Cinematica dos mecanismos, Esquemas de Cinemática

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Profº Clodoaldo Borges Chagas [email protected]

Projeto de Mecanismos

Introdução aos Mecanismos e à Cinemática como Ciência. Graus de Liberdade - modelos e equações derivadas. Análise de posição de mecanismos de 1 grau de liberdade - Mecanismos Biela-Manivela, 4-Barras - Generalização de coordenadas - Jacobiano. Aplicação em programas computacionais. Análise de velocidade de mecanismos de 1 grau de liberdade - Coeficientes de Velocidade. Análise de aceleração de mecanismos de 1 grau de liberdade - Coeficientes de Aceleração. Soluções analíticas e numéricas. Análise de posição, velocidade e aceleração em mecanismos de n graus de liberdade. Métodos numéricos. Conteúdo: Projeto de Mecanismos

Cadeia cinemática:

Montagem de barras e juntas,

interconectadas de forma a fornecer um

movimento controlado de saída, em

resposta a um movimento fornecido como

entrada.

Mecanismo:

Uma cadeia cinemática onde pelo menos

uma barra é ligada a um sistema de

referência.

Máquina: Um conjunto de mecanismos

agrupados de forma a transmitir

forças e executar trabalhos.

i) Biela-manivela ii) Quatro-barras iii) Seis-barras

Os mecanismos são cinematicamente divididos em planares e espaciais. Os mecanismos planares são aqueles cujo tratamento cinemático pode ser feito no plano, ex: uma escavadeira é uma máquina tridimensional, porém o mecanismo articulado que a compõem pode ser projetado em um plano (x e y) Do mesmo modo pode ser tratado um elemento que se desloca ao longo de uma trajetória, onde apenas duas coordenadas (x e q) podem descrever completamente o movimento.

Rotação Pura : O corpo possui um ponto (centro de rotação) para o qual não existe movimento em relação ao referencial. Todos os outros pontos do corpo descrevem arcos em torno do ponto fixo. Uma linha de referência passando pelo corpo e pelo ponto fixo, muda apenas de orientação angular com o movimento do corpo.

Translação Pura : Todos os pontos do corpo descrevem trajetórias paralelas ( curvilínea ou retilínea ). Uma linha de referência passando pelo corpo sofre deslocamento sem mudança da orientação angular com o movimento do corpo.

Movimento Completo: Combinação da movimentos:

Graus de Liberdade Todos os sistemas mecânicos podem ser classificados de acordo com o número de graus de liberdade ( G.L.) que possui. Os graus de liberdade de um sistema são o número de parâmetros independentes necessários para definir completamente sua posição no espaço a cada instante no tempo.

Nós são pontos de interconexão entre barras. Junta é a conexão entre duas ou mais barras através de seus nós. Uma junta é também definida por um par cinemático que, por sua vez, pode ser classificado : a) Pelo número de graus de liberdade a ele relacionado. b)Pelo tipo de contato entre seus elementos ( pontual, linear ou superficial ). c)Pelo tipo de fechamento da junta ( por força ou geometria ). d)Pelo número de barras conectadas ( ordem da junta ).

Determinação do grau de liberdade de um

mecanismo.

A determinação do grau de liberdade de um mecanismo é uma tarefa muitas vezes difícil. Apesar do grande número de pesquisadores que têm se dedicado a uma formulação geral, até hoje ainda não foi superada a barreira dos paradoxos. Existem, porém, equações que podem guiar uma determinação correta, na maior parte dos casos.