Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos

SEM0104 - Aula 3 Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos Prof. Assoc. Marcelo Becker USP - EESC - SEM LabRoM Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP

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

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

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

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

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

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

Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Atuadores Lineares Parafuso Fixo, Porca Fixa Cilindro Pneumático ou Hidráulico Pinhão - Cremalheira https://www.youtube.com/watch?v=kl6qnn9-nkk 8

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

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

Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Catraca Ratchet 11

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

Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Osciladores Bila-Manivela 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. 14

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

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

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

Classificação de Mecanismos L. E. Torfason Acoplamento http://giphy.com/gifs/ 18

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

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

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

Mecanismos Simples 4 Barras Mecanismo Simples Movimento oscilatório do link seguidor Movimento do link acoplador 4 Barras Plano 4 Barras Espacial http://www.youtube.com/watch?v=-kyomnt8xsc http://www.youtube.com/watch?v=c_pnjgarunu Prof. Dr. Marcelo Becker - SEM EESC USP 23

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 https://en.wikipedia.org/wiki/four-bar_linkage 24

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

Lei de Grashof Franz Grashof - Prof. na Univ. de Karlsruhe da *1826 +1893 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras Franz Reuleaux - Pai da Cinemática de Condição para a montagem mecanismos 4-barras *1829 +1905 L 3 L 2 L 4 L 1 L 2 : link motor L 1 : solo L 3 : link acoplador L 4 : link seguidor 44

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

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

Mecanismos Simples Biela-Manivela Manivela Pistão Biela http://giphy.com/gifs/ 48

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

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

Mecanismos Simples Biela-Manivela 51

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

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

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

Mecanismos Complexos Mecanismo Toggle Barras CB e BO 4 com mesmo comprimento https://www.youtube.com/watch?v=dcfyivcfs0k O 2 A C B O 4 55

Mecanismos Complexos Máquina a vapor de James Watt 56

Mecanismos Complexos 6 barras 57

Mecanismos Complexos 6 barras 58

Mecanismos Complexos Locomotiva a Vapor http://trumpetb.net/loco/ 59

Mecanismos Complexos Locomotiva a Vapor http://trumpetb.net/loco/ 60

Mecanismos Complexos Motor a Vapor http://giphy.com/gifs/ 61

Mecanismos Complexos Trens de Pouso 62

Mecanismos Complexos Trens de Pouso Grumman F4F Wildcat WWII, 1940 64

Mecanismos Complexos Trens de Pouso http://www.technicopedia.com/8844.html 67

Mecanismos Complexos Trens de Pouso http://www.technicopedia.com/8844.html 68

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

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