copo, e uma base com uma reentrância circular onde se encaixa o fundo do copo. Ambas as ba-ses ficam presas por dobradiças à parede do ônibus, e são ligadas entre si por uma haste, formando um mecanismo de quatro-barras. O segredo é que, quando a base superior é empurrada para baixo, a base inferior é empurrada para cima, e o sistema se fecha sobre si mesmo. Faça uma pesquisa a respeito do design desse dispositivo, fazendo a en-genharia reversa e elaborando um modelo funcional em CAD. Os requisitos são os seguintes: 1. O modelo deve ser intrinsecamente funcional (ex. SolidWorks) ou

demonstrar a funcionalidade do sistema (filme, animação, imagens sucessivas);

2. Devem ser elaborados desenhos técnicos com as vistas de cada com-ponente e as respectivas dimensões;

3. As demonstrações dos procedimentos de síntese do mecanismo, seja gráfica ou algébrica, devem ser incluídas;

4. O modelo deve possuir estética e acabamento adequados.

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Problema 03 – Ponto de Ônibus sem Parada Grande parte do tempo e do combustível que um ônibus consome em seu trajeto deve-se à necessidade de parar completamente nos pontos de en-trada e saída de passageiros. Projete um sistema que faça com que os passageiros sejam acelerados e depositados dentro do ônibus, ao entrar; e que retire do ônibus, desacele-re e deposite os passageiros no ponto, ao sair. Os requisitos são os seguintes: 1. As manobras devem considerar primariamente a segurança e, de pre-

ferência, o conforto dos passageiros; 2. Deve ser possível movimentar no mínimo cinco (05) passageiros de

cada vez; 3. A transferência deve ser feita com o ônibus em segunda marcha; 4. Inicialmente, considere apenas o caso de uma rua plana.

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Problema 04 – Anelador para Fumaça de Incenso Um psiquiatra utiliza, durante sessões de análise e hipnose em seu con-sultório, a contemplação a coluna aleatória de fumaça produzida uma va-reta de incenso. Um artigo científico lido por ele sugere que a contem-plação de imagens aleatórias e rítmicas pode ter um efeito ainda mais profundo sobre o inconsciente de seus pacientes, de modo que ele se in-teressou em testar um aparelho que produza anéis de fumaça. Projete um mecanismo que faça com que uma vareta de incenso, aponta-da para cima, oscile verticalmente de forma a produzir anéis de fumaça de forma consistente e confiável. Os requisitos são os seguintes: 1. O aparelho não deve produzir deslocamento de ar significativo, a fim

de não interferir com a formação dos anéis de fumaça; 2. O aparelho não deve emitir ruídos que possam interferir no transe do

paciente (o consultório é um ambiente extremamente silencioso); 3. O aparelho não deve ser ligado na tomada nem usar pilhas, e deve

funcionar por no mínimo vinte minutos – que é o tempo médio de du-ração de uma vareta de incenso;

4. O aspecto do aparelho deve ser compatível com o requinte de um con-sultório – se necessário, as partes móveis devem ficar dentro de um receptáculo.

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Problema 05 – Espelho Pseudo-panorâmico para Salões de Cabelei-reiros Ao finalizar um corte de cabelos, o cabeleireiro deseja mostrar o resulta-do ao seu cliente – que por sua vez deseja ansiosamente vê-lo! Entretan-to, não há garantia de que o cabeleireiro esteja segurando o espelho na posição correta, ou sequer de que o cliente esteja realmente vendo o que deseja ver. Projete um mecanismo que posicione um espelho móvel exatamente à frente do cliente, e outro espelho móvel atrás dele, e permita ao cliente movimentar os espelhos por meio de um comando giratório. O mecanis-mo deve funcionar de tal forma que o cliente fique olhando sempre e somente para a frente (para um dos espelhos), e consiga enxergar a sua cabeça sob vários ângulos, tendo a impressão de que ela “gira no mesmo lugar”. Os requisitos são os seguintes: 1. A inércia e o atrito do sistema não devem tornar seu uso desconfortá-

vel para o cliente; 2. Deve ser possível visualizar a cabeça inteira entre as posições –90° e

+90° (lados esquerdo e direito); 3. Quando fora de uso, o sistema deve ficar recolhido e guardado “fora

do caminho”, porém pronto para uso quando necessário; 4. O sistema deve proporcionar visão binocular, e considerar a diferença

de posição entre os olhos do observador (cliente); 5. Os espelhos não devem ser muito maiores do que o necessário para

ver a cabeça e o cabelo.

