Relatório de Mecanismos Articulados

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ Curso de Engenharia Mecânica Disciplina de Mecanismos 1º Semestre 2013

Relatório nº 1

Mecanismos Articulados

Turma: A
Turno: Manhã

CURITIBA

04/04/2013

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Mecanismos Articulados

Relatório realizado referente a nota parcial do curso de Mecanismos, do curso de Engenharia Mecânica sob orientação do Professor Dr. Nilson Barbieri da Pontifícia Universidade Católica do Paraná.

CURITIBA

04/04/2013

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1. Introdução

Mecanismos definem-se como o ramo de projetos de máquinas relacionado ao estudo cinemático de sistemas articulados, excêntricos, engrenagens e trens de engrenagens.

O projeto cinemático redundante deste estudo baseia-se no posto de vista do movimento. Esses movimentos foram estudados em quatro mecanismos articulados, sendo eles: Cursor-manivela, Scott-Russell (Traçador de Linha Reta), Slotted Link (Garfo Escocês) e Crank and Slotted Lever Quick Return Motion (Mecanismo de Retorno Rápido).

Os tipos de movimento dos mecanismos são:

- Translação: Uma reta definida por dois pontos do corpo fica sempre paralela a si mesma. Existem dois tipos de translação:

a) Translação Retilínea: Todos os pontos do corpo têm como trajetórias retas paralelas. Quando o corpo se movimenta desta forma, ora para frente, ora para trás.

b) Translação Curvilínea: As trajetórias descritas pelos pontos são linhas curvas paralelas entre si.

        - Rotação: Movimento de Rotação: Se cada ponto de um corpo rígido, realizando movimento plano, permanece a distancia constante de um eixo fixo normal ao plano de movimento, este será de rotação.

        - Movimento Geral: Pode ser analisado como sendo a soma de uma translação e uma rotação.

        Neste trabalho usamos mecanismos articulados, o qual sempre possui uma peça fixa, sendo suporte ou estacionário, manivela que é onde começa o movimento, uma biela a qual é o corpo intermediário que transmite movimento da manivela para o cursor, onde realizara alguma função desejada.

1. Objetivos

Este relatório teve como objetivo deduzir equações teóricas de deslocamento para cada sistema articulado, de modo que possam comparar com deslocamentos medidos experimentalmente.

Comparou-se os resultados obtidos na teoria e na prática, as equações deduzidas serão ou não validadas, considerando uma margem de erro.

1. Materiais

Quatro bancadas de diferentes sistemas articulados: Cursor - Manivela, Traçador de Linha Reta, Garfo Escocês e Retorno Rápido;

Lapiseira com grafite 2,0 mm para marcação dos pontos;

Régua milimetrada;

Transferidor;

Folha sulfite no tamanho A3 para fazer a marcação dos pontos exigidos para este relatório;

Calculadora.

1. Métodos

1. Cursor – Manivela

O mecanismo de transformação de movimento cursor-manivela representado na Figura 1 é um mecanismo emblemático da engenharia mecânica provavelmente dos mais utilizados devido à sua simplicidade e versatilidade.

Usualmente associado à máquina a vapor de pistões, é ainda hoje muito utilizado em motores de combustão interna, compressores e outras máquinas.

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Figura 1. Sistema cursor-manivela: M representa a manivela,
B a biela e P o pistão.

Este sistema mecânico, representado esquematicamente na figura 2, o movimento retilíneo de vai-e-vem do pistão P (4) é convertido pela biela B (3) em movimento circular contínuo do ponto A, centro do punho da manivela M (2) com eixo de rotação O2.

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Figura 2. Representação Esquemática do

Mecanismo Cursor – Manivela.

Observações:

1 – Apoios fixos;

2 – Manivela;

3 – Biela;

4 – Cursor.

Para a realização das marcações deste mecanismo, foram feitos dois pontos iniciais com o mecanismo disposto na horizontal para que se pudesse obter o comprimento das peças, sendo estas, biela e manivela. Com a variação do movimento angular da manivela de 0° até 180°, foram feitas marcações na manivela e no cursor com um intervalo entre dez e vinte pontos. Após feitas as marcações, obtivemos o deslocamento do cursor  com a régua, o deslocamento angular com o transferidor, e adotamos a velocidade angular da manivela como sendo [pic 4]=3 rad/s para as equações de deslocamento, velocidade e aceleração do cursor:

1. Scott-Russell (Traçador de Linha Reta)

Para este mecanismo as marcações iniciais foram feitas horizontalmente (ϴ = 0°). Em seguida o movimento da manivela foi variado e marcamos seus respectivos pontos a medida que também foram marcados os pontos referentes ao cursor e ao movimento vertical, adotando a velocidade angular da manivela [pic 5]=4 rad/s para as equações.

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Figura 3. Mecanismo Scott – Russell.

1. Slotted Link (Garfo Escocês)

É constituído por quatro peças (apoio fixo, manivela, cursor e guia) que transformam movimento circular de uma alavanca em movimento retilíneo alternado de um eixo, gerando um movimento harmônico simples. Isso acontece, pois em torno do apoio fixo gira a manivela, que tem a peça 3 conectada em si. Devido a essa conexão a peça 3 acompanha o movimento circular da manivela, porém ela se desloca transversalmente. O cursor é ligado na peça 3 e o seu movimento é horizontal.

Para este mecanismo os pontos foram marcados a partir de uma das extremidades da barra horizontal, com a variação do movimento da manivela de 0° até 180° em incrementos de 10°. Após feitas estas marcações, obtivemos o deslocamento horizontal com o auxílio de uma régua milimetrada e consideramos a velocidade angular da manivela [pic 7]=5 rad/s para as equações.

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Figura 4. Mecanismo Slotted Link.

Observações:

1 – Apoios Fixos;

2 – Manivela;

3 – Cursor;

4 – Guia.

1. Crank and Slotted Lever Quick Return Motion (Mecanismo de Retorno Rápido)

Este mecanismo é utilizado em máquinas operatrizes para dar curso lento de corte e um curso rápido de retorno, para uma velocidade angular constante da manivela motriz. A razão entre os ângulos de descritos pela manivela motriz durante o curso de corte e o curso de retorno é denominado razão de tempos, esta por sua vez, deve ser maior do que a unidade e ter o maior valor possível para que haja retorno rápido da ferramenta de corte.