##Mecanismos e Dinamica Das Máqunas - Aula 02

8/18/2019 ##Mecanismos e Dinamica Das Máqunas - Aula 02

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MECANISMOS E DINÂMICA DAS MÁQUINAS

Revisão do conteúdo da aula anterior

Conceitos:

Mecanismo: Conjunto de corpos rígidos de tal modo interligados queo movimento de um provoque o movimento dos restantes

Máquina: Conjunto de corpos rígidos de tal modo interligados queo movimento de um provoque o movimento dos restantes quando háuma fonte de energia associada aos elementos em movimento rotativo


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Teoria dos Mecanismos

Conceito:

É a cincia que estuda a estrutura! a cinemática e a din"mica dosmecanismos! associada com sua análise ou sua síntese

Análise de Mecanismos! voltada para o estudo das características

estruturais! cinemáticas e din"micas dos mecanismos já e#istentesSíntese de mecanismos! que a$orda o esta$elecimento de projetos%cria&ão' de mecanismos que possuam determinadas características

estruturais! cinemáticas e din"micas e que sejam capa(es de produ(irdeterminados movimentos


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)nálise de Mecanismos

Conceito:

A análise estrutural e cinemática o$jetiva um estudo puramente

geom*trico dos mecanismos e dos movimentos dos elementos queconstituem estes mecanismos! desconsiderando as for&as que causamestes movimentos

A análise dinâmica o$jetiva estudar as for&as que agem so$re oselementos formadores do mecanismo! no decorrer do seu movimento!al*m das rela&+es e#istentes entre os movimentos dos elementos! suasfor&as solicitantes e suas massas


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,ares Cinemáticos

Conceito:

,ode-se definir par cinemático como a união m.vel entre dois

elementos de modo que seus movimentos tornam-se mutuamentelimitados

/essa defini&ão duas e#press+es são destacadas: a união e a

moilidade que devem e#istir entre os elementos formadores do par0)ssim! s. ocorre um par cinemático entre dois elementos se estesti!erem um determinado contato! e se esse contato "ermitir omo!imento relati!o entre os dois elementos0 1e a liga&ão for tal que

impe&a o movimento relativo! então se terá formado uma #estrutura$


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,ares Cinemáticos

Classifica&ão:

) forma de liga&ão entre os dois elementos formadores do par

determina a classe do par cinemático0

1ão usados dois crit*rios para classificar os pares cinemáticos: segundo

o n%mero de condi&'es de !ínculo e segundo o ti"o de contato entre oselementos formadores do par0


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,ares Cinemáticos

Classifica&ão segundo o N%mero de Condi&'es de (ínculo:

Como cada corpo livre no espa&o tem 2 graus de li$erdade e ao formarpar cinemático são-lhe retirados graus de mo$ilidade! mas não todos!perce$e-se que * impossível que um elemento forme um parcinemático e mantenha os 2 graus de li$erdade! ou que sejam-lhe

retirados os 2 graus0 )ssim! pode-se formar pares cinemáticos retirandode 3 at* 4 graus de li$erdade0


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe 5: É aquele par que retira 3 grau de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede 3 movimentorelativo entre esses dois elementos'

6#iste apenas uma forma de liga&ão para esse caso!representada por uma esfera apoiada num corpo plano07esse caso! está impedida a transla&ão segundo um ei#operpendicular ao plano! pois tal movimento faria

desaparecer a liga&ão %contato' entre os dois corpos0


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe 55: É aquele par que retira 8 graus de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede 8 movimentosrelativos entre esses dois elementos'

9ma esfera numa calha %ou num tu$o'! onde * permitidaapenas a transla&ão ao longo da calha %ou tu$o'! al*m das rota&+es


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe 55: É aquele par que retira 8 graus de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede 8 movimentosrelativos entre esses dois elementos'

9m cilindro apoiado num corpo plano


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe 555: É aquele par que retira graus de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede movimentosrelativos entre esses dois elementos'

,ar 6sf*rico - uma esfera dentro deoutra esfera oca


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,ares Cinemáticos



Cilíndrico Ranhurado - 9ma esfera com hastemontada num tu$o com rasgo longitudinal


