SEM Aula 3 Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos. Prof. Dr. Marcelo Becker

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1 SEM Aula 3 Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP

2 Pergunta da Aula Passada Quantos GDLs possui o conjunto mão, ante-braço e braço?? 2

3 Pergunta da Aula Passada 3 GDL 2 GDL 3

4 Pergunta da Aula Passada No Total: 22 DoFs da mão 3 DoFs do braço 2 DoFs do ante-braço 27 DoFs 4

5 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 5

6 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason 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 6

7 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Atuadores Lineares Parafuso Fixo, Porca Fixa Cilindro Pneumático ou Hidráulico Pinhão - Cremalheira 7

8 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Ajuste Fino Parafuso e Porca Engrenagens 8

9 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Hesitação, Pausa e Parada Came-Seguidor 9

10 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Catraca Ratchet 10

11 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Contadores Roda de Genebra Ratchet 11

12 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Osciladores Bila-Manivela 12

13 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Retorno Rápido Mecanismo de Retorno Rápido Caracterizam-se por possuírem 2 fases de movimento para uma dada velocidade angular constante Relação de tempo ida-retorno Podem ser constituídos apenas por uma biela manivela ou por mecanismos mais complexos. 13

14 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Reversíveis Permitem que a direção de rotação possa ser alterada Engrenagens 4 Barras Etc. 14

15 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento Junta Universal Correia Corrente Hooke Ring and Trunnion 15

16 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento Bendix-Zeiss Rzeppa 16

17 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas 4 Barras 17

18 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas Biela-Manivela 18

19 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas Biela-Manivela 19

20 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 20

21 Mecanismos Simples 4 Barras Mecanismo Simples Movimento oscilatório do link seguidor Movimento do link acoplador 4 Barras Plano 4 Barras Espacial

22 Mecanismos Simples 4 Barras A γ L L 2 4 O 2 θ 3 L 1 L 3 B θ 2 θ 4 O4 L 2 : link motor L 1 : solo L 3 : link acoplador L 4 : link seguidor θ 2 : âng. da barra motriz θ 4 : âng. da barra seguidora θ 3 : âng. da barra acopladora γ: âng. de transmissão 22

23 Lei de Grashof Franz Grashof da L 3 L 2 L 4 L 1 Condição para rotação completa barra motriz de mecanismo 4-barras 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 = L 2 Ma = L 1 b 1 = L 3 b 2 = L 4 23

24 Lei de Grashof Equação L 3 Me + Ma < b 1 + b 2 L 2 L 4 L 1 Me = L 2 b 1 = L 3 Ma = L 1 b 2 = L 4 24

25 Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras Me Crank-rocker Me Crank-rocker Me Me Double-rocker Me adjacente a Ma Double-crank 25

26 Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras Me Crank-rocker Me Me Me Double-rocker Me oposto a Ma Double-crank 26

27 Lei de Grashof Classes de Grashof 27

28 Lei de Grashof Classes de Grashof 28

29 Lei de Grashof Classes de Grashof 29

30 Mecanismos Simples 4 Barras Classes de Grashof 30

31 Mecanismos Simples 4 Barras 31

32 Mecanismos Simples 4 Barras Possíveis curvas geradas pelo link acoplador 32

33 Mecanismos Simples 4 Barras Informações de Atlas 33

34 Mecanismos Simples 4 Barras Informações de Atlas 34

35 Mecanismos Simples 4 Barras - Equacionamento Na Lousa A γ L L 2 4 O 2 θ 3 L 1 L 3 B θ 2 θ 4 O4 L 2 : link motor L 1 : solo L 3 : link acoplador L 4 : link seguidor θ 2 : âng. da barra motriz θ 4 : âng. da barra seguidora θ 3 : âng. da barra acopladora γ: âng. de transmissão 35

36 Mecanismos Simples 4 Barras - Equacionamento Na Lousa A γ L L 2 4 θ α 2 θ 4 β L 1 L 3 B O 2 O 4 Na Lousa... ABO 4 AO 2 O 4 36

37 Mecanismos Simples 4 Barras Significado físico dos 2 valores de γ γ 1 sin γ 1 cos γ 2 γ 2 37 tan

38 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 38

39 Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras Franz Reuleaux de Condição para a montagem mecanismos 4-barras L 3 L 2 L 4 L 1 L 2 : link motor L 1 : solo L 3 : link acoplador L 4 : link seguidor 39

40 Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras L L L 3 + L 4 > L 1 L 2 + L 3 - L 4 < L 1 L 2 L 4 L 1 L 2 + L 1 + L 4 > L 3 L 2 + L 1 - L 4 < L 3 40

41 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 41

42 Mecanismos Simples Biela-Manivela Exemplos de Aplicação: Motores de Combustão Interna, Máquinas Ferramenta, Compressores, etc. Deslocamento do Pistão Velocidades Aceleração Pistão Biela Manivela 42

43 Mecanismos Simples Biela-Manivela Diagrama de Corpo Livre e Equacionamento O 2 A θ H φ Na Lousa... B 43

44 Mecanismos Simples Biela-Manivela Outras Configurações para o Biela-Manivela Compressores Motores Motores de Avião Mecanismo de Whitworth Bomba de água Manual 44

45 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Lei de Grashof Lei de Reuleaux Mecanismos Simples 4 Barras Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 45

46 Mecanismos Complexos União de 2 ou mais mecanismos simples 4 Barras + Biela-Manivela 46

47 Mecanismos Complexos Mecanismo Toggle Barras CB e BO 4 com mesmo comprimento O 2 C B A O 4 47

48 Mecanismos Complexos Máquina a vapor de James Watt 48

49 Mecanismos Complexos 6 barras 49

50 Mecanismos Complexos 6 barras 50

51 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Lei de Grashof Lei de Reuleaux Mecanismos Simples 4 Barras Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada 51

52 Bibliografia 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 machines. NORTON, R. L. Design of Machinery - An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines Notas de Aula 52