mec. aplic. maq. parte i-a

Upload: fabson-emerson

Post on 04-Apr-2018

228 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    1/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    Zoroastro Torres Vilar

    Mossor Rio Grande do Norte

    2012-2

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    2/60

    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.

    Mecnica Aplicada s Mquinas

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    3/60

    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.

    Mecnica Aplicada s Mquinas

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    4/60

    CONTEDO PROGRAMTICO:

    6. Anlise de velocidades7. Anlise de aceleraes

    8. Fundamentos de dinmica

    9. Anlise dinmica

    10. Balanceamento

    Mecnica Aplicada s Mquinas

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    5/60

    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.

    Mecnica Aplicada s Mquinas

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    6/60

    Formato do Papel de Desenho

    l= 420 mmh = 594 mm

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    7/60

    Margens

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    8/60

    DESENHO DE MAQUINAS E INSTALAES2. NOES GERAIS, DEFINIES E NORMALIZAES.

    2. Formato de papel e legenda

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    9/60

    Anotaes

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    10/60

    Posio de Leitura

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    11/60

    DobragemAs dimenses aps dobradas, devem ser

    similares as dimenses do tamanho A4

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    12/60

    Legenda Designao e emblema da empresa

    Nome do responsvel Tcnico Local e data

    Nome ou contedo do projeto

    Escalas Nmero da Prancha

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    13/60

    Legenda

    Informaes da Universidade Perodo

    Aluno Estgio

    Titulo Prancha

    Escala Data Prof. Nota

    l= 185 mmh= 80 mm

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    14/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    14

    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..

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    15/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    DefiniesMaquina

    Uma coleo de mecanismos organizada para transmitir foras erealizar trabalhos.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    16/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    Definies

    Mecanismo: uma combinao de corpos Rgidos que se movementre si com movimento relativo definido.

    Transforma um movimento qualquer em um padro desejado

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    17/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    18/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    19/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    Cinemtica

    Estudo do movimento, desconsiderando as foras que o causaram

    Cintica ou dinmica

    Estudo das foras de sistemas em movimento

    CinemticaNO SO

    FISICAMENTESEPARVEIS

    Cintica

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    20/60

    1. Introduo Mecanismos:

    Classificao Geral de Mecanismos

    MECANISMOS

    MECNICOS

    HIDRULICOS

    PNEUMTICOS

    ELTRICOS

    COMBINADOS

    Mecnica Aplicada s Mquinas

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    21/60

    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

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    1. Introduo Mecanismos:

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    22/60

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    23/60

    ANLISE DE VELOCIDADE E ACELERAES

    MTODOS GRFICOS

    Mtodos dos Centros Instantneos deRotao

    Mtodo dos Polgonos de Velocidades e

    Aceleraes Mtodo da composio e decomposio

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    1. Introduo Mecanismos:

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    24/60

    ANLISE DE VELOCIDADE E ACELERAES

    MTODOS ANALTICOS

    Sistema de coordenadas (global elocalizadas

    Equaes trigonomtricas

    Dedues a partir do grfico

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    1. Introduo Mecanismos:

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    25/60

    Graus de liberdade ( GDL )

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

    25

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    26/60

    Observe que o GDL definido com base em uma estrutura de referencia

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    y

    q

    x

    26

    So necessrios duascoordenadas lineares e uma coordenadaangular.Ou seja, temos que ter 3 parmetros para

    definir qualquer ponto do objeto.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    27/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    27

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    28/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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!

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    29/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Tipos de movimentos

    Translao Pura;

    Rotao Pura;Movimento Complexo.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    30/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    31/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    32/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    33/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    34/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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).

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    35/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas

    Junta de revoluo - 1 GDL

    Junta prismtica - 1 GDL

    Seo transversalquadrada

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    36/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas

    Junta helicoidal - 1 GDL Junta cilndrica - 2 GDL

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    37/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Elos, juntas ou articulaes e cadeias cinemticas

    Junta esfrica - 3 GDL

    Junta plana - 3 GDL

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    38/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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)

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    39/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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)

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    40/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    41/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

    41

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    42/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    42

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    43/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

    43

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    44/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

    44

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    45/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Desenhando diagramas cinemticos

    Elo binrioElo tercirio

    Elo quaternrio

    Juntarotativamvel

    Juntarotativa

    fixa

    Juntatranslativa

    fixa

    Juntatranslativamvel

    Meia junta fixa

    Meia junta mvel

    45

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    46/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Desenhando diagramas cinemticos

    L5

    L1

    L1L1

    L2

    L4

    L3

    L1

    L6

    AB

    C

    D

    F

    W

    O4

    O2

    O6

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    47/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Desenhando diagramas cinemticos

    Atividade em sala: Fazer o diagrama cinemtico dos dispositivos abaixo

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    48/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    ManivelaBiela

    LimitadorElemento MotorElemento Movido ngulo de TransmissoCursor

    Elo Terra

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    49/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    50/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    51/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    52/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Determinao dos GDL ou mobilidade

    Dois elos binrios

    Unidos por meia juntaou unio de rotao e

    deslizamento

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    53/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    54/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    55/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    56/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    57/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Exerccio

    Determinao dos GDL ou mobilidade

    M = 3(8-1)-2x9 => M = 3 GDL

    M = 3(L 1) 2J1 J2

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    58/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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.

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    59/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    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

  • 7/29/2019 Mec. Aplic. Maq. Parte I-A

    60/60

    Mecnica Aplicada s Mquinas

    2. Fundamentos da cinemtica:

    Determinao dos GDL ou mobilidade