mec. aplic. maq. parte i-a
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7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A
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Mecnica Aplicada s Mquinas
Zoroastro Torres Vilar
Mossor Rio Grande do Norte
2012-2
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OBJETIVO GERAL:
Introduo dos conceitos envolvidos na caracterizao dinmica demquinas e componentes.
OBJETIVO ESPECFICO:
Proporcionar ao aluno uma viso ampla dos tipos de soluesapresentadas na literatura para anlise da dinmica dos mecanismos.
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FORMA DE AVALIAO:
A avaliao se dar atravs de pranchas e exerccios de avaliao.
CONTEDO PROGRAMTICO:
1. Introduo2. Fundamentos da cinemtica.
3. Sntese grfica de mecanismos.
4. Anlise de posies.
5. Sntese analtica dos mecanismos.
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CONTEDO PROGRAMTICO:
6. Anlise de velocidades7. Anlise de aceleraes
8. Fundamentos de dinmica
9. Anlise dinmica
10. Balanceamento
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BIBLIOGRAFIA:
JOSEPHS, H.; HUSTON, R. L. Dynamics of mechanical systems. Boca
Raton: CRC Press LLC, 2002. 777 p. ISBN 0-8493-0593-4.MABIE, H. H.; OCVIRK, F. W. Dinmica das Mquinas. 2 Edio. ed. Rio deJaneiro: Livros Tcnicos e Cientficos LTC, v. II, 1980. 326 p. ISBN 85-216-0088-7.
NORTON, R. L. Cinemtica e Dinmica dos Mecanismos. Porto Alegre:AMGH Editora Ltda, 2010. 812 p
SANTOS, I. F. Dinmica de Sistemas Mecnicos. So Paulo: Makron BooksLTDA, 2001. 271 p. ISBN 85-346-1110-6.
SHIGLEY, J. E. Dinmica das Mquinas. So Paulo: Edgard Blcher LTDA,
v. II, 1969. 343 p.
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Formato do Papel de Desenho
l= 420 mmh = 594 mm
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Margens
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DESENHO DE MAQUINAS E INSTALAES2. NOES GERAIS, DEFINIES E NORMALIZAES.
2. Formato de papel e legenda
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Anotaes
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Posio de Leitura
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DobragemAs dimenses aps dobradas, devem ser
similares as dimenses do tamanho A4
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Legenda Designao e emblema da empresa
Nome do responsvel Tcnico Local e data
Nome ou contedo do projeto
Escalas Nmero da Prancha
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Legenda
Informaes da Universidade Perodo
Aluno Estgio
Titulo Prancha
Escala Data Prof. Nota
l= 185 mmh= 80 mm
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Com o enorme avano realizado noprojeto
de instrumentos, controles automticos eequipamento automatizado, o estudo demecanismos tomou novo significado.
Mecanismospode ser definido como a partede projeto de mquinas relacionadas com o
projeto cinemtico de sistemas articulados,cames, engrenagens, etc..
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DefiniesMaquina
Uma coleo de mecanismos organizada para transmitir foras erealizar trabalhos.
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Definies
Mecanismo: uma combinao de corpos Rgidos que se movementre si com movimento relativo definido.
Transforma um movimento qualquer em um padro desejado
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Fases de desenvolvimento de projeto de um mecanismo. (Fonte: Skarski, 1980) 17
A anlise cinemtica, ao lado da sntese, ocupa uma posio central nodesenvolvimento de projeto de um mecanismo com elevado contedo cinemtico.
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O projeto cinemticose baseia nos requisitos relativos aomovimento(posies,velocidades e aceleraes), diferindo do projeto baseado em requisitos deresistncia.
O movimento no pode mais ser considerado de ordem exclusivamentegeomtrica, pois, h necessidade de se introduziro tempocomo parmetroaditivo.
Deste parmetro resultam duas novas grandezas cinemtica: velocidade, acelerao.