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,ares Cinemáticos



,ar ,lano - 9m prisma colocado so$re umplano


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe 5;: É aquele par que retira < graus de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede < movimentosrelativos entre esses dois elementos'

,ar Cilíndrico = 9m cilindro dentro de outro


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,ares Cinemáticos



9ma esfera interna com uma haste montadanuma esfera e#terna com um rasgo


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,ares Cinemáticos



/uas superfícies em rota&ão e desli(amento


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,ares Cinemáticos


,ar cinemático de classe ;: É aquele par que retira 4 graus de li$erdadede cada elemento formador do par cinemático %impede 4 movimentosrelativos entre esses dois elementos'

1omente rota&ão 1omente transla&ão >u transla&ão ou rota&ão


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,ares Cinemáticos


)ssim! como pares possíveis para mecanismos planos! que são o$jetodessa disciplina! tem-se os pares de classe ; e os de classe 5;permitindo uma rota&ão e uma transla&ão0 Todos os demais pares sãotípicos de mecanismos espaciais0


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,ares Cinemáticos

Classifica&ão segundo o )i"o de Contato:

> tipo de contato entre os dois elementos formadores do par ensejaoutra classifica&ão: par cinemático superior e par cinemático inferior0

*ar cinemático su"erior+ É aquele em que o contato entre os dois

elementos formadores do par ocorre segundo um ponto ou uma linha0,ara o primeiro caso pode-se citar como e#emplo uma esfera so$re umplano0 ,ara geometrias perfeitas! o contato * pontual0 > segundo casopode ser e#emplificado por um cilindro so$re um plano0


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,ares Cinemáticos

Classifica&ão segundo o )i"o de Contato:

*ar cinemático in,erior+ É aquele em que o contato entre os dois

elementos formadores do par ocorre segundo uma superfície0 Comoe#emplo elementar tem-se o caso de um cu$o so$re um plano0


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,ares Cinemáticos


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,ares Cinemáticos


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,ares Cinemáticos


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6?> %lin@'

Conceito

Corpo rígido composto por um ou mais pares cinemáticos %n.s'


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Cadeias Cinemáticas

Conceito

Cadeias cinemáticas são conjuntos de elementos interligados por parescinemáticos0 ,ortanto! quaisquer composi&+es de elementosinterligados! desde que mantenham movimento relativo entre si!constituem cadeias cinemáticas0


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Classifica&ão

) classifica&ão das cadeias cinemáticas ocorre em fun&ão dos parescinemáticos e dos elementos que estão presentes na cadeia0 )ssim! ascadeias cinemáticas classificam-se em a$ertas ou fechadas eelementares ou compostas0 Aasicamente o que as diferencia * o número

de pares cinemáticos formados pelos elementos constituintes da cadeia


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Cadeia Cinemática A-E.)A

É aquela em que pelo menos um dos elementos da cadeia forma apenasum par cinemático


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Cadeia Cinemática /EC0ADA

É aquela em que todos os elementos formam pelo menos dois parescinemáticos


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Cadeia Cinemática E1EMEN)A.

É aquela em que todos os elementos formam no má#imo dois parescinemáticos


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Cadeia Cinemática COM*OS)A

É aquela em que pelo menos um dos elementos forma mais de doispares cinemáticos


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6lementar e Bechada Composta e Bechada Composta e Bechada

Composta e )$erta 6lementar e )$erta


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Mecanismos

/efini&+es para o estudo

1istema o$tido quando se fi#a um dos elementos de uma cadeiacinemática0 Bi#ando-se cada um dos elos tem-se um mecanismodiferente %inversão'


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Mecanismos


Elemento de entrada %condutor! motor ou independente': É o elemento

do mecanismo que rece$e o movimento e#terno! ou seja! * atrav*sdeste elemento que pode-se atuar so$re o mecanismo0

Elemento de saída %condu(ido ou dependente': É o elemento do

mecanismo que e#ecuta o movimento para o qual o mecanismo foiprojetado0

Elemento aco"lador %de liga&ão ou $iela': É o elemento que liga!

