Transcript
8/15/2019 aula01-OK (1)
1/56
CINEMÁTICA E DINÂMICADE MECANISMOS
Aula 01
Prof. MSc. Felipe Augusto Cruz
1
8/15/2019 aula01-OK (1)
2/56
• Carga Horária: 72h (20 aulas)• Presença em sala > 70%• Avaliações
▫ Aprovado por média:
▫
Aprovado:• Lista de Exercícios
1 27,0
2
Nota Nota
6,02 Media NotaFinal
2
8/15/2019 aula01-OK (1)
3/56
Bibliografia Básica:• NORTON, R. L.: Cinemática e dinâmica dos mecanismos , Porto Alegre:
McGraw-Hill, 2010 .• BEER, F. P.; JOHNSTON, E. R.: M ecânica vetorial para Engenheiros -Dinâmica, vol. 2. 7ª ed., Porto Alegre: Bookman,2006.
• MERIAM, J. L.; KRAIGE, L. G.: M ecâni ca para engenharia Dinâmica6ªed, LTC, Rio de Janeiro, 2013.
Bibliografia Complementar:• FLORES, P.; CLARO, J.C.P.: Cinemática dos Mecanismos, São Paulo:Almedina, 2007.
• SHAMES, Irving H. Dinâmica: Mecânica para Engenharia, 1ª ed Porto Alegre: Bookman, 2013
• E. W. NELSON; CHARLES L.; W. G. MCLEAN; MERLE C. POTTER.:
Engenharia M ecânica: Dinâmica, 1ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.• GILAT, Amos. MATLAB – Com apl icação em engenhar ia, 1ª ed. Editora: Bookman, 2012.
• CHAPMAN, Stephen J.: Programação em M atl ab para Engenheiros, 2ªed. Editora: Cengage Learning, 2011.
3
8/15/2019 aula01-OK (1)
4/56
Conteúdo Programático1. Introdução, Classificação dos Mecanismos e Tipos
de Mecanismos;2. Elementos Gerais da Análise Cinemática de
Mecanismos;3. Cálculo de Velocidades em Mecanismos Planos;4. Cálculo de Acelerações em Mecanismos Planos;
5. Análise Dinâmica de Mecanismos;
4
8/15/2019 aula01-OK (1)
5/56
Conteúdo ProgramáticoElementos Gerais da Análise Cinemática deMecanismos:
• Movimentos dos Mecanismos;• A cinemática;• Movimento de corpo rígido;• Cinemática e suas definições• Deslocamento de uma partícula e de um corpo rígido
5
8/15/2019 aula01-OK (1)
6/56
Conteúdo ProgramáticoCálculo de Velocidades em Mecanismos Planos:• Velocidade de uma partícula e de um corpo rígido;• Velocidade Angular e Linear;• Expressão da Velocidade Relativa entre dois pontos;• A velocidade angular como propriedade de um corpo rígido• Centro Instantâneo de rotação• Mecanismos conectados por pinos• Mecanismos com conexões deslizantes• Grimpagem• Mecanismos Planetários e Giratórios• Casos Especiais• Teorema de Kennedy•
Centros de Rotação Generalizados
6
8/15/2019 aula01-OK (1)
7/56
Conteúdo ProgramáticoCálculo de Acelerações em Mecanismos Planos;
• Aceleração de uma partícula e de um corpo rígido;• Aceleração Angular e Linear;• Expressão da Aceleração Relativa entre dois pontos;• Mecanismos conectados por pinos• Peculiaridades do Cálculo da aceleração em Mecanismo
com movimento giratório• Cálculo da aceleração em mecanismos com conexões
deslizantes;• Aceleração de Coriolis
7
8/15/2019 aula01-OK (1)
8/56
Sumário• Introdução da Disciplina• Classificação dos Mecanismos• Tipos de Mecanismos
8
8/15/2019 aula01-OK (1)
9/56
Mecanismos• Inicialmente:
▫ Cinemática de mecanismos
• Posteriormente:▫ Análise dinâmica das forças e torques
9
8/15/2019 aula01-OK (1)
10/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
11/56
Movimentos Espaciais
8/15/2019 aula01-OK (1)
12/56
Um conjunto de elementos rígidosinterligados, chamados de barras, móveisuns em relação aos outros, unidos entre simediante diferentes tipos de conexões,denominadas de pares cinemáticos, cujopropósito é a transmissão de movimentos eforças.
