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Tipos de Mecanismos: Tipos de Mecanismos: Simples e ComplexosSimples e ComplexosSimples e ComplexosSimples e Complexos

Prof. Dr. Marcelo Prof. Dr. Marcelo BeckerBeckerSEM - EESC - USP

Quantos GDLs possui o conjunto mão, ante-braço e braço?

Pergunta da Aula Passada

EESC-USP © M. Becker 2008 2/53

22 22 DoFsDoFs

Junta Universal

Junta Rotacional

xxx xx

No Total:No Total:

22 DoFs da mão22 DoFs da mão3 DoFs do braço2 DoFs do ante-braço

27 27 DoFsDoFs

•• Classificação de MecanismosClassificação de Mecanismos

• Lei de Grashof

• Lei de Reuleaux

• Mecanismos Simples

Sumário da AulaSumário da Aula

– 4 Barras

– Biela Manivela

• Mecanismos Complexos

• Bibliografia Recomendada

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. TorfasonTorfason

• Feita pelo tipo de transformação de movimento (262 Classes)

• 12 Classes Principais:

• Atuadores Lineares

• Ajuste Fino

• Hesitação, Pausa e Parada

• Posicionamento

• Catraca

• Contadores

• Osciladores

• Retorno Rápido

• Reversíveis

• Acoplamento

• Geradores de Curvas

• Geradores de Retas

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. TorfasonTorfason –– Atuadores LinearesAtuadores Lineares

• Parafuso Fixo, Porca Fixa

• Cilindro Pneumático ou Hidráulico

• Pinhão - Cremalheira

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– Ajuste FinoAjuste Fino

• Parafuso e Porca

• Engrenagens

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– Hesitação, Pausa e ParadaHesitação, Pausa e Parada

• Came-Seguidor

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– CatracaCatraca

• Ratchet

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. TorfasonTorfason –– ContadoresContadores

• Roda de Genebra

• Ratchet

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. TorfasonTorfason –– OsciladoresOsciladores

• Bila-Manivela

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– Retorno RápidoRetorno Rápido

• Mecanismo de Retorno Rápido

– Caracterizam-se por possuírem 2 fases de movimento para uma dada velocidade angular constante

– Relação de tempo “ida-retorno”– Relação de tempo “ida-retorno”

– Podem ser constituídos apenas por uma biela manivela ou por mecanismos mais complexos.

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– ReversíveisReversíveis

• Permitem que a direção de rotação possa ser alterada

– Engrenagens

– 4 Barras– 4 Barras

– Etc.

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– AcoplamentoAcoplamento

• Junta Universal

• Correia

• Corrente

Hooke Ring and Trunnion

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– AcoplamentoAcoplamento

Bendix-Zeiss

Rzeppa

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– Geradores de CurvasGeradores de Curvas

• 4 Barras

• Biela-Manivela

• 6 Barras

• 8 Barras

• 6 Barras

Classificação de MecanismosClassificação de MecanismosL. E.L. E. Torfason Torfason –– Geradores de RetasGeradores de Retas

• Chebyshev

• Hoeckens

• Roberts

• Watt

•• Lei de Lei de GrashofGrashof

• Lei de Reuleaux

– 4 Barras

– Biela Manivela

Lei de GrashofLei de Grashof

• Franz Grashof

Condição para rotação completa da barra motriz de mecanismo 4-barras

“A soma da menor e da maior barra de um “A soma da menor e da maior barra de um

mecanismo 4-barras não pode ser maior

que a soma das 2 outras barras”

Me = L2

b1 = L3

Ma = L1

b2 = L4

Lei de GrashofLei de GrashofEquaçãoEquação

L3Me + Ma < b1 + b2L2

Me + Ma < b1 + b2

Me = L2

b1 = L3

Ma = L1

b2 = L4

Lei de GrashofLei de GrashofInversões do Mecanismo 4Inversões do Mecanismo 4--BarrasBarras

Crank-rocker

Double-crank

Double-rocker

Me adjacente a MaEESC-USP © M. Becker 2008 32/53

Lei de GrashofLei de GrashofInversões do Mecanismo 4Inversões do Mecanismo 4--BarrasBarras

