O documento descreve um curso sobre projetos de mecanismos, abordando tópicos como classificação, análise cinemática e dinâmica, perfis de camas e engrenagens, síntese e projeto de mecanismos articulados e tridimensionais. A bibliografia inclui referências sobre cinemática de mecanismos, síntese de ligaduras e introdução a mecanismos de camas. O método de avaliação é descrito na seção final.

1. 1
Projetos de Mecanismos (PMN)
Prof. Dr. Engª Waldemar Bonventi Jr.

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Tópicos
1. Introdução. Descrição e classificação geral dos
mecanismos.
2.Configurações. Graus de liberdade. Mecanismos
básicos.
3.Análise cinemática dos mecanismos.
4.Análise dinâmica dos mecanismos.
5.Perfis conjugados (camos e engrenagens).
6.Síntese dos mecanismos.
7.Projeto de mecanismos articulados.
8.Introdução aos mecanismos tridimensionais.

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Bibliografia
● SHIGLEY, J.E. Cinemática dos Mecanismos e
Dinâmica das Máquinas, Edgard Blucher, 1970
● DENAVIT, J., HARTENBERGER, R.S. Kinematic
Synthesis of Linkages, McGraw-Hill, 1964.
● SCLATER, N.; CHIRONIS, N. Mechanisms and
Mechanical Devices Sourcebook, 3rd ed., McGraw-
Hill Professional, 2001.
● MADUREIRA, O., VON LANGENDONCK, C.T.
Introdução aos Mecanismos de Camos, Grêmio
Politécnico DLP-USP, 1970.

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Avaliação
Mp = (P1 + P2)/2
Mf
= (0,8 Mp + 0,2 T)
Se Mf > 5,0 aprovado
Se Mf < 5,0 fazer P3
E a nova média é calculada como
Mp = (P1 + P2+ P3)/3
Mf
= (0,8 Mp + 0,2 T)
Sendo
Mf – Média final
P1 – 1ª Prova
P2 – 2ª Prova
P3 – 3ª Prova
T – Média dos trabalhos em sala de aula, laboratório e extra-
classe.

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Introdução
● Os projetos de engenharia consistem na
criação de planos de máquinas, estruturas,
sistemas ou idealização de processos, para
realizarem funções bem definidas.
● Um projeto mecânico é o conjunto de
operações necessárias para realizar a
construção ou montagem de uma máquina,
dispositivo ou processo.
– Concepção e disposição de peças que satisfaçam
determinado objetivo.
– Definição da geometria, material, fabricação e
montagem.

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Introdução
● Um projeto compõe-se das seguintes etapas:
1.Reconhecer e constatar sua necessidade.
2.Estudo de soluções possíveis e seleção de uma,
que será estudada com mais detalhes.
3.Delinear o anteprojeto da máquina, estrutura,
sistema ou processo selecionado. Definir as
especificações.
4.Dimensionar todos os componentes e preparar os
desenhos e espeficicações mais detalhadas.
● Fases iniciais: criativas.
● Fases finais: decisões encadeadas.

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Introdução
● Definir primeiramente “o
que” será criado.
– Criação => “arte”
● No projeto, o conjunto e a
disposição das peças
consistirá normalmente de
um ou mais mecanismos.
● Para a escolha destes
mecanismos, o projetista
deve conhecer o maior
número possível deles.
● Bom senso + ensaios +
experiência.
● Outros fatores:
– Atrito, desgaste e
aquecimento
– Utilidade
– Custo
– Segurança
– Ruído
– Aparência
– Versatilidade
– Controle
– Resistência e rigidez
– Lubrificação
– ...

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Introdução
1.Arranjo cinemático
2.Estudo das forças
externas e internas
nem todas as
acelerações são
conhecidas, pois as
massas das partes
móveis ainda estão
indefinidas
3.Projetos dos elementos de
máquinas utilizados
complementar estudo da
fase 2.

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Introdução
● Mecanismo: conjunto de elementos de
máquinas interligados para produzir um
movimento específico.
– Êmbolo + biela + manivela de um motor ou
compressor
– Engrenagens acopladas (“trem de engrenagens”)
– Duas polias ligadas por uma correia “V”
● Deve ser projetado:
– Geometria deve atender as características dos
movimentos desejados
– Requisitos de espaço

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Introdução
● Análise cinemática: métodos usados para
equacionar o movimento dos mecanismos
● Síntese cinemática: configuração final de um
mecanismo que produz os movimentos
preestabelecidos
● Cinemática: estudo do movimento
independentemente das forças que o
originaram
– Posição, geometria, deslocamento, rotação,
velocidade, aceleração

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Introdução
● Exemplo: motor ou compressor
– Que relação existe entre o movimento do êmbolo e
a árvore de manivelas?
– Qual a velocidade de deslizamento entre as
superfícies lubrificadas do êmbolo e do cilindro,
para as várias posições do êmbolo?
– Qual a direção e o módulo da aceleração do
êmbolo e de que forma variam durante um ciclo
completo?
– Que trajetória descreve o centro de gravidade da
biela?
– Que diferenças há entre os movimentos de um
motor de curso longo e curto?