Mecanismo
TRANSFORMAÇÃO
8/15/2019 aula01-OK (1)
13/56
TRANSFORMAÇÃO de Movimentos
8/15/2019 aula01-OK (1)
14/56
TRANSFORMAÇÃO de MovimentosTranslação em Translação
8/15/2019 aula01-OK (1)
15/56
TRANSFORMAÇÃO de Movimentos
8/15/2019 aula01-OK (1)
16/56
TRANSFORMAÇÃO de MovimentosRotação em Rotação
8/15/2019 aula01-OK (1)
17/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
18/56
TRANSFORMAÇÃO de Movimentos
8/15/2019 aula01-OK (1)
19/56
TRANSFORMAÇÃO de MovimentosRotação em Translação
8/15/2019 aula01-OK (1)
20/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
21/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
22/56
Classificação dos MecanismosQuanto ao Tipo:•
Mecanismos de Parafuso;• Mecanismos de barras;• Mecanismos de roda/engrenagens;• Mecanismos de Cames;• Mecanismos de Catraca
8/15/2019 aula01-OK (1)
23/56
Classificação dos MecanismosQuanto a Geometria• Planos;• Esféricos;• Espaciais.
8/15/2019 aula01-OK (1)
24/56
Um conjunto de elementos rígidosinterligados, chamados de barras, móveisuns em relação aos outros, unidos entre simediante diferentes tipos de conexões,denominadas de pares cinemáticos, cujopropósito é a transmissão de movimentos e
forças.
Mecanismo
Pares Cinemáticos
8/15/2019 aula01-OK (1)
25/56
Pares Cinemáticos• Cada uma das ligações entre duas barras
adjacentes é chamada de conexão.• A cada uma das conexões (entre duas barras) é
dado o nome de PAR CINEMÁTICO• PAR CINEMÁTICO é formado pelos elementos
cinemáticos.
8/15/2019 aula01-OK (1)
26/56
Pares Cinemáticos
Elemento Cinemático Elemento Cinemático
Conexão
8/15/2019 aula01-OK (1)
27/56
Pares Cinemáticos• Divididos em:
▫ Superiores (Contato Linear ou Pontual)▫ Inferiores (Contato Superficial)
8/15/2019 aula01-OK (1)
28/56
Pares Cinemáticos• Superiores (Contato Linear ou Pontual)• Inferiores (Contato Superficial)
Menores perdas por Atrito -Suportam cargas Elevadas -
Desgastam-se Uniformemente -Pequena Dissipação de Calor -
8/15/2019 aula01-OK (1)
29/56
Pares Cinemáticos• Superiores (Contato Linear ou Pontual)• Inferiores (Contato Superficial)
Menores perdas por Atrito -SuperioresSuportam cargas Elevadas -Inferiores
Desgastam-se Uniformemente -InferioresPequena Dissipação de Calor -Superiores
8/15/2019 aula01-OK (1)
30/56
Pares Cinemáticos - Inferiores
Rotativo Prismático Helicoidal
Cilíndrico Esférico Plano
8/15/2019 aula01-OK (1)
31/56
Pares Cinemáticos - Superiores• Engrenagens• Cames• Juntas Homocinéticas
8/15/2019 aula01-OK (1)
32/56
Pares Cinemáticos - Superiores
8/15/2019 aula01-OK (1)
33/56
Barras e Elementos Cinemáticos
• Transmitir movimento a qualquer parte domecanismo;
