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AULA 02 - FUNDAMENTOS DA CINEMÁTICA E ANÁLISE DE POSIÇÃO Dinâmicas das Máquinas Plano de Aula 2.7. Paradoxos; 2.8. Isômeros; 2.9. Transformação de Mecanismos; 2.10. Movimento Intermitente; 2.11. Inversão; 2.12. A condição de Grashof; 3. Análise de Posições; 3.1. Sistema de Coordenadas; 3.2. Posição e Deslocamento; 3.3. Translação, Rotação e Movimento Complexo; Paradoxos • O Critério de Gruebler não inclui a análise de comprimento e de forma dos Elos. • Assim pode nos levar a um resultado enganoso, tendo em vista as configurações Geométricas únicas Prova: 𝑀 = 3 𝐿 − 1 − 2𝐽1 − 𝐽2 Dados: 𝐿 = 5 𝐽1 = 6 𝐽2 = 0 𝑀 = 3 5 − 1 − 2 ∗ 6 − 0 𝑀 = 0 Paradoxos de Gruebler são mecanismos que não obedecem a equação de Gruebler. Isômeros • Vem do grego e significa ter partes iguais. Transformação de Mecanismos • Técnicas ou Regras de Transformação: Transformação pela Primeira Regra Transformação pela Quarta Regra Pela Regra 4 – O Came Seguidor. Junta Completa Junta Completa Regra 5 e 6 Movimento Intermitente • O Movimento Intermitente – é uma sequência de movimentos e tempos de espera. • Tempo de Espera – é o período no qual o elo de saída se mantém em estado estacionário, enquanto o elo de entrada continua se movendo. • Exemplos a Seguir... • Mecanismo de Genebra; • Catraca e Lingueta; • Mecanismo Linear de Genebra. Mecanismo de Genebra Mecanismo Catraca Inversão • Uma INVERSÃO é criada pelo fato de aterrar um elo diferente na cadeia cinemática. • O número de inversões é proporcional ao número de elos existentes no mecanismo. A Condição de Grashof • Prevê a condição de rotação ou rotatividade de inversões do mecanismo de quatro barras com base apenas no comprimento dos elos. • Onde: • S = Comprimento do elo menor; • L = Comprimento do elo maior; • P = Comprimento do elo remanescente; • Q = Comprimento do outro elo remanescente. • 𝑺 + 𝑳 ≤ 𝑷 + 𝑸 , atende à condição de Grashof. Os Movimentos para a Classe I • S+L<P+Q. • Atende a condição de Grashof. • Fixe qualquer elo adjacente ao menos e terá a manivela seguidor, em que o menor elo girará totalmente e o elo fixado irá oscilar; • Fixe o menor elo e terá a dupla manivela, na qual ambos os elos fixados girarão totalmente de acordo com o acoplador. • Fixe o elo oposto ao menor e terá a duplo seguidor de Grashof, na qual ambos os elos fixados oscilarão e apenas o acoplador girará totalmente. Todas as Inversões do Mecanismos de 4 Barras de Grashof Os Movimentos para a Classe II • S+L>P+Q • Não atende a condição de Grashof • Todas as inversões serão triplos seguidores, na quais nenhum elo conseguirá girar totalmente. Todas as Inversões do Mecanismos de 4 Barras de Não Grashof – Triplo Seguidor Os Movimentos para a Classe III • S+L=P+Q • Caso especial de Grashof • Todas as inversões serão dupla manivela ou manivela seguidor, mas terão dois pontos de mudanças para cada revolução da manivela de entrada quando os elos ficarem colineares, classificada como Configuração Incerta. Algumas das formas de Montagem do caso Especial de Grashof. Mecanismos Grashof Montagens Com Mais de Quatro Barras • Mecanismo de Cinco Barras Engrenados. Meia Junta Mecanismo de Seis Barras • Muitas Montagens podem ser projetadas por meio de múltiplas combinações de Blocos de cadeias de que ficam mais complexas. Considerações Práticas (Leitura) • Juntas Pinadas; • Juntas Deslizantes; • Juntas Cilíndricas; • Mancais; • Guias Comerciais; • Motores Elétricos; • Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos. ANÁLISE DE POSIÇÕES Dinâmicas das Máquinas Sistemas de Coordenada. • O Engenheiro define o Sistema de Coordenadas; • Sistema de coordenadas: • Global ou Absoluto: Ligado a mãe terra; • Local: Ligado ao Global. • Sistema de Referência Inercial: Sistema que não tem aceleração. • Ângulos anti-horários são positivos – regra da mão direita. • SCLNR – Descrito por x,y – Sistema de coordenadas local não rotacional – Junta Pinada; • SCLR – Descrito por x`,y` – Sistema de coordenadas local rotacional. Posição • A Posição de um ponto no plano pode ser definida por meio de um vetor de posição. • A escolha dos Eixos de Referência é arbitrária. Posição e Deslocamento. • Deslocamento: distância em linha reta entre a posição inicial e a final do ponto que se moveu no sistema de referência. Deslocamento pode ser diferente do Caminho. Trajeto Trajetória RA = Vetor Absoluto, assumido como Estacionário. ou RBA = Posição Relativa ou Posição Aparente Diferença de Posição Posição Relativa ou Aparente Deslocamento de um corpo Posições de dois corpos Diferença de Posição e Posição Relativa Translação, Rotação e Movimento Complexo PONTO DE VISTA VETORIAL RB’A=RB’B TRANSLAÇÃO: Todos os pontos do corpo têm o mesmo deslocamento. RB’B=RB’A-RBA Rotação: Diferentes pontos do corpo suportam diferentes deslocamentos, portanto, há uma diferença de deslocamento entre quaisquer dois pontos escolhidos. Deslocamento do Ponto B (Vetor Azul): Deslocamento do Ponto B referida à origem A: Movimento complexo: é a soma dos componentes da translação com os da rotação. Teoremas Teorema de Euler O deslocamento geral de um corpo rígido com um ponto fixo é a rotação relacionada a algum eixo. Teorema de Chasles Qualquer deslocamento de um corpo rígido é equivalente à soma da translação de qualquer ponto naquele corpo com rotação sobre um eixo por meio desse ponto. Exercícios • Propostos: 2-20; 2-22; • Questionário: 1. Quais os sistemas de coordenadas usados em projetos dinâmicos de máquinas? 2. Distância e Deslocamento possuem a mesma de definição? Porque? 3. O que diz os teoremas de Chasles e Euler? Respostas dos Exercícios Propostos • 2-20 – a. 3; b. 2; • 2-22 – a. Não Grashof, Tipo 5 - sss1; b. Grashof, Tipo 2 GMSS; c. Caso especial de Grashof, Tipo 13 – c2x. Referência Bibliográfica • NORTON, R. L.. Cinemática e Dinâmica dos Mecanismos. Porto Alegre. McGraw-Hill Bookman. 2010.