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Cinemtica
Estudo do movimento, desconsiderando as foras que o causaram
Cintica ou dinmica
Estudo das foras de sistemas em movimento
CinemticaNO SO
FISICAMENTESEPARVEIS
Cintica
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1. Introduo Mecanismos:
Classificao Geral de Mecanismos
MECANISMOS
MECNICOS
HIDRULICOS
PNEUMTICOS
ELTRICOS
COMBINADOS
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Classificao Geral de Mecanismos
MECNICOS
Engrenagens
Rodas de frico
Mecanismos de rosca
Elementos flexveis (correias, correntes, cabos)
Mecanismos de barras
Mecanismos de came
Engrenagens no-circulares
Mecanismos intermitentes
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1. Introduo Mecanismos:
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ANLISE DE VELOCIDADE E ACELERAES
MTODOS GRFICOS
Mtodos dos Centros Instantneos deRotao
Mtodo dos Polgonos de Velocidades e
Aceleraes Mtodo da composio e decomposio
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1. Introduo Mecanismos:
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ANLISE DE VELOCIDADE E ACELERAES
MTODOS ANALTICOS
Sistema de coordenadas (global elocalizadas
Equaes trigonomtricas
Dedues a partir do grfico
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1. Introduo Mecanismos:
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Graus de liberdade ( GDL )
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2. Fundamentos da cinemtica:Os graus de liberdade de um sistema so iguais ao nmero de parmetrosnecessrio para definir uma nica posio no espao em qualquer instante detempo.
Mobilidade (M)
A mobilidade de um sistema mecnico pode ser classificada de acordo com onmero de GDL que possui
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Observe que o GDL definido com base em uma estrutura de referencia
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2. Fundamentos da cinemtica:
y
q
x
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So necessrios duascoordenadas lineares e uma coordenadaangular.Ou seja, temos que ter 3 parmetros para
definir qualquer ponto do objeto.
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2. Fundamentos da cinemtica:
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Imaginando que o objeto do exemplo anterior est em um mundotridimensional.Quantos GDL seria necessrios para definir a sua posio em qualquerponto?
Poderiam ser trscomprimentos e trs
ngulos.
Ser necessrio seis parmetros para definir seis GDL
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2. Fundamentos da cinemtica:Tipos de movimentos
Podemos observar que em espaostridimensionais pode haverrotaoem torno de qualquer eixo e tambm
translao simultnea !
Um corpo rgido livre para semover dentro de uma estruturade referncia ter, em geral,movimento complexo!
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2. Fundamentos da cinemtica:
Tipos de movimentos
Translao Pura;
Rotao Pura;Movimento Complexo.
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2. Fundamentos da cinemtica:Tipos de movimentos
Translao Pura Todos os pontos do corpo descrevem caminhos paralelos. Alinha de referncia desenhada no corpo muda a posio linear, mas nomuda a orientao angular.
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Tipos de movimentos
Rotao Pura O corpo possui um ponto que no apresenta movimento comrelao estrutura estacionria de referncia. Todos os demais pontos do
corpo descrevem arcos em torno daquele centro
Movimento Complexo Uma combinao simultnea de rotao e translao.
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2. Fundamentos da cinemtica:
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elo um corpo rgido que possui no mnimo dois ns que so pontos para se
anexar aos outros elos.
Elo Binrio Elo quaternrioElo tercirio
Ns
Os Mecanismos so feitos de elos e juntas ou articulaes.
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Junta uma conexo entre dois ou mais elos que permite o mesmo movimento,ou movimento potencial, entre os elos conectados.
As juntas podem ser classificadas de diferentes maneiras:Pelo tipo de contato entre os elementos;
Linha; Ponto; superfcie.
Pelo nmero de graus de liberdade permitidos na junta;Pelo nmero de elos unidos.(ordem da junta).
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Junta de revoluo - 1 GDL
Junta prismtica - 1 GDL
Seo transversalquadrada
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Junta helicoidal - 1 GDL Junta cilndrica - 2 GDL
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Junta esfrica - 3 GDL
Junta plana - 3 GDL
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Elo contra um plano (fora) Pino em uma ranhura (forma)
Unio de rotao e deslizamento 2 GDL (paressuperiores)
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Junta de rotao (forma) Junta de translao (forma)
Juntas completas 1 GDL (pares inferiores)
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Junta pinada de primeiraordem 1 GDL (2 elos
ligados)Junta pinada de segundaordem 2 GDL (trs elos
ligados)
A ordem da junta igual ao nmero de elosligados menos 1
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2. Fundamentos da cinemtica:
Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas
Os seis pares inferioresNome (smbolo) GDL Contedo
Revoluo (R) 1 R
Prismtico (P) 1 P
Helicoidal (H) 1 RP
Cilndrico (C) 2 RP
Esfrico (S) 3 RRR
Plano (F) 3 RPP
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2. Fundamentos da cinemtica:
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2. Fundamentos da cinemtica:
Com base nas definies dos elementos cinemticos de junta e deligao, podemos redefinir as cadeias cinemticas, osmecanismose as mquinas.