▫ Barra binária▫ Barra ternária▫ Barra Quaternária
8/15/2019 aula01-OK (1)
34/56
Exemplos de Mecanismos
Plataforma deelevação
Pá-carregadeira
Dispositivo para fechar atampa da caixa
8/15/2019 aula01-OK (1)
35/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
36/56
Exemplos de Mecanismos
Sistema de freio para patins
8/15/2019 aula01-OK (1)
37/56
8/15/2019 aula01-OK (1)
38/56
Exemplos de Mecanismos
Amassador de latas
Prensa
8/15/2019 aula01-OK (1)
39/56
Exemplos de Mecanismos
Máquina de academia
8/15/2019 aula01-OK (1)
40/56
Cadeias Cinemáticas• Coleção de barras ligadas entre si através de seus
elementos cinemáticos▫ Aberta;▫ Fechada
8/15/2019 aula01-OK (1)
41/56
Graus de Liberdade GDL
Quantidade total de movimentosindependentes que o mecanismo pode realizarQuantidade de parâmetros necessárias paradefinir completamente a posição domecanismo
8/15/2019 aula01-OK (1)
42/56
Critério de Grübler• Todos os Pares Cinemáticos: rotativos;• Possuir uma barra fixa como base;• Determinar o numero GDL (n, j )
j -> Pares Cinemáticos
n -> Numero de Barras/Elos
8/15/2019 aula01-OK (1)
43/56
Exemplosy
x
y
x
8/15/2019 aula01-OK (1)
44/56
Exemplosy
xx0
y0q 0
y
xx0
y0q 0
q 1
3 GDL
+ 1 barra+ 1 par cinemático 4 GDL
Retira 2 GDL da cadeia
8/15/2019 aula01-OK (1)
45/56
Exemplosy
xx0
y0q 0
y
xx0
y0q 0
q 1
3 GDL
+ 1 barra+ 1 par cinemático 4 GDL
Retira 2 GDL da cadeia
3 2 f n j
8/15/2019 aula01-OK (1)
46/56
• Todos os Pares Cinemáticos: rotativos;• Possuir uma barra fixa como base;• Determinar o numero GDL (n, j )
3 2 f n j
8/15/2019 aula01-OK (1)
47/56
• Todos os Pares Cinemáticos: rotativos;• Possuir uma barra fixa como base;• Determinar o numero GDL (n, j )
3 1 2 f n j
Retira 3 GDL da cadeia!
8/15/2019 aula01-OK (1)
48/56
Exemplos• Determinar o numero de GDL das cadeias
abaixo:y
x
y
x
y
x
3 1 2 f n j
8/15/2019 aula01-OK (1)
49/56
Exemplos• Determinar o numero de GDL das cadeiasabaixo:
y
x
y
x
3 1 2 f n j
8/15/2019 aula01-OK (1)
50/56
Exemplos• Determinar o numero de GDL das cadeias
abaixo:y
x 3 1 2 f n j
51
8/15/2019 aula01-OK (1)
51/56
Relembrando
8/15/2019 aula01-OK (1)
52/56
y
xx0
y0q 0
y
xx0
y0q 0
q1
3 GDL
4 GDL xx0
y0q 0
q 1
5 GDL
D
Meia Junta- União de rotação- União de deslizamento
53
8/15/2019 aula01-OK (1)
53/56
Modificação de Kutzbach
1 23 1 2 f n j j q1
xx0
y0q 0
5 GDL
D
Meia Junta- União de rotação- União de deslizamento
j1 – numero de juntas com 1 GDL j2 – numero de juntas com 2 GDL
54
8/15/2019 aula01-OK (1)
54/56
Exemplo 1 23 1 2 f n j j
55
8/15/2019 aula01-OK (1)
55/56
Exemplo 1 23 1 2 f n j j
3 6 1 2.7 10
f
f
56
8/15/2019 aula01-OK (1)
56/56
Exemplo 1 23 1 2 f n j j
3 6 1 2.7 10
f
f
3 7 1 2.7 13
f
f
top related