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Problema 06 – Suporte Articulado para Farol de Bicicleta A potência relativamente baixa dos faróis de bicicleta faz com que a dis-tribuição do foco de luz precise ser bastante precisa para um bom funcio-namento. Sendo assim, a maior parte da luz é emitida em um feixe estrei-to focado pouco abaixo do horizonte da estrada, e uma parte menor da luz é distribuída difusamente nas porções mais próximas do piso, de mo-do a gerar uma luminância aparente uniforme. Entretanto, pequenas va-riações do ângulo do farol fazem com que o foco fique muito alto (ilumi-nando pouco e atrapalhando outras pessoas) ou muito baixo (ofuscando o ciclista para a visão de obstáculos mais à frente). Além disso, nas curvas, o feixe de luz estreito não ilumina o ponto correto da estrada. Projete um farol cujo suporte articulado permita uma variação precisa do ângulo vertical e horizontal do feixe luminoso, através do acionamento de borboletas giratórias. Além disso, o farol deve possuir uma alavanca, situada no guidão, cujo acionamento eleve temporariamente o foco de luz pouco acima do horizonte, simulando um sinal de luz alta. Os requisitos são os seguintes: 1. O suporte não deve aumentar excessivamente o peso e o volume do

conjunto (o custo não é a maior preocupação neste projeto, dentro de limites razoáveis;

2. O sistema deve permanecer ajustado mesmo quando a bicicleta trafe-gar em piso irregular com pneus cheios;

3. O ciclista deverá ajustar as borboletas sem ferramentas e com a bici-cleta em movimento, mesmo usando luvas;

4. A alavanca de luz alta deve ficar muito acessível, dispensando gran-des mudanças na posição da mão, para seu acionamento;

5. O sistema não deve conter peças pontiagudas que possam causar fe-rimentos em caso de acidente ou contusão acidental;

6. (item opcional – será avaliado muito positivamente) acrescente ao sis-tema a característica de apontar para o ponto correto em curvas, fa-zendo com que o farol apresente rotação igual ao dobro do ângulo descrito pelo guidão durante a curva, com relação ao quadro da bici-cleta.

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Problema 07 – Estalador de Costas A postura inadequada por longas horas, especialmente em frente ao computador, aumentaram de forma assustadora a incidência de dores na região dorsal, inclusive em jovens. Uma forma encontrada para aliviar essa tensão – com certo respaldo na quiropraxia e outras técnicas de mas-sagem – é estalar a musculatura para-vertebral na região dorsal, aplican-do por um curto período de tempo certa pressão entre as escápulas e a coluna vertebral, nos dois lados simultaneamente. Isso geralmente é feito por outra pessoa, que precisa estar presente, estar disposta, e conhecer o método. Projete um aparelho que permita a uma pessoa estalar suas costas de forma simples e satisfatória, quantas vezes por dia achar necessário, sem necessitar da ajuda de outra pessoa. O aparelho deve aplicar pressão em duas regiões simétricas, situadas entre a escápula e a coluna vertebral, fazendo uma massagem profunda no trapézio e nos elevadores da escápula. Os requisitos são os seguintes: 1. O aparelho não deve utilizar fonte de energia alguma, nem conter mo-

las, por segurança; 2. Caso o aparelho utilize a própria força muscular do usuário, é funda-

mental que possa fazer isso mantendo uma atitude relaxada da muscu-latura dorsal;

3. Caso o aparelho utilize o peso da pessoa, é necessário que ela mante-nha o controle da pressão exercida durante todo o procedimento;

4. A consistência dos indentadores (saliências que exercem a pressão) deve ser semelhante à da região hipotênar da mão humana;

5. Sugere-se que a vantagem mecânica aumente à medida que os inden-tadores se deslocam ao longo do curso, de modo a manter um esforço constante;