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Sistemas de classificação de
mecanismos
● Funcional
– Considera o mecanismo completo (“caixa-preta”)
– Tais caixas-pretas podem ser subdivididas em outras
=> cada uma com sua função
– Sistema = coleção de mecanismos
● Estrutural
– Considera a natureza das partes = movimento relativo
entre elas. Conexão entre partes.
– Transformação de movimentos entre seus
componentes de entrada e de saída = forma de
interligação: rolamentos, deslizamentos, barras,
conectores flexíveis, ganchos, ressaltos, ...

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Classificação
de acordo com o mecanismo
● Alavanca de Bell
● Engrenagem de desvio
(bevel gear)
● Camo (came)
● Cardã
● Manivela
● Manivela deslizante
● Engrenagens
● Mecanismo intermitente de
Genebra
● Alavanca
● Conexões vinculadas
● Pistão
● Polias
● Pinhão e cremalheira
● Catraca
● Movimento recíproco
● Coroa-parafuso

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Alavanca de Bell

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Engrenagem de desvio
(bevel gear)
● Inclinação do eixo de rotação e velocidade
angular (pela proporção entre dentes)

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Camo
(came)

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Cardã

18. 18
Manivela

19. 19
Manivela deslizante

20. 20
Engrenagens

21. 21
Mecanismo intermitente de Genebra

22. 22
Alavanca

23. 23
Alavancas

24. 24
Vínculos, conexões

25. 25
Pistão

26. 26
Polias

27. 27
Pinhão e cremalheira

28. 28
Catraca

29. 29
Movimento
recíproco

30. 30
Retorno rápido

31. 31
Coroa-parafuso

32. 32
Mecanismos compostos
escape de relógio

33. 33
Mecanismos
compostos
Máquina de Stirling

34. 34
Máquina de Stirling (2)

35. 35
Catapulta “Trebuchet”

36. 36
Máquina a vapor

37. 37
Máquina a vapor de Mamod

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Classificação
de acordo com o mecanismo
● Geradores de movimento retilíneo
– Watt
– Scott-Russell
– Peaucelier
– Tchebicheff
– Trem de engrenagens epicíclicas
● Conversão movimento linear <-> rotação
– Manivelas
– Balancim de Scotch
– Movimento linear intermitente

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Watt

40. 40
Scott-Russell

41. 41
Peaucellier

42. 42
Tchebicheff

43. 43
Junta de Scotch

44. 44
Intermitente linear

45. 45
Retorno rápido de Whitworth

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Classificação
de acordo com o mecanismo
● Conexão de quatro
barras
– Arraste
– Manivela + oscilação
– Oscilação dupla
– Gerador de funções
● Escapes
– Genebra (Geneva)
– De relógio
● Mistos
– Retorno rápido de
braço oscilante
– Retorno rápido de
Whitworth
– Zíper
– Pinhão e cremalheira

47. 47
Conexões de quatro barras
Barra de arraste

48. 48
Conexões de quatro barras
Manivela oscilante

49. 49
Conexões de quatro barras
Manivela dupla

50. 50
Gerador de função quadrática

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Cremalheira e pinhão
mostrando a curva involuta e o contato linear

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Classificação
de acordo com o movimento

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Conversões de movimentos
● Linear p/ rotativo: cremalheira e pinhão
● Transformação linear: polia, alavanca
● Transformação direcional: alavanca de sinos
● Oscilatório p/ recíproco: biela, camo
● Oscilatório p/ rotativo: biela
● Oscilatório p/ intermitente: catraca
● Oscilatório p/ irregular: camo
● Recíproco p/ rotativo: pistão
● Recíproco p/ oscilatório: vínculos (homem + martelo)
● Recíproco p/ intermitente: catraca
● Recíproco reflexivo: alavanca, polia
● Rotativo p/ linear: roda
● Rotativo p/ recíproco: pistão, cardã
● Rotativo p/ oscilatório: biela, retorno rápido
● Rotativo p/ intermitente: Genebra
● Rotativo p/ irregular: camo
● Irregular: esta parte do mecanismo não é usada como motora
● Intermitente: o elemento que realiza o movimento é usado como final
da transmissão do movimento