Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM – EESC – USP SEM0104 - Aula 11 Síntese de Mecanismos Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP

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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP SEM0104 - Aula 11 Sntese de Mecanismos Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo Introduo Tipos de Sntese Erros de Trajetria Erros Estruturais Sntese de Mecanismos Exemplos Bibliografia Recomendada Sumrio da Aula EESC-USP M. Becker 20092/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo At o momento, estudou-se a anlise de mecanismos Agora: sntese cinemtica: projetar ou criar mecanismos que tenham certas caractersticas desejadas de movimento EESC-USP M. Becker 20093/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo A sntese tem 3 fases bem definidas: 1 a. Definio do tipo de mecanismo ou juntas empregadas; 2 a. Definio do nmero de corpos (links) e juntas necessrias; 3 a. Dimensionamento dos corpos (links). EESC-USP M. Becker 20094/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo 1 o Passo - Sntese Definio do tipo de mecanismo ou juntas empregadas: Know-how sobre os mecanismos e juntas existentes; Envolve critrios como: Processos de Fabricao; Materiais e Custos; Espao Disponvel para Instalao; Confiabilidade e Segurana. EESC-USP M. Becker 20095/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo 2 o Passo - Sntese Definio do nmero de corpos (links) e juntas necessrias para se obter a mobilidade necessria: Empregar as equaes de GDLs Graus de Liberdade (aula 2) Kutzbach: N = 3.(B-1) 2.n J1 n J2 N = 3.n B (3 - f i ) nJnJ i = 1 EESC-USP M. Becker 20096/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo 3 o Passo - Sntese Dimensionamento de cada corpo (link) que compe o mecanismo, em funo do movimento desejado, atravs da aplicao de algum mtodo matemtico... EESC-USP M. Becker 20097/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo Introduo Tipos de Sntese Tipos de Sntese Erros de Trajetria Erros Estruturais Sntese de Mecanismos Exemplos Bibliografia Recomendada Sumrio da Aula EESC-USP M. Becker 20098/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Tipos de Sntese Basicamente h trs tipos de Sntese Cinemtica: Gerador de Funo; Gerador de Trajetria; Movimentao de corpos / cargas. EESC-USP M. Becker 20099/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Tipos de Sntese Gerador de Funo Tipo mais comum Deseja-se fazer com que um corpo movimente-se seguindo uma funo Exemplos: Mecanismo 4-barras x Crank-rocker y y = f (x) EESC-USP M. Becker 200910/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Deseja-se fazer com que um determinado ponto do mecanismo execute uma trajetria pr-determinada Em geral esta trajetria composta de segmentos de reta, arcos de circunferncia e elipses, etc. Exemplos: rever geradores de curvas e de retas (aula 3) Tipos de Sntese Gerador de Trajetria EESC-USP M. Becker 200911/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Geradores de Curvas de L. E. Torfason empregando um mecanismo biela- manivela Tipos de Sntese Gerador de Trajetria EESC-USP M. Becker 200912/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Tipos de Sntese Gerador de Trajetria 6 Barras 8 Barras Geradores de Curvas de L. E. Torfason EESC-USP M. Becker 200913/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Deseja-se movimentar corpos ou cargas de uma posio inicial a outra, final Em geral, o problema restringe-se a simples translao ou combinao de translao e rotao Exemplos: Movimentao de Cargas em retro-escavadeiras, indstrias, tratores, etc. Tipos de Sntese Movimentao de Corpos / Cargas EESC-USP M. Becker 200914/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Projeto de um mecanismo 4-barras que permita pea passar pelas 3 posies em destaque (vermelho, verde e azul) Tipos de Sntese Movimentao de Corpos / Cargas EESC-USP M. Becker 200915/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Projeto de um mecanismo 4-barras que permita translao e rotao de uma caixa Tipos de Sntese Movimentao de Corpos / Cargas UP EESC-USP M. Becker 200916/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo Introduo Tipos de Sntese Tipos de Sntese Erros de Trajetria Erros de Trajetria Erros Estruturais Sntese de Mecanismos Exemplos Bibliografia Recomendada Sumrio da Aula EESC-USP M. Becker 200917/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Erros de Trajetria Duas fontes geradoras de erros: Tolerncias de fabricao M especificao... M fabricao... Limitao do Mecanismo No consegue gerar uma trajetria desejada com 100% de acerto... EESC-USP M. Becker 200918/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Erros de Trajetria Tolerncias de fabricao Exemplo de m especificao Prof. Dr.