6. O aparelho deve ser facilmente guardado e transportado – além de desmontado, se for o caso.

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Problema 08 – Virador de Páginas para Pessoas com Deficiência Tetraplégicos e outras pessoas com deficiência física necessitam de ajuda para praticamente todas as atividades de vida diária. Até mesmo para ler livros é necessária ajuda: se não para segurar, ao menos para virar as pá-ginas do livro. Projete um aparelho que vire as páginas de um livro que tenha sido pre-viamente colocado sobre um suporte, uma por vez. O aparelho deve ser acionado pelo fechamento do contato de dois interruptores, situados jun-to ao usuário, que não fazem parte do projeto. Suponha que o livro já foi previamente encadernado com espiral, de modo que as páginas permane-cem sobre um suporte inclinado sem a tensão junto à lombada, que nor-malmente tende a fechar o livro. Os requisitos são os seguintes: 1. Deve haver algum sistema de segurança que garanta que uma e apenas

uma página seja virada a cada acionamento; 2. O sistema deve virar as páginas em ambos os sentidos, caso o usuário

queira retornar a uma página já lida; 3. O sistema deve ser ligado pelo acionamento dos interruptores, e em

seguida funcionar de forma autônoma, desligando-se automaticamente ao final do procedimento;

4. Caso o usuário continue acionando o interruptor durante a troca, ainda assim o aparelho deve trocar apenas uma página;

5. Entre as trocas de página, componentes do mecanismo não devem a-trapalhar a leitura;

6. Recomenda-se manter o aparelho tão simples quanto possível.

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Problema 09 – Limpador de Pára-Brisa Exótico Seu grupo de colegas da engenharia está participando de uma competição de engenharia automotiva. O veterano que coordena seu grupo o encarre-gou de criar um limpador de pára-brisa com uma única palheta, presa ao elemento intermediário de um mecanismo de quatro-barras. Você não gostou muito da idéia (que de cara não parece ser lá a melhor solução), mas encarou como um desafio de design e resolveu transformar limão em limonada. Projete o mecanismo, sendo que os requisitos são os seguintes: 1. O pára-brisa utilizado tem o mesmo formato do pára-brisa do Fusca

(na verdade É o pára-brisa de um Fusca...); 2. É desejável que a palheta faça a varredura da maior superfície possí-

vel do pára-brisa, em especial que limpe a área de visão dos dois ocu-pantes dianteiros;

3. Todos os elementos do sistema devem ficar a no máximo 25cm de distância das bordas do pára-brisa;

4. A palheta não precisa ser coincidente com o elemento intermediário, ela só precisa estar presa rigidamente ao elemento intermediário;

5. O sistema será acionado por uma manivela ligada a um motor elétrico de 1000 rpm através de engrenagens de redução, cujo cálculo deve fa-zer parte do projeto (não é necessário incluir o desenho das engrena-gens de redução, mas se for incluído será avaliado positivamente);

6. Não custa lembrar que não deve haver interferência mecânica entre os componentes do sistema, durante seu funcionamento.

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Problema 10 – Micro-Escultor Manual Um grande amigo do seu pai, um relojoeiro aposentado, já idoso, tem como hobby fazer esculturas ultra-miniaturizadas. Ultimamente, ele tem tido dificuldades em coordenar seus movimentos manuais, já um tanto hesitantes, com sua visão, já um tanto desfocada, e deixou subentendido que acharia ótimo se houvesse algum aparelho que pudesse ajudá-lo a recuperar suas capacidades de escultor. Projete um aparelho que reproduza, em uma ferramenta miniaturizada, os movimentos de translação e rotação em três eixos de uma ferramenta de escultura em tamanho real, e que seja associado a uma lupa, permitindo a coordenação olho-mão de forma natural. Os requisitos são: 1. A reprodução dos movimentos deve ser linearmente proporcional em

todos os eixos, e o fator de redução deve ser maior do que 6:1 ; 2. A ponta da ferramenta deve dispor de 90° de rotação em qualquer di-

reção, a partir da vertical, formando um ângulo sólido hemisférico a-pontado para baixo;

3. O fator de ampliação da lupa deve ser equivalente ao fator de redução dos movimentos, de modo a fazer com que os movimentos das duas ferramentas ocorram na mesma escala;

4. A região de atuação da ferramenta não deve ficar distante da região de movimentação da mão;

5. Se possível, a imagem da ferramenta miniaturizada, devido ao efeito das lentes, deve ocupar a posição real da ferramenta manuseada pelo escultor (será avaliado muito positivamente se for apresentado proposta plausível).

