Mecanismos Articulados

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CCE1048 – MECANISMOS
Aula 1
Profa. Dra. Rosianita Balena
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CONTEÚDO – UNIDADE 1
Unidade 1 - MECANISMOS ARTICULADOS
• Introdução. Definições básicas;
• Transmissão de movimento;
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MECANISMOS
Denomina-se mecanismo a um conjunto de elementos rígidos, 
móveis uns relativamente a outros, unidos entre si mediante 
diferentes tipos de junções chamadas pares cinemáticos , cujo 
propósito é a transmissão e/ou transformação de movimentos e 
forças. 
São, portanto, as abstrações teóricas do funcionamento 
das máquinas.
3 (biela)
4 (cursor)
1
1
(Manivela) 2
Mecanismo cursor-manivela
1 – Fixo
2 – Rotação
3 – Rotação e translação
4 - Retilíneo alternativo
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Conceitos Básicos
A diferença de um problema de 
cinemática ou dinâmica básico 
para um de mecanismos é que 
este não é considerado como uma 
massa pontual. Seus elementos 
apresentam combinações de 
movimentos relativos de rotação e 
translação e portanto é necessário 
considerar conceitos como centro 
de gravidade, momento de 
inércia, velocidade angular, etc .
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Na maioria das vezes um mecanismo pode ser analisado 
utilizando um enfoque bidimensional, o que reduz o mecanismo a 
um plano.
Em mecanismos mais complexos, é necessário utilizar uma 
análise espacial. Um exemplo disto é uma rótula esférica, a qual 
pode realizar rotações tridimensionais.
A análise de um mecanismo segue a seguinte ordem:
•Análise de posição
•Análise de velocidade
•Análise de aceleração
•Análise dinâmica
•Análise de esforços
Conceitos Básicos
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Cinemática: 
Estudo do movimento de mecanismos sem 
referência às forças que agem no sistema.
Dinâmica: 
Estudo do movimento de corpos individuais e 
mecanismos sobre a influência de forças e torques.
Conceitos Básicos
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Barra (Link): 
É um dos corpos rígidos ou membros que fazem parte da 
cadeia cinemática.
•Partes de máquinas típicas têm mudanças de dimensões
da ordem de um centésimo do comprimento da parte.
•Estrutura: 
É a barra fixa ou estacionária em um mecanismo.
•Quando não há barra fixa, deve-se considerar uma fixa e
determinar o movimento das outras relativas a esta.
Exemplo: bloco do motor é considerado fixo, apesar do
carro estar se movendo.
Definições
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Juntas ou par cinemático: as conexões entre links que
permitem movimentos relativos restritos.
Definições
Rotativa
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 É necessário definir os vários tipos de 
movimento produzidos por mecanismos;
 Os tipos de movimento são:
– Movimento Plano;
– Movimento Helicoidal;
– Movimento Esférico;
– Movimento Espacial.
Tipos de Movimento
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Translação: 
Retilínea – trajetória de retas paralelas. 
Curvilínea – trajetórias dos pontos são curvas idênticas 
paralelas a um plano fixo.
Rotação: 
Permanece a uma distância constante de um eixo fixo.
Composto 
Combinação de rotação e translação.
Movimentos no Plano
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Ciclo, Período e Fase do Movimento
 Ciclo: Quando as peças de um mecanismo 
tiverem passado por todas as posições e 
retornado à mesma posição original;
 Período: tempo necessário para completar um 
ciclo;
 Fase: As posições relativas de um mecanismo 
em um determinado instante de um ciclo.
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2
3
4
Mecanismos de quatro barras
 São de cadeia fechada. Compostos por 4 segmentos onde as 
juntas são de primeira ordem e só permitem uma rotação;
 Podem apresentar três formas:
– Espacial
– Esférica
– Plana
• 1: suporte, estacionária;
• 2: manivela, acionadora que 
pode girar ou oscilar;
• 4: balancim, oscila para os 
dois movimentos da peça 2
• 3: elemento intermediário que 
transmite movimento.
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União entre elementos
Os movimentos dependem diretamente da 
mobilidade da peça analisada que está 
relacionada com o tipo de junta que liga os 
membros adjacentes.
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União entre elementos
 Membros ou peças: 
– É um corpo rígido que tem dois ou mais pares de 
elementos, articulados a outros corpos para 
transmitir força ou movimento;
– possuem pontos ou nós que fazem a ligação 
entre dois ou mais corpos;
– Podem ser classificados de acordo com o número 
de nós que possuem.
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 Classificação dos membros:
– Binário: corpo que possui dois nós;
– Ternário: corpo que possui três nós;
– Quaternário: corpo que possui quatro nós.
União entre elementos
Articulações 
Múltiplas(Biela)
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 Juntas ou Par Cinético
– Quando os membros estão unidos, o ponto de 
união é chamado de junta ou par cinético.
– Podem ser classificados:
 Pelo tipo de contato entre os corpos
 Pelo tipo de fechamento físico da junta
 Pelo número de corpos unidos (ordem da junta)
 Pelo número de graus de liberdade
União entre elementos
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 Classificação dos pares cinéticos
– Pelo tipo de contato entre os corpos: 
 Pares Superiores – contato feito por ponto 
ou linha. Ex.: rolamento de esferas, dentes 
de engrenagens em contato.
 Pares Inferiores – Contato é feito através 
de uma superfície (área). 
– Par rotativo (somente rotação) Ex.: 
eixo/mancal
– Par deslizante (somente deslizamento) Ex.: 
pistão/cilindro
União entre elementos
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 Pelo tipo de fechamento físico da junta
– Ligação por força
– Ligação por forma
União entre elementos
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 Pelo número de corpos unidos (ordem da junta)
Ordem da junta = (número de elementos unidos 
pela junta) - 1
União entre elementos
OJ = 2 – 1 = 1
Junta de primeira ordem OJ = 3 – 1 = 2
Junta de segunda ordem
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 Pelo o número de graus de liberdade
– Classificados como tendo 1, 2, 3 ou mais graus 
de liberdade
União entre elementos
1 grau (1GDL)
2 graus (2 GDL)
3 graus (3 GDL)
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 Cadeia cinemática: É uma coleção de peças 
ligadas por pares cinemáticos inferiores ou 
superiores. 
 As cadeias cinemáticas podem ser 
classificadas em:
– Simples / Composta
– Aberta / Fechada
– Restrita / Livre
União entre elementos
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 A cadeia cinemática simples é formada apenas 
por pares de elementos binários. Já a cadeia 
cinemática composta é formada por pares de 
elementos de maior ordem
 A cadeia cinemática é considerada aberta
quando um par de elementos está incompleto. 
De forma similar é considerada fechada
quando todos os pares de elementos estão 
completos.
 Uma cadeia cinemática é considerada restrita
quando o movimento relativo entre as peças é 
sempre o mesmo. Uma cadeia é considerada 
livre quando o movimento depende apenas de 
atrito entre as articulações.
União entre elementos
Aberta
Fechada
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Transmissão de Movimento
Pode-se transmitir movimento de três maneiras: 
(a) contato direto entre dois corpos, tal como entre 
um excêntrico e um seguidor ou entre duas 
engrenagens, 
(b) através de um elemento rígido intermediário ou 
uma biela 
(c) por uma ligação flexível, como uma correia ou 
uma corrente.
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 Pode-se determinar a razão de velocidades 
angulares para o caso de dois corpos em 
contato.
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Transmissão de Movimento