indiretamente! o elemento de saída ao elemento de entrada0


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Mecanismos


6ntrada

)coplamento

1aída


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Mecanismos

6squema Cinemático

,ara o estudo cinemático dos mecanismos fa(-se uso do seu esquemacinemático

6squema cinemático * uma representa&ão gráfica que apresenta apenasas informa&+es necessárias e suficientes para efetuar a análise domecanismo0 6sta representa&ão * feita adotando-se uma escala

conveniente! proporcionando um tamanho adequado para o estudo demecanismo0

7o esquema cinemático os pares são identificados por letras maiúsculase os elementos por algarismos ará$icos0 eralmente reserva-se onúmero 3 para o chassi


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Mecanismos

6squema Cinemático

)

A

C %-


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rau de Mo$ilidade de Mecanismos ,lanos

Considera&+es

Todo mecanismo * uma cadeia cinemática e! portanto! formado porelementos interligados por pares cinemáticos0

1endo assim! cada elemento m.vel do mecanismo poderá ter 3 ou 8graus de li$erdade no plano! na medida em que estará formando parcinemático com outro elemento! o que elimina pelo menos um grau de

li$erdade06ntão! para mecanismos planos somente são possíveis os pares declasse ; e 5;%que permita uma transla&ão e uma rota&ão! uma ve( que opar esf*rico guiado - duas rota&+es - * espacial'


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6quacionamento

Considere-se um elemento livre no plano0 6le possui graus deli$erdade0 Considerando m elementos livres no plano eles possuirão m

graus de li$erdade0

,ara formar mecanismos! esses elementos não estarão livres! masligados entre si por pares cinemáticos de classe 5; e ;0 Cada par de

classe 5; impede 3 movimento no plano e cada par de classe ; impede 8movimentos0 1e os m elementos estiverem ligados entre si por p4 paresde classe ; e por p< de classe 5;! o número de graus de li$erdade doconjunto será dada pela equa&ão de 3ut4ac5


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6quacionamento

onde: D raus de li$erdade do conjunto E mecanismo D 7úmero de elementos total

D 7úmero de elementos ligados entre si por pares de classe ;

D 7úmero de elementos ligados entre si por pares de classe 5;

= 3 − 2 −

Como nos mecanismos um elemento * fi#o %chassi'! tem-se:

= − 1

= 3 − 2 − onde: 7 D raus de li$erdadeEmo$ilidade do mecanismo plano

n D 7úmero de elementos m.veis


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6quacionamento

D

D <

D F

= 3 − 2 −

)

A

C %-


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6quacionamento

= 3 − 2 −

2

8

<

)

A C

/

D

D <

D F

= 3(3) − 2(4) − F = 3


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6quacionamento

= 3 − 2 −

2

8

<

)

A

C

/

D <

D 4

D F

= 3(4) − 2(5) − F

= 84

68

<

4

2

G

H

)

A

C

/

6

B

I

5

D G

D J

D F

= 3(7) − 2(9) − F =


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>nde o grau de mo$ilidade *igual a (ero %7 D F'! ascadeias cinemática são naverdade estruturas pois asliga&+es entre os elementos!feitas por meio de parescinemáticos! não asseguramo movimento relativo entreeles0

8


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1ignificado

7o plano podem ser o$tidos! a partir das cadeias cinemáticas!

mecanismos com 3! 8 ou graus de mo$ilidade0 ,ara isso * necessáriodefinir-se! dentro da cadeia! aquele%s' elemento%s' que será%ão'considerado%s' como elemento%s' acionador%es'0 6ntão! deve-se ter!respectivamente! 3! 8 ou elementos de entrada ou condutores para

acioná-los! na medida em que o grau de mo$ilidade de uma cadeiaindica o número de movimentos independentes que devem seraplicados a ela para constituir um mecanismo


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6#ercícios:

,ara os esquemas a seguir! classificar a cadeia cinemática quanto ao

pares e aos elementos! identificar os pares e os elementos e calcular ograu de mo$ilidade:

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