Mecanismos

ENGENHARIA MECÂNICA

Mecanismos

Professor. Eliel Sirlesio Teixeira

O sucesso do projeto de uma máquina depende da

exploração de conhecimentos nos campos de

dinâmica, análise de tensão, termodinâmica,

transmissão de calor, propriedade de materiais, etc.

Introdução

Mecanismo

É um componente de uma máquina que consiste de

dois ou mais corpos arranjados de forma que o

movimento de um produz o movimento dos outros.

Quadro de Disciplinas

Basicamente, três conjuntos de mecanismos serão

abordados durante o curso, quais sejam, mecanismos

articulados, camos e seguidores e engrenagens.

Quadro de Disciplinas

Núcleo de Projeto de Máquinas

Estática ResistênciaCinemática dos Mecanismos

Dinâmica das Máquinas

Projeto cinemático de sistemas articulados, cames engrenagens e trens engrenagens.

Determinação das forças e torque em cada componente do sistema.

Exemplo de Sistema Articulado

Figura 2 - Sistema biela-manivela: manivela M (ou cambota), biela B e pistão P.

Figura 3 - Representação esquemática do sistema biela-manivela representado na Figura 02.

Exemplo de Sistema ArticuladoBiela de Manivela

Figura 4 - Representação esquemática do mecanismo biela-manivela.

A figura 4 ilustra esquematicamente o mecanismo

biela-manivela bem como os diversos elementos que o

compõem: o bloco (1), a manivela (2), a biela (3) e a

corrediça ou pistão (4).

Este mecanismo apenas admite movimentos planos. A

manivela descreve somente o movimento plano de

rotação, a corrediça descreve apenas movimento de

translação rectilínea e a biela tem um movimento

plano geral ou misto (translação e rotação), isto é, os

pontos desta ligação têm, simultaneamente, as

características dos movimentos de translação e de

rotação.

Exemplo de Sistema ArticuladoBiela de Manivela

Exemplo de Sistema ArticuladoBiela de Manivela

– Todos os pontos do corpo descrevem trajetórias circulares

Rotação Pura

– Todos os pontos do corpo descrevem trajetórias

paralelas (curvas ou retas)

Translação Pura

– Pode ser descrito como a combinaçãode rotação e translação

Movimento Complexo

Exemplo de Movimento planar, mecanismos articulados planares

Exemplo de Movimento planar, mecanismos articulados planares

Exemplo de Movimento planar, mecanismos articulados planares

Exemplo de Movimento planar, mecanismos articulados planares

Mobilidade - Número de Graus de Liberdade

GDL ou DOF (Degree Of Freedom)• O que significa Grau de Liberdade?

É o número de parâmetros independentes que são necessários para se definir a posição de um corpo no espaço em qualquer instante.

Juntas (Joints)

Elemento que conecta 2 corpos e que permite a

transmissão de força ou torque. Atuam como

restrições geométricas.

Juntas versus GDL

Juntas versus GDL

Notas importantes:

1)A equação de Groubler não é de uso irrestrito. Existe

uma série de mecanismos aos quais esta equação pode

fornecer resultados incorretos.

2)Deve-se notar que uma junta conectando articulações

em ‘‘k’’ em um único ponto deve ser contada como ‘‘k-

1’’ juntas. Por exemplo, uma junta de rotação

conectando três peças em um único ponto deverá ser

contada como duas.

• Equação de Groubler

M = 3(n-1) – 2f1 – f2

• Onde:

M: É a mobilidade (números de GDL)

n: Número de Total de peças (contando a fixa)

f1: Número de Juntas com 1 GDL

f2: Número de Juntas com 2 GDLs

Em algumas literaturas encontramos a equação de

Groubler, substituindo ‘‘f’’ por ‘‘j’’.

Graus de Liberdade Mecanismos Planares

M = 3(n-1) – 2j1 – j2

Se:

M ≥ 1 : O dispositivo é um mecanismo com M GDL

M = 0 : O dispositivo é uma estrutura estaticamente

determinada.

M ≤ -1 : O dispositivo é uma estrutura estaticamente

indeterminada.

Graus de Liberdade Mecanismos Planares

Graus de Liberdade Mecanismos Planares

n = 2 f1 = 1 f2 = 0

M = 3.(2-1) – 2.(1) – (0) = 1 GDL

• Pêndulo Duplo

n = 3 f1 = 2 f2 = 0

M = 3.(3-1) – 2.(2) – (0) = 2 GDL

• Pêndulo Simples

Quantos GDLs possui uma mão?

Graus de Liberdade Mecanismos Planares

Graus de Liberdade Mecanismos Planares

Exercícios

1) Determine o GDL abaixo

a)

b)

Exercícios

Exercícios

c)

• MABIE, H.H., OCVIRK, F.W. “Mecanismos e dinâmicadas máquinas”.

Referências

Boa Noite!