Mecanismos: Objetivos

Mecanismos Objetivos
Nesta disciplina iremos explorar tópicos de cinemática de máquinas, no que diz respeito à síntese de mecanismos, de modo a executar movimentos desejados e tarefas;


Esses tópicos são fundamentais para o estudo de um assunto mais amplo: projeto de máquinas;


Começaremos com definições minuciosas dos termos que serão utilizados nesses tópicos.

Mecanismos Objetivos
Um dos objetivos principais da cinemática é criar (projetar) movimentos desejados de elementos mecânicos e então calcular as posições, velocidades e acelerações que esses movimentos irão gerar nos respectivos componentes.

Mecanismos Cinemática e Cinética


Cinemática: Estudo do movimento, desconsiderando as forças que o causaram
Cinética:

Estudo das forças de sistemas em movimento

Mecanismos Cinemática e Cinética
Esses dois conceitos não são fisicamente separáveis. Nós os separamos arbitrariamente por razões didáticas no estudo da engenharia.


Também é válido, na prática do projeto de engenharia, primeiramente considerar o movimento desejado e suas consequências e só depois investigar as forças relacionadas a esse movimento.


O aluno deve perceber que a divisão entre cinemática e cinética é arbitrária e muito utilizada por conveniência.

Mecanismos Máquinas e Mecanismos
Um mecanismo é um dispositivo que transforma um movimento qualquer em um padrão desejado e geralmente desenvolve forças de baixa intensidade e transmite pouca potência.
Define-se o mecanismo como “um meio de transmitir, controlar ou limitar um movimento relativo”.


Uma máquina, em geral, contém mecanismos que são projetados para fornecer forças significativas e transmitir potências significativas.

Mecanismos Exemplos de Máquinas e Mecanismos
Alguns exemplos de mecanismos comuns são: o apontador de lápis, o obturador de máquina fotográfica, o relógio analógico, a cadeira dobrável, o suporte de lâmpada ajustável, o guarda-chuva.


Alguns exemplos de máquinas que possuem movimento similar aos mecanismos citados acima são: o liquidificador, a porta de um cofre de banco, o câmbio de um automóvel, o trator, o robô e o brinquedo de parque de diversões.

Mecanismos Exemplos de Máquinas e Mecanismos


Não há uma divisão correta do que é um mecanismo e do que é uma máquina.
Se as forças ou o nível de energia do aparelho são significativos, ele é considerado uma máquina; se não, ele é considerado um mecanismo.

Mecanismos Definições
Uma definição útil de mecanismo é um sistema de elementos unidos e organizados para transmitir movimento de uma maneira predeterminada.


A mesma afirmação é empregada para uma definição de máquina adicionando os termos e energia após a palavra movimento.

Mecanismos Definições


Mecanismos, se pouco carregados e com baixas velocidades de funcionamento, podem ser tratados estritamente como dispositivos cinemáticos; em outras palavras, eles podem ser analisados cinematicamente, desprezandose as forças.

Mecanismos Breve História da Cinemática
Máquinas e mecanismos vêm sendo criados pelas pessoas desde os primórdios da história.
Os antigos egípcios inventaram máquinas para que a construção de pirâmides e outros monumentos fosse possível. Apesar de as rodas e polias (em um eixo) não serem conhecidas pelos antigos egípcios, eles fizeram uso da alavanca, do plano inclinado (ou cunha) e provavelmente de roletes.
A origem da roda e da polia não é conhecida. Há indícios de que a primeira aparição tenha sido na Mesopotâmia, entre 3000 e 4000 a.C.

Mecanismos Breve História da Cinemática
James Watt (1736-1819) provavelmente merece o título de primeiro estudioso da cinemática pela criação de mecanismos que proporcionavam movimento em linha reta para guiar os pistões de longo curso nos novos motores a vapor.

Mecanismos Breve História da Cinemática
Euler apresentou um tratamento analítico de mecanismos na publicação Mechanica Sive Motus Scienta Analytice Exposita (1736-1742), que incluiu o conceito de que o movimento plano é composto de dois diferentes componentes, nomeados translação de um ponto e rotação de um corpo em torno deste ponto.

Mecanismos Aplicações de Cinemática
Um dos primeiros passos para resolver qualquer problema de projeto de máquinas é definir a configuração cinemática necessária para fornecer os movimentos desejados.
Em geral, a análise de forças e tensões não pode ser feita até que questões sobre cinemática sejam solucionadas.


Nossa disciplina contém modelos de dispositivos cinemáticos como mecanismos de barras, cames e engrenagens.

Mecanismos Aplicações de Cinemática
Qualquer máquina ou aparelho que se mova contém um ou mais elementos cinemáticos como conexões, cames, engrenagens, correias ou correntes.
A bicicleta, por exemplo, é um sistema cinemático que contém uma transmissão por corrente que fornece a multiplicação do torque e sistemas simples de freio a cabo.

Mecanismos Aplicações de Cinemática
Um automóvel apresenta muito mais exemplos de dispositivos cinemáticos.
Os sistemas de direção, suspensão e motor a pistão contêm conexões; as válvulas do motor são abertas por sistemas de cames; e a transmissão possui um grande número de engrenagens.
Até mesmo os limpadores de para-brisa são movidos por mecanismos de barras.

Mecanismos Aplicações de Cinemática
A Figura abaixo mostra um mecanismo espacial usado para controlar o movimento da roda traseira de um veículo moderno sobre buracos.
A retroescavadeira, hidráulico.

é um mecanismo de barras movido por um cilindro

Mecanismos Unidades
O único sistema de unidades usado neste livro será o SI. A Tabela abaixo mostra algumas das variáveis usadas neste curso e suas respectivas unidades. Note que os cálculos devem ser expressos em unidades “puras”.


O estudante deve sempre ter o cuidado de checar se as unidades usadas em qualquer equação apresentada na solução de um problema estão corretas, seja durante o período acadêmico, seja na vida profissional.

Mecanismos Unidades


Se escrita corretamente, a equação deve anular todas as unidades em cada lado do sinal de igualdade. Caso contrário, você pode estar certo de que estará incorreto.


Infelizmente, o balanço das unidades em uma equação nem sempre indica que tenha sido feita de maneira correta, podendo ser cometidos outros tipos de erro. Confira sempre os resultados mais de uma vez. Isso pode salvar uma vida!

Mecanismos Unidades