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Problema 11 – Interruptores de pressão de dois e três estágios pseu-do-bidimensionais A interferência entre componentes de um mecanismo nem sempre é um problema. Essa propriedade é explorada, por exemplo, nas canetas distri-buídas como brinde, que possuem um botão no seu topo. Ao pressionar-mos sucessivas vezes esse botão, a caneta ocupa alternadamente os esta-dos de acionamento “ligado” e “desligado”, devido à interferência inter-na de componentes tridimensionais que realizam movimentos engenho-sos de translação e rotação ao longo do eixo longitudinal da caneta (o que configura um mecanismo tridimensional). Projete esquematicamente dois interruptores diferentes: um que apresen-te dois estados alternantes (ligado e desligado), e outro que apresente três estados alternantes (pos. 1, pos. 2 e desligado). Ambos devem apresentar funcionamento pseudo-bidimensional, ou seja, mesmo construídos com peças tridimensionais, somente apresentam movimentação paralela a um único plano, podendo ser representados esquematicamente com um mo-delo bidimensional (leia-se Working Model 2D). Os requisitos são os seguintes: 1. A alternância entre os estados deve ser feita pela compressão comple-

ta do botão até o fim do curso; 2. Ao ser acionada a mudança de estado, o botão deve emitir um click

audível, para que a pessoa que está acionando o botão saiba e sinta que isso ocorreu;

3. Não deve ser possível deixar o botão entre um e outro estado, mesmo intencionalmente, e seu funcionamento deve ser independente da ve-locidade e da força de acionamento;

4. As alturas do botão devem variar ligeiramente entre um estado e ou-tro, a fim de fornecer informação visual sobre a condição de aciona-mento dos botões;

5. O modelo Working Model funcional é o elemento mais importante (mas não o único!) da documentação deste projeto. Sugere-se simular o acionamento sucessivo do botão com um mecanismo oscilante e uma mola, por exemplo.

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Problema 12 – Mini-Guindaste para Transferência de Pacientes A-nestesiados Uma das atividades mais penosas em um bloco cirúrgico – e que gera um grande número de afastamentos do trabalho, por acidente ou doença – é a transferência de pacientes anestesiados da mesa de cirurgia para a maca de transporte. Essa movimentação, devido à inconsciência do paciente, deve ser feita por técnicos de enfermagem, e requer um considerável es-forço dos membros superiores e da região lombar, além de envolver risco de queda ao solo – inclusive do próprio paciente! Projete um sistema que facilite a transferência dos pacientes anestesiados em um bloco cirúrgico. Os requisitos são os seguintes: 1. Deve haver alguma melhoria em comparação com sistemas já dispo-

níveis no mercado estrangeiro; 2. O sistema deve ser resistente ao contato com sangue e outros líquidos

corporais, e passível de fácil limpeza e anti-sepsia; 3. Não deve haver componentes que possam emperrar devido à interpo-

sição dos panos do campo de operações; 4. O sistema deve ser capaz de transferir pacientes de até 160 kg; 5. Deve ser acionado manualmente com pouco esforço e suficiente prati-

cidade; 6. Deve ser parcialmente desmontável para transporte sobre rodas por

uma única pessoa entre uma e outra sala cirúrgica, várias vezes por dia.

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Problema 13 – Suporte Anti-Vibração para Filmadoras Digitais Esportistas adeptos da adrenalina nas trilhas invariavelmente se frustram ao ver as filmagens que fazem nas trilhas – as quais percorrem de bicicle-ta, moto, ou algo assim – devido às oscilações terríveis que a imagem sofre por causa das vibrações: nunca fica como aquelas filmagens que se vê na SporTV!! Em especial as vibrações rotacionais fazem com que em alguns momentos não se enxergue praticamente nada! Projete um aparato que isole a câmara filmadora de qualquer vibração acima de 2 Hz, de modo que ela possa ser presa à parte dianteira ou tra-seira de uma bicicleta – possibilitando a filmagem de outra, com quali-dade “quase” profissional! Os requisitos são os seguintes: 1) Deve ser dada maior importância às vibrações rotacionais, que cau-

sam a piora mais perceptível da imagem; 2) A filmadora – em especial a lente – deve ficar protegida de outros

choques mecânicos, como galhos de árvores, pedras projetadas por outras bicicletas, e tombos;

