Biela Manivela

Conceitos e definições de Mecanismos

Mecanismo é um conjunto de corpos rígidos de tal modo interligados que o movimento de um provoque o movimento dos restantes. Quando há uma fonte de energia associada aos elementos em movimento relativo, trata-se de uma máquina.

Quando não há especificado, dentre os elementos, qual é a base (frame) ou elemento fixo do sistema, esse sistema recebe o nome de cadeia cinemática. Uma vez definidos um ou mais elementos fixos, o sistema recebe o nome de mecanismo. Em outras palavras, em um mecanismo pelo menos um dos elementos deve ser o elemento fixo.

Além disso, para um mecanismo ser considerado útil, é ainda necessário que o mesmo possa produzir um movimento próprio, de forma que o projeto seja capaz de desempenhar a tarefa para o qual o mecanismo foi designado. A função de uma junta ou conexão é definir o movimento relativo entre os elementos acoplados.

Cinemática: estudo do movimento independentemente das forças que o originaram. São estudados, por exemplo, posição, geometria, deslocamento, rotação,velocidade e aceleração.

Pares cinemáticos são as conexões ou juntas entre as barras ou elementos de um sistema que transmite movimento de uma entrada para uma saída (pode ser de um mecanismo ou de uma cadeia cinemática). Pares cinemáticos podem ser de 2 tipos:

1)Pares inferiores (lower pairs): correspondem àqueles em que ocorre contato entre a área ou superfície de seus elementos. Exemplo: porca e parafuso, manivela-cursor, junta universal. Um sistema articulado (4 barras, por exemplo) é conectado somente por pares inferiores.

2)Pares superiores (higher pairs): o contato ocorre entre pontos ou entre uma linha. Exemplos de pares superiores: par de engrenagens, uma roda rolando e/ou escorregando sobre uma superfície e um came em contato com seu seguidor.

A seguir, a Figura 1 mostra os 6 pares cinemáticos (ou conexões) inferiores:

Mecanismos de Quatro Barras - A Condição de Grashof

A figura abaixo mostra um mecanismo de quatro barras de junta pinada. A junta pinada possibilita o movimento de rotação entre as barras e é classificada como uma junta completa. Existem outras variações do mecanismo de quatro barras, como a biela-manivela que tem uma junta de translação e o mecanismo de came-seguidor que é caracterizado pela variação do comprimento da terceira barra e possui uma meia junta.

A condição de Grashof é uma relação que determina a condição de rotação do mecanismo de quatro barras com base apenas nos comprimentos dos elos.

Se a condição acima for satisfeita, pelo menos um dos elos é capaz de fazer uma revolução completa em torno do elo de referência.

Caso 1: S + L < P + Q

Fixando qualquer elo adjacente ao menor, temos um mecanismo de Manivela-Seguidor

Manivela-Seguidor

Se o elo fixor for o menor, temos um mecanismo de Dupla-Manivela