Análise Cinemática e Dinâmica de um Mecanismo

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Universidade de Caxias do Sul

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia - CCET

Departamento de Engenharia Mecânica

Curso de Engenharia Mecânica

Análise Cinemática e Dinâmica de um Mecanismo

Cursor Manivela

                         

                                                                     

Caxias do Sul, Junho de 2014.

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Universidade de Caxias do Sul

Centro de Ciências Exatas e Tecnologia - CCET

Departamento de Engenharia Mecânica

Curso de Engenharia Mecânica

Análise Cinemática e Dinâmica de um Mecanismo

Cursor Manivela

Trabalho apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina de Sistema Articulados. Prof. Adelair Lino Colombo.

Caxias do Sul, Junho 2014.

SUMÁRIO

1        INTRODUÇÃO        4

2 DADOS DO MECANISMO        5

2.1 Desenvolvimento das Equações pelo Processo Analítico (simplificado)        6

2.1.1 Análise Cinemática        6

2.2 Análise Dinâmica        8

3        GRÁFICOS        15

4 ANÁLISE DO EFEITO DA MUDANÇA DP RARIO DE R2 E R3        18

4.1 Esquematizações do PMS, PMI do mecanismo e trajetórias        19

5 CONCLUSÕES        22

6 BIBLIOGRAFIA        23

1. INTRODUÇÃO

O mecanismo de biela-manivela é um mecanismo que transforma o movimento circular em um movimento de translação, ou vice-versa. Utilizado principalmente para a industria automotiva, onde exemplo mais comum é o motor de combustão interna onde o movimento linear dos pistões é transmitido ao virabrequim e torna-se movimento circular. Existem outras aplicações deste tipo de mecanismo, como por exemplo, mecanismo de acionamento das rodas de um trem, prensas excêntricas e compressores de ar.        

        Na ilustração abaixo podemos verificar os principais componentes que compõe o sistema biela-manivela, descrevendo o funcionamento de um motor ciclo Otto.

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 Estrutura: É o bloco do motor, é conectado ao volante que acumula a energia mecânica do sistema e é considerado um elemento fixo.

 Manivela: Braço que gira ou oscila em torno de um eixo, produzindo o torque através da força transmitida pela biela;

 Biela: Elemento de união entre pistão e manivela, transformando o movimento linear alternativo do êmbolo em movimento de rotação do eixo árvore de manivelas;

Pistão: Recebe a força exercida pela pressão dos gases, transformando a pressão gerada pela combustão da mistura em força que é transmitida à biela;

2 DADOS DO MECANISMO

 

    Aplicação do mecanismo Cursor Manivela em Motor de combustão interna 4 tempos.

Este apresenta os seguintes dados:

Item	Valor
R2	55 mm
R3	168 mm
[pic 4]	40 mm
Rotação	3000 rpm
m3	1,200 Kg
Ø êmbolo	95 mm
m4	1,040 Kg

Tabela 1 - Principais medidas dos componentes do motor.

Pressão de combustão versus ângulo da árvore de manivela:

Ângulo [º]	P[(Kgf/cm2]
0	52
5	72
8	73
10	72
15	63
20	52
30	35
40	23
50	15
60	10
70	8
80	6
100	4
120	3,5
140	3
160	2,5
180	2
240	1,5
270 a 540	1
630	1,5
640	2
680	10
700	28
720	52

Tabela 2 – Pressão de combustão versus ângulo da árvore de manivela.