3) Deve ser possível ligar e desligar a filmadora, iniciar e parar a grava-ção, bem como ver se a gravação está ou não em andamento, sem tirar a máquina do suporte;

4) Caso o sistema envolva suspensões ou elementos elásticos, estes de-vem ter amortecimento tal que não gerem ressonância e amplificação imprevisível da vibração em determinadas freqüências.

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Problema 14 – Abatedor de Frangos Ético Recentemente, a forma industrializada com que os animais para consumo humano são criados, alimentados e abatidos (mostrada de forma bastante incisiva no documentário “A Carne é Fraca”) vem causando certa indig-nação em um número crescente de pessoas. Mesmo se considerarmos que o consumo de carne – digamos, de frango – é desejável, seria impor-tante considerar alguma forma de abatê-lo que causasse o mínimo sofri-mento ao animal – se possível nenhum – mesmo que isso significasse um menor número de frangos-abatidos-por-segundo. Uma organização su-geriu que se buscasse fazer com que o momento do abate fosse um mo-mento de felicidade e satisfação para o frango (que obviamente não deve-ria saber que estava com o pé na embalagem, quase literalmente). Para isso, sugeriram o modelo subentendido nas seguintes especifica-ções: 1) O aparelho de abate deve consistir em um ambiente simulado conten-

do um alimento gostoso e atrativo para o frango; 2) O acionamento do aparelho se dá quando o frango se aproxima e co-

meça a comer (bicar) o alimento gostoso e atrativo; 3) O abate em si é efetuado de uma forma e com uma velocidade que

impossibilitam qualquer tipo de dor física ou angústia ao frango (con-siderando o córtex cerebral como local de ocorrência desses fenôme-nos), e que impeça a geração de sons que possam estressar as outras aves que aguardam o abate;

4) O aparelho deve ter um baixíssimo percentual de falha em matar o frango instantaneamente;

5) O abate deve ser efetuado de forma mecânica (sem choque elétrico, congelamento, envenenamento/anestesia, etc.), até para não alterar a constituição da carne;

6) O aparelho deve encaminhar automaticamente a carcaça da ave para as subseqüentes etapas de processamento industrial;

7) O ambiente simulado não deve apresentar qualquer vestígio dos fatos ocorridos que sejam perceptíveis para os frangos seguintes.

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Problema 15 – Balanço de Brinquedo com Trave Virtual Uma empresa de software hi-tech está construindo um parquinho de di-versões “para adultos” em sua matriz, para que os funcionários possam relaxar durante a hora do intervalo (ou sempre que se sentirem emocio-nalmente desgastados...). Quando brincava de balanço, durante a infân-cia, o proprietário nerd da empresa sempre imaginou como seria se a tra-ve do balanço fosse muito mais alta, e as correntes fossem muito mais compridas, de modo que ele pudesse se embalar a uma altura e por uma distância muito maiores! Pois agora ele quer que, dentro da área coberta de sua empresa, que tem um pé-direito de cinco metros, haja um meca-nismo que simule o deslocamento de um balanço cuja trave se encontre a vinte metros de altura! Os requisitos são os seguintes: 1) O assento do balanço deve descrever uma trajetória que se aproxime o

máximo possível – ou de preferência seja igual) a um arco de circun-ferência cujo centro se situa 20 m acima do solo;

2) Nenhum componente da estrutura pode estar situado acima do teto, não sendo possível abrir “janelas” nesse teto (apenas perfurar para prender parafusos, se necessário);

3) Deve haver alguma limitação física para impedir que os funcionários batam com a cabeça no teto, mesmo se estiverem usando capacete;

4) O assento deve ultrapassar os três metros de altura nos pontos extre-mos da trajetória;

5) Como custo não é problema, e é necessária grande eficiência mecâni-ca, devem ser usados elementos rígidos conectados por rolamentos.