Me oposto a MaMe

Crank-rockerMe

Double-rocker

Double-crank

•• Lei de Lei de ReuleauxReuleaux

– 4 Barras

– Biela Manivela

Lei de ReuleauxLei de ReuleauxMontagem do Mecanismo 4Montagem do Mecanismo 4--BarrasBarras

• Franz Reuleaux

Condição para a montagem de mecanismos 4-barras

L2: link motor

L1: solo

L3: link acoplador

L4: link seguidor

Lei de ReuleauxLei de ReuleauxMontagem do Mecanismo 4Montagem do Mecanismo 4--BarrasBarras

L3L2 + L3 + L4 > L1

L + L - L < LL2L4

L2 + L3 - L4 < L1

L2 + L1 + L4 > L3

L2 + L1 - L4 < L3

•• Mecanismos SimplesMecanismos Simples

•• Mecanismos SimplesMecanismos Simples– 4 Barras

– Biela Manivela

Mecanismos SimplesMecanismos Simples4 Barras4 Barras

• Mecanismo Simples

• Movimento Oscilatório do

link seguidor

• 4 Barras Plano

• 4 Barras Espacial

Mecanismos SimplesMecanismos Simples4 Barras 4 Barras –– Exemplo de AplicaçãoExemplo de Aplicação

• Porta malas de veículos de passeio

Mecanismos SimplesMecanismos Simples4 Barras 4 Barras -- EquacionamentoEquacionamento

• Na Lousa

L2: link motor

L1: solo

L : link acoplador

θ2θ4

γγγγ

L3: link acoplador

L4: link seguidor

θ2: âng. da barra motriz

θ4: âng. da barra seguidora

θ3: âng. da barra acopladora

γ: âng. de transmissão

Mecanismos SimplesMecanismos Simples4 Barras 4 Barras -- EquacionamentoEquacionamento

• Na Lousa

θ2θ4

γγγγ

αααα

Mecanismos SimplesMecanismos Simples4 Barras4 Barras

• Significado físico dos 2 valores de γγγγ

sintan

γγγγ1

γγγγ2

Mecanismos SimplesMecanismos SimplesBielaBiela--ManivelaManivela

• Exemplos de Aplicação: Motores de Combustão Interna, Máquinas Ferramenta, Compressores, etc.

• Deslocamento do Pistão

• Velocidades

• Aceleração

ManivelaPistão

• Diagrama de Corpo Livre e Equacionamento

Bθθθθ φφφφ

• Outras Configurações para o Biela-Manivela

Compressores

Motores

Bomba de

água Manual

Motores de Avião

Mecanismo de

Whitworth

•• Mecanismos SimplesMecanismos Simples–– 4 Barras4 Barras

–– Biela ManivelaBiela Manivela

•• Mecanismos ComplexosMecanismos Complexos

Mecanismos ComplexosMecanismos Complexos

• União de 2 ou mais mecanismos simples

4 Barras + Biela-Manivela

Mecanismos ComplexosMecanismos Complexos

• União de 2 ou mais mecanismos simples

4 Barras + Biela-Manivela

Mecanismos ComplexosMecanismos ComplexosMecanismo ToggleMecanismo Toggle

• Sobrepujar grandes resistências com a aplicação de pequenas forças

• Aplicações:– Prensas

– Travas de Portas

– Etc.

• Barras CB e BO4 com

Mesmo comprimentoO4

• Equacionamento

O2F = 2 tan αP

αααα αααα

α 0 F oo

• Exemplos de Aplicação

•• Mecanismos SimplesMecanismos Simples–– 4 Barras4 Barras

–– Biela ManivelaBiela Manivela

•• Mecanismos ComplexosMecanismos Complexos

•• Bibliografia RecomendadaBibliografia Recomendada

Bibliografia RecomendadaBibliografia Recomendada

• Shigley, JE. e Uicker, JJ., 1995, “Theory of Machines

and Mechanisms”.

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

• MARTIN, G.H. “Cinematics and dynamics of

• MARTIN, G.H. “Cinematics and dynamics of machines”.

• NORTON, R. “Machinery dynamics”.

• Notas de Aula

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