Mecanismos_01
12 pág.

Mecanismos_01


DisciplinaMecanismos420 materiais1.533 seguidores
Pré-visualização4 páginas
MECANISMOS CAPÍTULO 1 
1 
1. INTRODUÇÃO 
1.1 Introdução ao Estudo de Mecanismos. O estudo de mecanismos é muito importante. 
Com o enorme avanço realizado no projeto de instrumentos, controles automáticos e 
equipamentos automatizados, o estudo de mecanismos tomou novo significado. Mecanismo pode 
ser definido como a parte de projeto de máquinas relacionadas com o projeto cinemático de 
sistemas articulados, cames, engrenagens e trens de engrenagens. O projeto cinemático se 
baseia nos requisitos relativos ao movimento, diferindo do projeto baseado em requisitos de 
resistência. Será apresentado um exemplo de cada mecanismo acima mencionado, a fim de 
proporcionar uma descrição compreensiva dos componentes a serem estudados. 
A Fig. 1.1 representa o esboço de um mecanismo conhecido por mecanismo cursor-manivela. 
A peça 1 é o suporte e é estacionária, a peça 2 é a manivela, a peça 3 é a biela e a peça 4 o 
cursor. Uma aplicação comum deste mecanismo aparece no motor de combustão interna, onde a 
peça 4 é o pistão (Fig. 1.2a). Essa figura também demonstra quão difícil pode ser para discernir o 
dispositivo cinemático básico quando se olha para uma fotografia ou um desenho de uma 
máquina completa. A figura 1.2b mostra o diagrama cinemático do mecanismo cursor-manivela, 
correspondente ao conjunto manivela-biela-pistão do lado esquerdo da fotografia 1.2a. O 
diagrama cinemático facilita o trabalho e permite ao projetista separar as considerações 
cinemáticas do problema maior referente ao projeto da máquina. 
 
Figura 1.1 Mecanismo cursor-manivela 
 
Figura 1.2a Motor V-8 onde se vê o mecanismo biela-manivela 
 
Figura 1.2b Diagrama cinemático do mecanismo do motor 
A figura 1.3 mostra o esboço de uma came com seguidor. A came gira a uma velocidade 
angular constante e o seguidor se movimenta para cima e para baixo, em movimento alternativo. 
A elevação do seguidor é comandada pelo excêntrico e o retorno por ação da gravidade ou de 
uma mola. As cames são usadas em muitas máquinas e um dos empregos mais comuns aparece 
MECANISMOS CAPÍTULO 1 
2 
no motor de automóvel, onde são empregadas duas cames em cada cilindro para acionar as 
válvulas de admissão e de escapamento, também mostradas na Fig. 1.2a. Uma came 
tridimensional é apresentada na Fig. 1.4. Nesse mecanismo, o movimento do seguidor depende 
não somente da rotação da came, mas, também de seu movimento axial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1.3 Came bidimensional Figura 1.4 Came tridimensional 
As engrenagens são usadas em muitas aplicações para transmitir movimento entre eixos com 
uma razão de velocidades angulares constante. A Fig. 1.5 mostra algumas engrenagens 
comumente empregadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1.6 
 
 Figura 1.5 
Em dispositivos tais como instrumentos e controles automáticos, a obtenção do movimento 
correto é de suma importância. A potência transmitida pelos elementos pode ser muito pequena, 
chegando a ser desprezível, o que permite que os componentes sejam dimensionados 
inicialmente apenas por seu aspecto cinemático, passando a ter importância secundária o 
problema da resistência das peças. 
Há outras máquinas, entretanto, onde a análise cinemática é somente uma fase do projeto. 
Depois que for determinado como as diversas peças da máquina funcionarão para a realização do 
trabalho desejado, as forças que atuam nessas peças devem ser analisadas, permitindo em 
seguida o dimensionamento de seus elementos. Uma máquina operatriz é um bom exemplo: sua 
resistência e sua rigidez são mais problemáticas do que os movimentos desejados. 
É importante, nesta altura, definir os termos empregados no estudo de mecanismos, o que 
será feito nos parágrafos seguintes. 
MECANISMOS CAPÍTULO 1 
3 
1.2 Mecanismo, Máquina. No estudo de mecanismos esses termos serão empregados 
repetidamente e são definidos da seguinte maneira: 
Mecanismo é uma combinação de corpos rígidos ou resistentes de tal modo compostos e 
ligados que se movem entre si com movimento relativo definido. 
Um exemplo é o sistema cursor-manivela de um motor de combustão interna mostrado 
esquematicamente na Fig. 1.1. 
Máquina é um mecanismo, ou conjunto de mecanismos, que transmite força de uma fonte de 
potência para a resistência a ser superada. Um exemplo é o motor de combustão interna. 
1.3 Movimento. Tratando-se de estudo de mecanismos, é necessário definir os vários tipos 
de movimento produzidos por estes mecanismos. 
Movimento plano. TRANSLAÇÃO. Um corpo tem movimento de translação quando uma reta, 
definida por dois pontos quaisquer desse corpo, fica constantemente paralela a si mesma. 
1. Translação retilínea. Todos os pontos do corpo têm como trajetórias retas paralelas. Quando 
o corpo se move desta forma, de um lado para o outro, diz-se que tem movimento alternativo. Isto 
está ilustrado na Fig. 1.7, onde a peça 4 desliza alternadamente entre os limites B' e B". 
 
Figura 1.7 
2. Translação curvilínea. As trajetórias dos pontos são curvas idênticas, paralelas a um plano fixo. 
A Fig. 1.8 mostra o mecanismo que era usado na ligação das rodas motrizes de uma 
locomotiva a vapor. Neste mecanismo a barra 3 tem translação curvilínea e todos os seus pontos 
determinam trajetórias cicIoidais durante o movimento de rolamento das rodas 2 e 4 sobre o trilho 
1. A peça 5 se move em translação retilínea. 
 
Figura 1.8 
ROTAÇÃO. Se cada ponto de um corpo rígido, em movimento plano, permanece a uma 
distância constante de um eixo fixo, normal ao plano do movimento, diz-se que esse corpo tem 
movimento de rotação. Se o corpo gira de um lado para o outro dentro de um determinado ângulo, 
o movimento é de oscilação. Isto é mostrado na Fig. 1.9 onde a manivela 2 gira e a barra 4 oscila 
entre as posições B' e B". 
 
Figura 1.9 
ROTAÇÃO E TRANSLAÇÃO. Muitos corpos têm movimento que é uma combinação de 
rotação e translação. A biela 3 na Fig. 1.7, as rodas 2 e 4 na Fig. 1.8 e a barra 3 na Fig. 1.9 são 
exemplos deste tipo de movimento. 
MECANISMOS CAPÍTULO 1 
4 
Movimento helicoidal. Quando um corpo rígido se move de modo que seus pontos tenham 
movimento de rotação em torno de um eixo fixo e ao mesmo tempo possua uma translação 
paralela a esse eixo, diz-se que o corpo tem movimento helicoidal. Um exemplo deste movimento 
é o de uma porca sendo atarraxada a um parafuso. 
Movimento esférico. Quando um corpo rígido se move de modo que todos os seus pontos 
girem em torno de um ponto fixo, mantendo uma distância constante desse ponto, diz-se que o 
corpo tem movimento esférico. 
Movimento espacial. Um corpo se movendo com rotação sobre três eixos não paralelos e 
translação em três direções independentes é dito como estando em movimento espacial geral. 
1.4 Ciclo, Período e Fase do Movimento. Quando as peças de um mecanismo, partindo de 
uma posição