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Problema 16 – “CVT” para VPH com Acionamento Reciprocante Um ex-serralheiro, que ficou paralítico ao cair de um telhado, resolveu construir para si um “triciclo a remo”, para que pudesse permanecer e-quilibrado enquanto impulsionava o veículo com movimentos alternati-vos dos braços. O primeiro protótipo desse veículo de propulsão humana (VPH) ficou razoavelmente satisfatório, mas apresentou uma limitação séria: só tinha uma marcha. Foi utilizado um sistema semelhante ao de bicicletas, onde uma coroa aciona um pinhão com catraca, mas a escolha de uma relação muito leve limitava severamente a velocidade de cruzei-ro, enquanto a escolha de uma relação muito pesada dificultava a arran-cada e impossibilitava a subida de inclinações maiores. O uso de um sis-tema de marchas de bicicleta não foi possível, pois é necessária mais de uma volta inteira para garantir a troca de marcha, além de ser necessário acionar um comando com as mãos, já ocupadas. O veículo acabou fican-do “jogado num canto”. Projete um sistema de transmissão com vantagem mecânica variável pa-ra ajudar nosso amigo a obter o rendimento ideal em qualquer situação de solicitação de potência e velocidade. Os requisitos são os seguintes: 1) O peso e o volume do sistema devem ser compatíveis com um veículo

que deve ser propelido somente pela força dos membros superiores; 2) O sistema deve ser o mais simples possível, por razões de custo e efi-

ciência; 3) A “marcha” (vantagem mecânica) deve ser selecionada e engatada

automaticamente durante a fase de retorno da remada, dependendo da velocidade em que o triciclo se desloca;

4) O mecanismo de seleção de marcha não deve realizar trocas durante a fase de impulso da remada;

5) O sistema de seleção de marcha não deve ser excessivamente sensível às vibrações transmitidas do solo;

6) O sistema não necessariamente precisa ter infinitas marchas, apenas uma quantidade suficiente para cobrir a faixa de velocidades de 0 a 35 km/h com uma freqüência de 25 a 35 remadas por minuto.

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Problema 17 – Massageador Percussivo Ainda referente às dores nas costas, algumas pessoas referem alívio ao receberem uma massagem percussiva, com pequenas pancadas leves e rítmicas nas costas, especialmente sobre os trapézios e outros músculos da cintura escapular. Isso leva a uma redistribuição do tônus e a um au-mento da circulação local, que facilita a eliminação de substâncias tóxi-cas acumuladas durante a contração postural isométrica desses músculos. Como sempre, muitas vezes estamos doloridos quando não há punhos amigos para aplicar uma massagem... Projete um aparelho com duas alavancas em cujas extremidades seja possível prender duas bolas de tênis – uma em cada alavanca – que de-vem oscilar de forma alternada descrevendo um movimento semelhante ao das baquetas de um tambor. Os requisitos são os seguintes: 1) Os braços onde estão presas as bolas devem ser flexíveis, de modo a

prevenir impactos exagerados caso haja pequena variação da distân-cia;

2) A sensação do impacto deve simular a massagem feita com punhos humanos

3) O acionamento será feito por motor elétrico; 4) O usuário deverá ficar sentado em uma cadeira, reclinado para a fren-

te, com o aparelho atrás de si e um painel de controle à sua frente; 5) Através do acionamento de potenciômetros, deverá ser possível: ligar

e desligar; variar a velocidade; variar a intensidade (amplitude); variar a distância (afastamento) entre as bolas;

6) Através da movimentação de alavancas (ligadas a cabos de aço com contuites) deverá ser feito um ajuste fino do posicionamento do apare-lho sobre as costas do usuário;

7) O aparelho deve ser desmontável e transportável por uma pessoa a pé, preferivelmente.