Cadeia cinemtica
Um conjunto de elos e juntas interconectadas de uma maneira quepossibilite um movimento de sada controlado em resposta a ummovimento de entrada fornecido.
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2. Fundamentos da cinemtica:
Mecanismo
Uma cadeia cinemtica em que pelo menos uma ligao foiaterrada, ou presa, estrutura de referencia (que pode estar emmovimento).
Mquina
Uma combinao de corpos resistentes organizados para compeliras foras mecnicas da natureza a fim de realizar um trabalhoacompanhado por movimentos determinados.
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2. Fundamentos da cinemtica:
Desenhando diagramas cinemticos
Elo binrioElo tercirio
Elo quaternrio
Juntarotativamvel
Juntarotativa
fixa
Juntatranslativa
fixa
Juntatranslativamvel
Meia junta fixa
Meia junta mvel
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2. Fundamentos da cinemtica:
Desenhando diagramas cinemticos
L5
L1
L1L1
L2
L4
L3
L1
L6
AB
C
D
F
W
O4
O2
O6
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2. Fundamentos da cinemtica:
Desenhando diagramas cinemticos
Atividade em sala: Fazer o diagrama cinemtico dos dispositivos abaixo
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ManivelaBiela
LimitadorElemento MotorElemento Movido ngulo de TransmissoCursor
Elo Terra
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2. Fundamentos da cinemtica:
Desenhando diagramas cinemticos
Atividade para ser entregue na prxima aula
Pesquisar figuras de sistemas reais, esboar o diagrama cinemtico eencontrar os graus de liberdade para dois trs dispositivos:
Limpador de pra-brisas ;
Mecanismo de cap de automvel;
Mecanismo de uma caamba de um caminho de lixo;
Um macaco de automvel;
Uma dobradia de uma cadeira de praia;
Um mecanismo de engate traseiro de uma picape.
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2. Fundamentos da cinemtica:Determinao dos GDL ou mobilidade
Cadeias ou mecanismos cinemticos podem ser abertos ou fechados.
Fechada ter pontos de fixao no abertos e pode possuir um ou mais GDL
Aberta com mais de um elo ter sempre mais de um GDL.
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2. Fundamentos da cinemtica:Determinao dos GDL ou mobilidade
Para se determinar o GDL geral de qualquer mecanismo, devemosconsiderar o nmero de elos e juntas, bem como as interaes entre eles.
Dois elosbinrios6 GDL
Unidos por umajunta completa
4 GDL
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
Dois elos binrios
Unidos por meia juntaou unio de rotao e
deslizamento
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
Equao de Gruebler
M = 3L 2J 3G
Onde:M = GDL ou mobilidadeL = nmero de elosJ = nmero de juntasG = nmero de elos fixados
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
Equao de Gruebler modificada
M = 3(L 1) 2J
Onde:M = GDL ou mobilidadeL = nmero de elosJ1 = nmero de juntas 1 GDL ( completa)J2= nmero de juntas 2 GDL ( meia junta)
G = nmero de elos fixados
Observe que G sempre um ! E
neste caso a equao fica!
Lembrando que a meia juntacontam apenas como porque
removem apenas um GDL!
M = 3(L
1)
2J1
J2
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
M = 3(8-1)-2x10 => M = 1 GDL
Junta deslizante completa
Fixo
Fixo
Fixo
Fixo elo 1
Junta mltipla
M = 3(L 1) 2J1 J2
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2. Fundamentos da cinemtica:
Exerccio
Determinao dos GDL ou mobilidade
M = 3(6-1)-2x7 - 1 => M = 0 GDL
Fixo
Fixo
Fixo elo 1
Meia junta
Junta mltiplaM = 3(L 1) 2J1 J2
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2. Fundamentos da cinemtica:
Exerccio
Determinao dos GDL ou mobilidade
M = 3(8-1)-2x9 => M = 3 GDL
M = 3(L 1) 2J1 J2
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
Se M > 0 => a montagem ser um mecanismo e os elos teromovimento relativo
Se M = 0 => a montagem ser uma estrutura e omovimento no possvel
Se M < 0 => a montagem ser uma estrutura pr-carregada, nenhum movimento possvele algumas tenses podem estar presentes durante a montagem.
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade
GDL > 0 logo umMecanismo
GDL = 0 logo uma estrutura GDL < 0 logo
uma estruturapr- carregada
M = 3(L
1)
2J1
J2
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2. Fundamentos da cinemtica:
Determinao dos GDL ou mobilidade