Mecanismos - Fundamentos: Análise Estática, Dinâmica e Cinemática

SEM 104 Mecanismos Prof Rodrigo Nicoletti Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Engenharia Mecânica AULA 2 Fundamentos Por que estudar Mecanismos forças estáticas e dinâmicas ANÁLISE ESTÁTICA E DINÂMICA movimento sem forças ANÁLISE CINEMÁTICA tensões e deformações ANÁLISE DE TENSÕES dimensionamento dos componentes PROJETO Máquina Mecanismo Conjunto de peças conectadas por juntas onde o movimento de umas das peças encadeia o movimento das demais Sistema de elementos e mecanismos montados para executar uma determinada função atividade O que é um Mecanismo Bicicleta máquina mecanismo mecanismo mecanismo mecanismo Objetivo obter um movimento de saída desejado a partir de um movimento de entrada conhecido Tipos de Mecanismos Tipos de Mecanismos 3 Barras Tipos de Mecanismos 4 Barras Tipos de Mecanismos n Barras Tipos de Mecanismos BielaManivela Tipos de Mecanismos Engrenagens Tipos de Mecanismos Cames Análise X Síntese Análise X Síntese Dado um mecanismo Dimensões conhecidas Movimento ou trajetória desconhecida Movimento ou trajetória conhecida Dimensões desconhecidas Análise Síntese Responde a questão Qual é o movimento deste mecanismo Responde a questão Qual é o mecanismo que faz este movimento Fundamentos de Cinemática de Mecanismos Graus de Liberdade Graus de Liberdade Mobilidade Número de parâmetros independentes que são necessários para definir a posição de um sistema no espaço em qualquer instante de tempo Plano 3 GDLs x y Espaço 6 GDLs x y z x y z Tipos de Movimento Translação Pura Todos os pontos do corpo descrevem trajetórias paralelas Rotação Pura Um ponto do corpo permanece parado centro de rotação enquanto os demais pontos descrevem trajetórias circulares em relação a este ponto parado Movimento Conjugado Combinação simultânea dos movimentos de translação e rotação Componentes Básicos LINKS Corpos considerados rígidos com no mínimo dois nós por onde poderão se conectar a outros links Componentes Básicos JUNTAS Conexão entre dois ou mais links através dos nós que permite movimento relativo entre os links conectados Pino Prismática Cilíndrica Esférica Planar Juntas Básicas 1 GDL 2 GDLs 3 GDLs Número de GDLs do Mecanismo Equação de Gruebler M 3L 2J 3G M 3 L 1 2J pois G 1 sempre L número de links J número de juntas G número de links fixos Modificação de Kutzbach M 3 L 1 2J1 J2 L número de links J1 número de juntas de 1 GDL pino prismática J2 número de meiajuntas contato Obs juntas múltiplas contam o número de links conectados menos um e entram na categoria J1 Número de GDLs do Mecanismo L 4 J1 4 J2 0 M 1 GDL L 8 J1 10 J2 0 M 1 GDL junta múltipla J1 3 Número de GDLs do Mecanismo L 8 J1 10 J2 0 M 1 GDL L 5 J1 5 J2 0 M 2 GDL Número de GDLs do Mecanismo L 6 J1 7 J2 1 M 0 GDL L 4 J1 3 J2 0 M 3 GDL Número de GDLs do Mecanismo junta cilíndrica J2 junta rotacional pino J1 dedo junta rotacional pino J1 punho junta esférica J3 o J3 x x x xx J2 o o o o o o o o o o J1 L 17 J1 10 J2 5 J3 1 M 23 GDLs Mecanismos X Estruturas M 0 MECANISMO M 0 ESTRUTURA sistema estaticamente determinado M 0 ESTRUTURA HIPERESTÁTICA Paradoxos L 9 J1 12 J2 0 M 0 GDL L 5 J1 6 J2 0 M 0 GDL M 0 GDL Dúvidas Utilize o FÓRUM no eDisciplinas edisciplinasuspbr Tarefa Utilize o MatlabOctave para determinar a trajetória da ponta do robô ponto 2 sabendo que a rotação dos motores nas juntas é dada por 𝜃1 sin 2𝜋𝑡 𝜃2 cos 2𝜋𝑡 Considere 𝐿 02 𝑚 e 0 𝑡 1 s Robôs são mecanismos com CADEIA CINEMÁTICA ABERTA no de links no de atuadores DICA encontre as equações que definem as coordenadas do ponto 2 antes de ir para o MatlabOctave