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ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04

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Problema 18 – Suporte Ajustável para Monitor Apesar dos avanços da ergonomia de posto de trabalho, o computador pessoal ainda requer que o usuário se adapte a ele, ficando “empoleira-do” em uma cadeira com o monitor relativamente fixo sobre a mesa à sua frente, o que fatalmente leva à famosa tensão muscular, fadiga, cansaço, estresse... Projete um suporte ajustável que sustente o monitor do computador em qualquer posição desejada pelo usuário, de modo que ele possa sentar-se na poltrona que achar mais confortável – de modo semelhante aos supor-tes de lâmpadas usados pelos dentistas. O cabo que liga o monitor à CPU pode ser adaptado para um comprimento bem maior, se necessário. Os requisitos são os seguintes: 1) O sistema deve ser balanceado de forma a sustentar estaticamente o

sistema, que não deve contar apenas com o atrito para manter-se em posição;

2) Materiais e componentes baratos e comuns devem ser privilegiados; 3) O esforço necessário para ajustar a posição desejada deve ser mínimo,

e é fundamental que a posição exata seja encontrada pelo usuário; 4) O monitor não deve ficar “balançando” durante o uso; 5) O monitor deve ficar firmemente preso à base de sustentação, e não

apenas apoiado sobre ela.

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ENG 003316 - MECANISMOS - LISTA DOS PROJETOS - UNIDADE 04

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Problema 19 – Guindaste Manual para Bicicletas O interesse por bicicletas e a vontade de pedalar longe dos centros urba-nos tem levado muitas pessoas a buscar formas de transportar bicicletas em seus carros sem precisar desmontá-las. O teto do carro é um lugar i-deal em termos de praticidade e higiene (a bicicleta não fica exposta à sujeira que é projetada da estrada pelas rodas do carro, como ocorre nos suportes traseiros). Entretanto, pessoas de baixa estatura e sem grande força física têm dificuldade de erguer e posicionar uma bicicleta que po-de pesar até 17 kg em pé sobre o veículo. Projete um rack que inclua um braço mecânico que atue como um guin-daste para facilitar a colocação da bicicleta sobre o carro. Os requisitos são os seguintes: 1) A bicicleta deve ficar presa em pé sobre o carro (o suporte específico

não precisa ser projetado); 2) A bicicleta deve ser erguida a partir da lateral do carro, na posição em

pé; 3) O acionamento do guincho deve ser manual, sem exigir esforço ex-

cessivo do usuário; 4) Devem existir sistemas de segurança que impeçam que o braço desça

subitamente durante a operação caso o usuário solte o acionador; 5) A trajetória descrita pela bicicleta durante o levantamento não deve

exigir um espaço desnecessariamente grande; 6) O guincho deve permanecer dobrado no teto do carro junto com o

rack enquanto não for usado, não devendo ser muito volumoso ou an-ti-aerodinâmico.

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Problema 20 – Bomba Automática para Barcos Pequenos barcos que ficam amarrados à beira de lagos ou lagoas, flutu-ando, podem afundar em épocas de chuva, pois a água vai se acumulando em seu interior. Projete uma bomba de baixa vazão, que fique montada e operante no fundo do barco, e que seja acionada pelo movimento de balanço do barco na água. Os requisitos são os seguintes: 1) Deve apresentar uma relação compatível entre a quantidade de movi-

mentos necessários para eliminar determinada quantidade de água, e a quantidade de água que pode se acumular no barco durante épocas de chuva (considerando ainda que durante a chuva o movimento da água pode aumentar);

2) Deve ser absolutamente simples e de fabricação barata; 3) Deve ser facilmente guardada e não ocupar espaço no barco durante a

navegação;

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Problema 21 – Simulador de Marcha Um fabricante de calçados precisa testar o desgaste dos sapatos durante centenas de horas de uso. Projete um mecanismo que reproduza o movimento de um pé humano durante a marcha. Os requisitos são os seguintes: 1. O componente que vai ficar dentro do sapato deve simular a consis-

tência, o volume e o formato do pé humano, incluindo a articulação dos dedos e do tornozelo;

2. Deve ser usado um mecanismo com elementos rígidos ligados por pa-res rotativos (sistema articulado) acionado por um motor;

3. As cargas verticais aplicadas durante o funcionamento devem ser se-melhantes às de uma pessoa de 70 kg caminhando;

4. Deve haver uma esteira rolante acionada apenas pelo calçado, com atrito e inércia que simulem a perda de energia cinética e as forças ho-rizontais que ocorrem durante a marcha (além das verticais);