MECANISMOS Aula 02 - Capítulo 2 WM 2D e Critério de Grasdddd

7/26/2019 MECANISMOS Aula 02 - Captulo 2 WM 2D e Critrio de Grasdddd

1/20

2. CONSTRUO DE MODELOS COMPUTACIONAIS DEMECANISMOS USANDO O SOFTWARE WORKING MODEL

Existe uma variedade de softwaresque podem ser utilizados na anlise

de mecanismos. Dentre estes podemos destacar o MATLAB e o

.

O MATLAB, apresenta um grande nmero de funes incorporadas.Possui uma lin ua em de ro rama o relativamente sim les,

possibilitando a elaborao de eficientes programas para anlise e

sntese de mecanismos.

,

mecanismos, o WORKING MODEL.

O WORKING MODEL 2D (WM2D) um softwarecapaz de modelar o

movimento de corpos rgidos, estes conectados por uma variedade de

juntas e restries, atuadores (motores, cilindros, engrenagens, etc.),

conectores (molas e amortecedores) e efeitos do ambiente, tais como:gravidade, viscosidade e foras eletromagnticas.

Como o seu nome sugere, este utilizado em mecanismos planos,

existindo tambm um verso ara roblemas em 3D.

1


2/20

A grande virtude deste programa est na facilidade com que se adicionam

,com os valores das grandezas cinemticas e dinmicas (velocidade,

rotao, fora, torque, etc.), s quais o sistema estar submetido. Na Figura

- .

2


3/20

,estas:

FILE, comumente encontrada em diversos programas, utilizada para

salvar, abrir, importar, exportar e impresso;

EDIT, janela utilizada para copiar, recortar, colar e duplicar elementos do,

WORD, nesta janela pode-se modificar o valor da acelerao da gravidade

local, resistncia do ar, foras eletromagnticas, sistema de unidades,

prec s o ec ma e pre er nc as gera s;

VIEW, janela utilizada para modificao de ferramentas de visualizao,

colocam-se linhas de grade (grid), ajuste do snap, opo de visualizao da

rgua, entre outras;

OBJECT, nesta janela altera-se a posio dos objetos, trazendo este para,

haver ou no coliso entre os mesmos e converso de categorias;

3


4/20

DEFINE, permite o controle de algumas grandezas, tais como, comprimento

de uma pea ou de um cilindro hidrulico, mdulo de uma fora, torque, etc.;

MEASURE, a janela responsvel pela medio das grandezas fsicas,

posio linear e angular, velocidade, acelerao, fora, torque, etc. Estes

valores podem ser visualizados atravs de painis indicadores epr nc pa men e por gr cos;

SCRIPT, janela com comandos para parar e execuo do programa, pausar

e reinicializar;

WINDOW e HELP, so janelas com as mesmas ferramentas dos demais

programas.

Na Tabela a seguir so feitos comentrios a respeito dos sub-menus

apresentados na tela principal do WORKING MODEL, juntamente com os

elementos que os compem.

4


5/20

5


6/20

A Figura a seguir mostra a execuo de um programa no WORKING

-.

escala na construo civil, a qual pode ser modelada como sendo ummecanismo com 3 graus de liberdade, pois as posies das peas que a

com em odem ser descritas a artir dos valores dos com rimentos dos

cilindros hidrulicos. Estas variveis de entrada so atribudas a partir dos

controladores indicados na figura.

6


7/20

A localizao e angulao de cada pea podem ser obtidas a partir da leitura

direta no sistema de coordenadas, localizado no canto inferior esquerdo da tela

rinci al a s a e a ter sido selecionada. A Fi ura baixo ilustra esta

afirmao.

