Aula 3 SEM0104 2015

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arcelo Becke

r - SEM – EESC – USP

SEM0104 - Aula 3Tipos de Mecanismos: Simples e Complexos

Prof. Dr. Marcelo Becker SEM - EESC - USP

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EESC-USP © M. Becker 2014

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

?Pergunta da Aula Passada

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Pergunta da Aula Passada

3 GDL

2 GDL

3

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Pergunta da Aula Passada

No Total:

22 DoFs da mão

3 DoFs do braço

2 DoFs do ante-braço

27 DoFs

4

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• Classificação de Mecanismos • Mecanismos Simples

– 4 Barras • Lei de Grashof • Lei de Reuleaux

– Biela Manivela • Mecanismos Complexos • Bibliografia Recomendada

Sumário da Aula

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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

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Atuadores Lineares

• Parafuso Fixo, Porca Fixa • Cilindro Pneumático ou Hidráulico • Pinhão - Cremalheira

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Ajuste Fino

• Parafuso e Porca • Engrenagens

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Hesitação, Pausa e Parada

• Came-Seguidor

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Catraca

• Ratchet

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Contadores

• Roda de Genebra

• Ratchet

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Osciladores

• Bila-Manivela

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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.

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Reversíveis

• Permitem que a direção de rotação possa ser alterada – Engrenagens – 4 Barras – Etc.

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Acoplamento

• Junta Universal • Correia • Corrente

Hooke Ring and Trunnion

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Acoplamento

Bendix-ZeissRzeppa

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Classificação de Mecanismos L. E. Torfason – Geradores de Curvas

• 4 Barras

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• Biela-Manivela

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• Biela-Manivela

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Sumário da Aula

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Mecanismos Simples 4 Barras

• Mecanismo Simples • Movimento oscilatório do link seguidor • Movimento do link acoplador

• 4 Barras Plano

• 4 Barras Espacial

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http://www.youtube.com/watch?v=-KYomnT8xSc

http://www.youtube.com/watch?v=c_PnjGARuNU

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L2L4

L1

L3

O2

O4

AB

θ2 θ4θ3

γ

L2: link motor

L1: solo

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

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Lei 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 mecanismo 4-barras não pode ser maior

que a soma das 2 outras barras”

Me = L2

b1 = L3

Ma = L1

b2 = L4

L2L4

L1

L3

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Lei de Grashof Equação

L2L4

L1

L3 Me + Ma < b1 + b2

Me = L2

b1 = L3

Ma = L1

b2 = L4

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Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras

Crank-rocker

Me

Crank-rocker

Me

Double-crank

Me

Double-rocker

Me

Me adjacente a Ma25

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Lei de Grashof Inversões do Mecanismo 4-Barras

Me oposto a Ma

Me

Me

Crank-rockerMe

Double-rocker

Me

Double-crank

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• Classes de Grashof

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Lei de Grashof

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Lei de Grashof

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Lei de Grashof

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Mecanismos Simples 4 Barras• Classes de Grashof

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Mecanismos Simples 4 Barras• Possíveis curvas geradas pelo link acoplador

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Mecanismos Simples 4 Barras• Informações de Atlas

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Mecanismos Simples 4 Barras• Informações de Atlas

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Mecanismos Simples 4 Barras - Equacionamento

• Na Lousa

L2L4

L1

L3

O2

O4

AB

θ2 θ4θ3

γ

L2: link motor

L1: solo

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

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Mecanismos Simples 4 Barras - Equacionamento

• Na Lousa

L2L4

L1

L3

O2 O4

AB

θ2 θ4

γ

α

β

ABO4

AO2O4

36

Na Lousa...

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• Significado físico dos 2 valores de γ

cos

sintan

γ1

γ2

γ1

γ237

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Sumário da Aula

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Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras

• Franz Reuleaux Condição para a montagem

de mecanismos 4-barras

L2L4

L1

L3

L2: link motor

L1: solo

L3: link acoplador

L4: link seguidor39

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Lei de Reuleaux Montagem do Mecanismo 4-Barras

L2L4

L1

L3L2 + L3 + L4 > L1

L2 + L3 - L4 < L1

L2 + L1 + L4 > L3

L2 + L1 - L4 < L3

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Sumário da Aula

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Mecanismos Simples Biela-Manivela

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

• Deslocamento do Pistão

• Velocidades

• Aceleração

ManivelaPistãoBiela

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• Diagrama de Corpo Livre e Equacionamento

O2

A

Bθ φH

Na Lousa...43

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• Outras Configurações para o Biela-Manivela

Compressores Motores

Bomba de água Manual

Motores de Avião Mecanismo de

Whitworth

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• Classificação de Mecanismos • Lei de Grashof • Lei de Reuleaux • Mecanismos Simples

– 4 Barras – Biela Manivela

• Mecanismos Complexos • Bibliografia Recomendada

Sumário da Aula

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Mecanismos Complexos• União de 2 ou mais mecanismos simples

4 Barras + Biela-Manivela

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Mecanismos Complexos Mecanismo Toggle

• Barras CB e BO4 com mesmo comprimento

O2

O4

A

BC

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Mecanismos Complexos– Máquina a vapor de James Watt

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– 6 barras

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Mecanismos Complexos

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– 6 barras

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Mecanismos Complexos

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• Classificação de Mecanismos • Lei de Grashof • Lei de Reuleaux • Mecanismos Simples

– 4 Barras – Biela Manivela

• Mecanismos Complexos • Bibliografia Recomendada

Sumário da Aula

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Bibliografia Recomendada

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• 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

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