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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32117| Título: | Otimização topológica de engrenagem cilíndrica de dentes retos |
| Título(s) alternativo(s): | Spur gear topology optimization |
| Autor(es): | Castro, Eduardo Santos Ferrraresi de |
| Orientador(es): | Nunez, David Lira |
| Palavras-chave: | Engrenagens Método dos elementos finitos Engenharia mecânica Gearing Finite element method Mechanical engineering |
| Data do documento: | 13-Jun-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Guarapuava |
| Citação: | CASTRO, Eduardo Santos Ferrraresi de. Otimização topológica de engrenagem cilíndrica de dentes retos. 2023. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Guarapuava, 2023. |
| Resumo: | As engrenagens são elementos fundamentais em projetos mecânicos e compõem sistemas de relação de transmissão e movimento. Devido à sua maior quantidade de dentes e tamanho do que um pinhão, as coroas distribuem melhor as cargas, gerando menores tensões durante seu funcionamento, um dos fatores que ampliam o potencial de estudos de redução de massa nesse elemento. A otimização topológica é uma técnica que busca reduzir a massa de estruturas sem comprometer suas propriedades estruturais. Essa técnica tem se mostrado importante para a engenharia e a pesquisa, contribuindo para o desenvolvimento de produtos mais eficientes, seguros e sustentáveis. Este trabalho tem como objetivo otimizar topologicamente uma coroa de aço AISI 1045 com 3,05275 kg de massa e coeficiente de segurança de 5,2. A modelagem CAD e a otimização foram realizadas no software SolidWorks. Três novas geometrias foram obtidas, uma delas apresentou maior redução de massa, quase 43% da massa total e quase 90% considerando o domínio de projeto. O coeficiente de segurança da coroa otimizada esteve na faixa de 4,7-5,2, indicando a adequação da nova geometria. O estudo demonstrou que a otimização topológica é uma ferramenta eficaz para reduzir a massa de engrenagens cilíndricas de dentes retos, mantendo um coeficiente de segurança adequado. |
| Abstract: | Gears are fundamental elements in mechanical designs and make up systems of transmission and motion. Due to their larger number of teeth and size compared to a pinion, crowns distribute loads more evenly, resulting in lower stress levels during operation, which is one of the factors that enhance the potential for mass reduction studies in this component. Topology optimization is a technique that aims to reduce the mass of structures without compromising their structural properties. This technique has proven to be important for engineering and research, contributing to the development of more efficient, safe, and sustainable products. This work aims to topologically optimize a AISI 1045 steel crown with a mass of 3.05275 kg and a safety factor of 5.2. CAD modeling and optimization were performed using SolidWorks software. Three new geometries were obtained, with one of them showing the highest mass reduction, nearly 43% of the total mass and almost 90% considering the design domain. The safety factor of the optimized crown ranged from 4.7 to 5.2, indicating the suitability of the new geometry. The study demonstrated that topological optimization is an effective tool for reducing the mass of cylindrical gears with straight teeth while maintaining an adequate safety factor. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32117 |
| Aparece nas coleções: | GP - Engenharia Mecânica |
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