7


8/20

Construindo um Modelo do Mecanismo 4-Barras no WM 2D

.

a) Abra o Working Model.

b) Clique na ferramenta Rectangle no menuObjetos.

criar o objeto retangular (body 1).

d) Selecione o objeto (clicando em cima) e tecle Ctrl-Kpara aparecer a janela. , . .

e) Selecione o objeto e cliqueCtrl-Ipara trazer a janelaProperties. Fornea a este

objeto a posio de x = 1 e y = 0. Isto colocar esta pea 2 com sua

extremidade esquerda na origem dos eixos cartesianos.

f) Clique na ferramentaMotor. Coloque o cursor na linha central da pea na suaextremidade esquerda (aparecer um X quando estiver posicionado

corretamente) e clique novamente. Um motor agora posicionado na

ex rem a e esquer a a pea .

g) Clique no Point element, mova o cursor na linha central da pea na sua

extremidade direita e clique novamente. Um elemento de ponto (junta pinada)

.

h) Selecione o objeto (pea). V ao menu Define, mova o cursor para New

Controle clique emwidth. Isto mostrar um controle para ajustar a largura da

pea 2

8

i) Sua rea de trabalho ter a aparncia similar mostrada a seguir.


9/20

9


10/20

2. Pea #3

a que na erramen a ec ang e.b) Clique e arraste para a rea de trabalho para criar a pea 3.

c)Selecione o objeto e tecle Ctrl-K para abrir a janelaGeometry. Nesta janela

fornea ao objeto a altura de 0.1 e uma largura de 3.

d) Clique na ferramentaPoint element, mova o cursor para linha central do

ob eto na sua extremidade es uerda e cli ue novamente. Re ita o

processo colocando um elemento de ponto na extremidade direita da pea.

Elementos de ponto (juntas pinadas) esto agora inseridos nas

extremidades esquerda e direita da pea 3.

e) Selecione o objeto (pea). V ao menu Define, mova o cursor paraNewControle clique emwidth. Isto mostrar um controle para ajustar a largura

da pea 3.

f) Selecione os elementos de pontos na extremidade direita da pea 2 e na

extremidade esquerda da pea 3 (Para fazer isso, primeiro clique no

elemento de onto na e a 2 e ento tecle em shifte cli ue no elementode ponto na pea 3). Clique na ferramenta Join. Objetos 2 e 3 estaro

unidos por uma junta pinada.

Sua rea de trabalho ter a a arncia similar mostrada a se uir.

10


11/20

11


12/20

3. Pea #4

a) Clique na ferramentaRectangle.

b) Clique e arraste para a rea de trabalho para criar a pea 4.c) Selecione o objeto e tecle Ctrl-K para abrir a janelaGeometry. Nesta janela fornea ao

objeto a altura de 0.1 e uma largura de 4.

que na erramen a o n e emen , mova o cursor para n a cen ra o o e o na sua

extremidade esquerda e clique novamente. Repita o processo colocando um elemento de

ponto na extremidade direita da pea. Elementos de ponto (juntas pinadas) esto agorainseridos nas extremidades es uerda e direita da e a 3.

e) Selecione o objeto (pea). V ao menuDefine, mova o cursor paraNew Controle clique

emwidth. Isto mostrar um controle para ajustar a largura da pea 4.

f Selecione os elementos de ontos na extremidade direita da e a 3 e na extremidade

esquerda da pea 4 (Para fazer isso, primeiro clique no elemento de ponto na pea 3 eento tecle em shifte clique no elemento de ponto na pea 4). Clique na ferramenta Join.

Objetos 3 e 4 estaro unidos por uma junta pinada.

g que na erramenta Point element e ento c que em a gum ugar na te a ranca

prximo posio (4,0) (a localizao exata no importante). Selecione este novo ponto,

clique no menuDefine, mova o cursor paraNew Controle clique emOffset. Isto produzir

-, .

para x = 4 e y = 0.

h) Selecione o elemento de ponto criado em (g) com o elemento de ponto na extremidade

direita da pea 4. Clique na ferramentaJoin. A pea 4 estar unida por uma junta pinada

12

pea fixa (ground).

i) Sua rea de trabalho ter a aparncia similar mostrada a seguir.


13/20

13


14/20

4. Tecle Ctrl-Apara selecionar todos os objetos na rea de trabalho. No

menu Object selecione Do No Collide. Isto permitir que as peasmovam-se na rea de trabalho sem colidirem umas com as outras e nem

com as juntas pinadas.

5.Voc est pronto para ver o quatro-barras em movimento . Clique no

botoRun e o motor na extremidade esquerda da pea 2 ir entrar emfuncionamento Clique no boto Stop para parar e no boto Reset para

trazer o mecanismo de volta para a posio inicial. Na posio inicial voc

pode ajustar os comprimentos das peas e da posio da junta pinada no

pea groun .

