Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos

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

2 Pergunta da Aula Passada Quantos GDLs possui o conjunto mão, ante-braço e braço?? Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 2

3 Pergunta da Aula Passada 22 DoFs x x x x x x Junta Universal Junta Rotacional Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 3

4 Pergunta da Aula Passada 3 GDL 2 GDL Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 4

5 Pergunta da Aula Passada No Total: 22 DoFs da mão 3 DoFs do braço 2 DoFs do ante-braço 27 DoFs Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 5

6 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 6

7 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 7

8 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Atuadores Lineares Parafuso Fixo, Porca Fixa Cilindro Pneumático ou Hidráulico Pinhão - Cremalheira 8

9 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Ajuste Fino Parafuso e Porca Engrenagens 9

10 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Hesitação, Pausa e Parada Came-Seguidor 10

11 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Catraca Ratchet 11

12 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Contadores Roda de Genebra Ratchet 12

13 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Osciladores Bila-Manivela 13

14 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. 14

15 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Reversíveis Permitem que a direção de rotação possa ser alterada Engrenagens 4 Barras Etc. 15

16 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento Junta Universal Correia Corrente Hooke Ring and Trunnion 16

17 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento Bendix-Zeiss 17

18 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento 18

19 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas 4 Barras 19

20 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas Biela-Manivela 20

21 Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Geradores de Curvas Biela-Manivela 21

22 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 22

23 Mecanismos Simples 4 Barras Mecanismo Simples Movimento oscilatório do link seguidor Movimento do link acoplador 4 Barras Plano 4 Barras Espacial Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 23

24 Mecanismos Simples 4 Barras Mecanismo Simples Movimento oscilatório do link seguidor Movimento do link acoplador 4 Barras Plano Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 24

25 Mecanismos Simples 4 Barras L 3 A γ L L 2 4 O 2 θ 3 B θ 2 θ 4 O4 L 1 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 25

26 Lei de Grashof Franz Grashof - Prof. na Univ. de Karlsruhe da * L 3 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 L 2 L 4 Me = L 2 b 1 = L 3 Ma = L 1 b 2 = L 4 L 1 26

27 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 27

28 Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras Me Crank-rocker Me Me Me Double-rocker Crank-rocker Me adjacente a Ma Double-crank 28

29 Lei de Grashof Inversões do mecanismo 4-barras Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 29

30 Lei de Grashof Inversões do mecanismo 4-barras Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 30

31 Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras Me Crank-rocker Me Me Double-rocker Me Me oposto a Ma Double-crank 31

32 Lei de Grashof Inversões do mecanismo 4-barras Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 32

33 Lei de Grashof Inversões do mecanismo 4-barras Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 33

34 Lei de Grashof Classes de Grashof - Configurações Especiais Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 34

35 Mecanismos Simples 4 Barras Classes de Grashof Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 35

36 Mecanismos Simples 4 Barras Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 36

37 Mecanismos Simples 4 Barras Possíveis curvas geradas pelo link acoplador Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 37

38 Mecanismos Simples 4 Barras Informações de Atlas Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 38

39 Mecanismos Simples 4 Barras Informações de Atlas Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 39

40 Mecanismos Simples 4 Barras - Equacionamento Na Lousa L 3 A γ L L 2 4 O 2 θ 3 B θ 2 θ 4 O4 L 1 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 40

41 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 41

42 Mecanismos Simples 4 Barras Significado físico dos 2 valores de γ γ 1 sin γ 1 tan cos γ 2 γ 2 42

43 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 43

44 Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras Franz Reuleaux - Pai da Cinemática 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 44

45 Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras L 3 L 2 + L 3 + L 4 > L 1 L 2 L 4 L 2 + L 3 - L 4 < L 1 L 2 + L 1 + L 4 > L 3 L 1 L 2 + L 1 - L 4 < L 3 45

46 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Mecanismos Simples 4 Barras Lei de Grashof Lei de Reuleaux Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 46

47 Mecanismos Simples Biela-Manivela Exemplos de Aplicação: Motores de Combustão Interna, Máquinas Ferramenta, Compressores, etc. Deslocamento do Pistão Velocidades Pistão Biela Manivela Aceleração 47

48 Mecanismos Simples Biela-Manivela Manivela Pistão Biela 48

49 Mecanismos Simples Biela-Manivela Diagrama de Corpo Livre e Equacionamento A θ H φ B O 2 Na Lousa... 49

50 Mecanismos Simples Biela-Manivela Outras Configurações para o Biela-Manivela Compressores Motores Mecanismo de Whitworth Bomba de água Manual 50

51 Mecanismos Simples Biela-Manivela 51

52 Mecanismos Simples Biela-Manivela Compressores Motores Mecanismo de Whitworth Portão de Garagem Bomba de água Manual 52

53 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Lei de Grashof Lei de Reuleaux Mecanismos Simples 4 Barras Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 53

54 Mecanismos Complexos União de 2 ou mais mecanismos simples 4 Barras + Biela-Manivela 54

55 Mecanismos Complexos Mecanismo Toggle Barras CB e BO 4 com mesmo comprimento O 2 A C B O 4 55

56 Mecanismos Complexos Máquina a vapor de James Watt 56

57 Mecanismos Complexos 6 barras 57

58 Mecanismos Complexos 6 barras 58

59 Mecanismos Complexos Locomotiva a Vapor 59

60 Mecanismos Complexos Locomotiva a Vapor 60

61 Mecanismos Complexos Motor a Vapor 61

62 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 62

63 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 63

64 Mecanismos Complexos Trens de Pouso Grumman F4F Wildcat WWII,

65 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 65

66 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 66

67 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 67

68 Mecanismos Complexos Trens de Pouso 68

69 Sumário da Aula Classificação de Mecanismos Lei de Grashof Lei de Reuleaux Mecanismos Simples 4 Barras Biela Manivela Mecanismos Complexos Bibliografia Recomendada Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 69

70 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 Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 70