CONCEITOS BÁSICOS DE MECANISMOS

2. NOÇÕES BÁSICAS SOBRE MECANISMOS

Nos mecanismos, os componentes ou elementos susceptíveis de transmitir força e movimento são denominados ligações ou barras. Para que o movimento possa ser transmitido, finalidade básica de um mecanismo, os elementos devem ser ligados entre si. O conjunto das superfícies que estabelece o contato entre as diversas barras de um mecanismo designa-se junta cinemática ou par cinemático. Os diferentes tipos de componentes e de juntas cinemáticas que constituem os mecanismos serão objeto de estudo mais detalhado nas secções seguintes.

O título elucidativo, na figura 3 ilustra-se o mecanismo biela-manivela com corrediça, o qual é constituído por quatro elementos, o fixe1 (1), a manivela (2), a biela (3) e a corrediça (4), e que estão unidos por três juntas de rotação (R12, R23, R34) e uma junta de translação (T14).

Fig.3 Mecanismo Biela-manivela com corrediça 3 TIPOS DE LIGAÇÕES:

Fig. 4 Tipos de Ligações

Num mecanismo, o elemento que recebe o movimento que se pretende transmitir ou transformar designa-se órgão (ou elemento) motor. Ao elemento que recebe o movimento que se pretende utilizar chama-se órgão (ou elemento) movido ou seguidor. As barras que rodam ou oscilam em torno de um eixo fixo denominam-se manivelas, e as barras que fazem a ligação entre duas manivelas ou entre uma manivela e uma corrediça chamam-se bielas.

Os mecanismos podem ser classificados como abertos (Fig. 5b) ou fechados (Fig. 5a). Num mecanismo fechado, o movimento dos seus elementos depende diretamente do movimento de outros elementos. Ao passo que num mecanismo aberto, o movimento fixe ou bloco, que é o corpo que está rigidamente ligado à estrutura, é, em geral, referencidado com o número 1.

dos seus elementos pode não ter como consequência o movimento dos demais elementos

Fig. 5 Mecanismos: (a) quatro barras e (b)came-seguidor.

Quando num mecanismo se liberta a barra inicialmente fixa e, por outro lado, se fixa uma barra anteriormente livre, diz-se que o mecanismo foi invertido. A inversão de um mecanismo não altera o movimento relativo entre as barras, mas modifica o movimento absoluto de cada uma das barras relativamente a um referencial fixo.

Assim, por exemplo, o mecanismo de quatro barras, pelo fato de ter quatro elementos significa que há três inversões possíveis, correspondentes à fixação das barras 2, 3 e 4. A Fig. 6 mostra as inversões do mecanismo de quatro barras.

Fig. 6 Inversão do mecanismo de quatro barras: (a) Sistema de manivela barra oscilante; (b) Sistema de dupla manivela; (c) Sistema de manivela barra oscilante; (d) Sistema duplamente oscilante.

4 TIPOS DE MOVIMENTO

No atinente ao estudo dos mecanismos, torna-se importante e necessário distinguir os diferentes tipos de movimento descritos pelos seus elementos constituintes.

Fig. 7 Tipos de movimentos possíveis.

No movimento plano ou bidimensional, todos os pontos de um dado corpo em movimento descrevem trajetória no mesmo plano ou em planos paralelos, isto é, no movimento plano, todos os pontos de um corpo ou mecanismo permanecem a uma distância constante relativamente a um plano de referência.

O movimento é rotação quando todos os pontos descrevem trajetória circulares em torno de uma reta perpendicular ao plano de rotação, designada eixo de rotação. No movimento de rotação, todos os pontos de um corpo permanecem a uma distância constante em relação ao eixo de rotação. Quando a rotação é alternada dentro de uma certa amplitude limite, o movimento de rotação é denominado oscilante. A fig. 8 mostra o mecanismo de quatro barras em que a barra 2 descreve movimento de rotação em torno de um eixo imaginário que passa pelo ponto A, enquanto que a barra 4 oscila em torno de D, entre as posições limite C’ e C’’. Este mecanismo é, por isso, chamado mecanismo de manivela e barra oscilante.

Fig. 8 Quadrilátero articulado: movimento plano de rotação e oscilante.

O movimento plano é de translação quando todos os pontos descrevem trajetória paralelas de tal modo que as linhas que unem dois quaisquer pontos de um corpo permanecem sempre paralelas relativamente à posição inicial. Quando os pontos de uma barra descrevem trajetória retas e paralelas entre si, diz-se que o movimento é de translação retilínea (fig. 9).

Fig. 9 Mecanismo biela-manivela: movimento de translação retilínea.

No movimento de translação, quando os pontos de uma barra descrevem trajetória curvas e paralelas entre si, diz-se que o movimento realizado é de translação curvilínea. O movimento de barra 4 do quadrilátero articulado de fig. 10 exemplifica este tipo de movimento, cujo raio de curvatura é R.

Fig. 10 Quadrilátero articulado: movimento de translação curvilíneo

O movimento plano designa-se geral ou misto quando nele co-existem as propriedades dos movimentos de rotação e de translação (Fig. 1). Nestes casos, o movimento pode ser decomposto como a soma de uma rotação e uma translação, traduzindo a lei de Chasles.

Fig. 1 Movimento plano geral ou misto.

Quanto ao movimento espacial ou tridimensional, há dois tipos básicos de movimento a considerar, o movimento esférico e o movimento helicoidal. No primeiro caso, cada ponto de uma barra que descreve movimento esférico mantém-se a uma distância constante de um ponto fixo, como é o caso do movimento descrito pela barra 3 do mecanismo representado na fig.12a. No movimento helicoidal, os pontos de uma barra movem-se com rotação em torno de um eixo fixo e com