6. Pode-se variar a rotao do motor ao clicar-se duas vezes neste objeto

, -

de rotaao. As unidades so modificada no menu View e em seguida

Numbers and Unitse entoMore Choices.

14


15/20

Additional tips:

1). If you do not get the crosshairs when placing the Point elements as described above,

pulldown the View menu and left-click on Object Snap. With this option, crosshairs willappear when the cursor is near corners and endpoints of midlines for rectangular objects.

2). Use theZoom inandZoom outbuttons frequently as you construct your model to be

sure a your p ns are correc y p ace on e n s.

3). You can specify which units which Working Model uses in its simulation. Pulldown the

Viewmenu and left-clickonNumbers and Units. In the pulldown menu on the left side ofs w n ow are s an ar c o ces or un s. you wan o use a m xe se o un s, e - c c

onMore Choicesto pick and choose your units.

4). As you adjust the link lengths, be careful to not ask Working Model to construct a model

w an mposs e geome ry. en you a emp s, or ng o e w n or a w e

and then give a message that it is Trying to Assemble. If this occurs, simply hit Cancel to

bring back your original mechanism.

.

Propertieswindow for the control (select the desired control and hitCtrl-I); here change the

minimum and maximum values as well as the slider step sizes to suit your needs.

. .

To get the Appearance window, simply hit Ctrl-J.

7). You can display names for links and/or pins under the Appearance window. To do so,

15

, - , .

8). Frequently do a Save on your model.


16/20

Classificao do Mecanismo Quatro-Barras

Critrio de Grashof:Seja a seguinte nomenclatura para descrever o comprimento das quatro peas:

s= comprimento da pea menor

l= comprimento da pea maior

p= comprimento de uma das peas intermedirias

q= comprimento da outra peas intermediria

O Teorema de Grashof enuncia que um mecanismo tem pelos menos uma peaexecutando movimento de rotao completa se:

s+ l p + q

Por outro lado, as trs e as no-fixas a enas oscilaro se:

s+ l> p + q

16


17/20

Todos os mecanismos situam-se em uma das cinco categorias listadas abaixo e

descritas em detalhes em seguida.

aso r r o ea menor a egor a

1 s+ l< p + q Pea fixa Dupla Manivela

2 s+ l< p + q Contgua a pea

fixa

Manivela-Balancim

(Crank and Rocker)

3 s+ l< p + q Pea acopladora

up o a anc m

(Double Rocker)Mecanismo de

4 s+ l= p + q Qualquer uma

(Change Point

Mechanism)

5 s+ l> p + q Qualquer uma Tr p o Ba anc m

(Triple Rocker)

17


18/20

Caso 1: O uatro-barras ti o du la manivela mostrado na fi ura 1 abaixo.

Ele tem a menor pea como sendo a pea fixa.

- - ,

abaixo, possui a menor pea contgua pea fixa. Se esta menor pea gira, a

pea de sada oscilar. Desta forma esta menor pea chamada de manivelae a e sa a e a anc m.

18

Figura 1 Figura 2


19/20

Caso 3: O quatro-barras tipo duplo-balancim, mostrado na figura 3 abaixo,

possui a pea oposta menor pea como sendo a pea fixa. Nestaconfigurao nem uma pea conectada pea fixa completar uma

revolu o com leta. Tanto a e a de entrada uanto a e a de sada a enas

oscilaro. Contudo, a pea acopladora capaz de executar uma revoluo

completa.

19


20/20

Caso 4: No quatro-barras do tipo ponto varivel a pea fixa e a pea,

tambm so de mesmo comprimento. O movimento deste mecanismo pode

permanecer em uma forma tipo paralelogramo, tipo anti-paralelogramo ou

am os. or es a raz o es a con gura o e mecan smo c ama a e

configurao de singularidade

Forma paralelograma Forma anti-paralelograma

aso : o quatro- arras o t po tr p o a anc m nem uma as peascapaz de executar um a revoluo completa. Todas as peas mveis apenas

oscilam.

20

MECANISMOS Aula 02 - Capítulo 2 WM 2D e Critério de Grasdddd

Documents

Transcript of MECANISMOS Aula 02 - Capítulo 2 WM 2D e Critério de Grasdddd