-Ing. Manfred Hiller Institut fr Mechatronik und Systemdynamik Detalhe do Mecanismo ZOOM EESC-USP M. Becker 200919/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo Introduo Tipos de Sntese Tipos de Sntese Erros de Trajetria Erros de Trajetria Erros Estruturais Erros Estruturais Sntese de Mecanismos Exemplos Bibliografia Recomendada Sumrio da Aula EESC-USP M. Becker 200920/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Erros Estruturais Em geral: Mecanismos no produzem trajetrias exatamente como so desejadas Pontos de preciso: pontos satisfeitos pelo mecanismo Se o mecanismo satisfaz estes pontos, a trajetria resultante deve desviar-se pouco da trajetria desejada Erros estruturais: diferena entre o obtido e o desejado... Independem da fabricao ou projeto (desvios / tolerncias) EESC-USP M. Becker 200921/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Erros Estruturais Espaamento de Chebychev: Para n pontos no intervalo x 0 x x n+1 X j = 1.(x n+1 + x 0 ) 1.(x n+1 x 0 ).cos (2j - 1). 2 2 2.n j = 1, 2,..., n Cuidado com defeitos de branch e order: Impossibilidade de movimento contnuo do mecanismo Seqncia dos pontos de preciso EESC-USP M. Becker 200922/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Erros Estruturais Exemplo Deseja-se o espaamento de Chebychev para a funo: y = x 0,8 para 3 pontos de preciso no intervalo 1 x 3: X 1 = 1.(3 + 1) - 1.(3 - 1).cos (2.1 - 1). 2 - cos = 1,134 2 2 2.3 6 X 2 = 2 cos3 = 2,000 6 X 3 = 2 cos5 = 2,866 6 EESC-USP M. Becker 200923/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP X X 0 = 1 X n+1 = 3 X = 2 Erros Estruturais Exemplo Retornando funo: y = x 0,8, obtm-se para y: X 1 = 1,134 Y 1 = 1,106 X 2 = 2,000 Y 2 = 1,741 X 3 = 2,866 Y 3 = 2,322 1,134 2,02,866 /6 EESC-USP M. Becker 200924/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Introduo Introduo Tipos de Sntese Tipos de Sntese Erros de Trajetria Erros de Trajetria Erros Estruturais Erros Estruturais Sntese de Mecanismos Sntese de Mecanismos Exemplos Bibliografia Recomendada Sumrio da Aula EESC-USP M. Becker 200925/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos 2 Pontos 3 Pontos 4 Pontos Mtodos Analticos ngulo de Transmisso timo Mtodo de Freudenstein Espaamento de Chebychev EESC-USP M. Becker 200926/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos Mtodos Grficos 2 Pontos 3 Pontos 4 Pontos EESC-USP M. Becker 200927/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP B1B1 A1A1 Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos 2 Pontos 4 barras 4 r2r2 r3r3 r4r4 r1r1 B2B2 A2A2 r2r2 r3r3 r2r2 r 2 + r 3 r 3 r 2 B1B1 B2B2 B O2O2 O4O4 Enquanto O 2 A gira de, O 4 B executa o arco B 1 B 2 movendo-se No retorno, O 2 A gira de 2 -, enquanto O 4 B executa o mesmo ngulo EESC-USP M. Becker 200928/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos 2 Pontos Razo de tempo entre avano e retorno: Q = tempo de avano tempo de retorno Mecanismo que executa operaes repetitivas, Q grande... Para o 4-barras:se > 180 o = 180 o Assim: Q = 180 o + 180 o EESC-USP M. Becker 200929/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos 2 Pontos Procedimento: Posicionar O 4 ; Selecionar o comprimento de barra r 4 ; Desenhar as posies O 4 B 1 e O 4 B 2 de r 4 separadas de ; A partir de B 1, desenhar uma linha X; A partir de B 2, desenhar uma linha Y, que forme o ngulo com X; A interseco de X e Y d a posio de O 2. Como qualquer linha X pode ser escolhida, h infinitas solues para este problema... EESC-USP M. Becker 200930/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Grficos 2 Pontos B1B1 r4r4 B2B2 O4O4 B1B1 A1A1 4 r2r2 r3r3 r4r4 r1r1 B2B2 A2A2 O2O2 O4O4 X Y EESC-USP M. Becker 200931/67
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  • Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Sntese de Mecanismos Mtodos Analticos ng. Trans. timo ngulo de Transmisso timo Mecanismos 4-barras Brodell e Soni (1970) Q = 1 (razo de tempo): mim = 180 o mx (ngulo de transmisso) mx min Eq.(1) EESC-USP M. Becker 200932/67
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  • Prof. Dr. Mar