ILHA SOLTEIRA XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha Solteira - SP Paper CRE05-EE08 MODELAGEM E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE MECANISMOS Paulo César F. H. Cavalcanti, Roberto Noronha S. Jr., João Carlos Sedraz, Marcos A. da S. Irmão UNIVASF, Universidade Federal do Vale do São Francisco, Colegiado de Engenharia Mecânica Rod. Juazeiro/Sobradinho s/n, Bairro Malhada da Areia, Caixa Postal 309, CEP 58-900, Juazeiro, BA E-mail para correspondência: marcos.silva@univasf.edu.br Introdução Segundo Mabie & Ocvirk (1980), com avanço alcançado no projeto de instrumentos, controles automáticos e equipamentos automatizados, o estudo de mecanismos tomou novo significado. Mecanismo pode ser definido como a parte do projeto de máquinas relacionadas com o projeto cinemático de sistemas articulados, cames, engrenagens, trens de engrenagens, etc. Já o projeto cinemático se baseia nos requisitos relativos ao movimento, diferindo do projeto baseado em requisitos de resistência. Para Grosjean (1991), os mecanismos desempenham uma função importante em praticamente todos os ramos da engenharia. Os mesmos encontram-se presentes em escavadoras, guindastes, locomotivas, máquinas de empacotamento, manipuladores, maquinário têxtil, dentre outros. Alguns mecanismos são muito simples, como o mecanismo de locomotiva. Já outros são mais complexos, como por exemplo: máquinas de tear, que consiste de conexões, deslizadores, engrenagens, operando individualmente ou em combinação, modificando movimentos, transmitindo forças, trabalhando com alta ou baixa velocidade e operando em todas as espécies de ambientes. Muitos mecanismos são constituídos de simples conexões ou barras ligadas por meio de pinos ou deslizadores. Segundo Shigley & Uicker (1995), tanto métodos gráficos como algébricos podem ser utilizados para calcular deslocamentos, velocidades e acelerações. Métodos gráficos são rápidos e permitem boa visualização para uma determinada posição do mecanismo, mas tornam-se tediosas se muitas posições são solicitadas para se obter um desenho da performance do mecanismo durante um ciclo de operação; sua precisão também é limitada. Métodos algébricos expressam deslocamento, velocidade e aceleração por meio de equações que permitem serem manuseadas por computadores com alto grau de precisão em todas as possíveis posições do mecanismo. Com o advento das calculadoras programáveis e computadores pessoais, estes métodos são facilmente implementados permitindo a visualização rápida destes parâmetros e otimização do processo de projeto. Justificativa Face à necessidade de preparar os alunos de Engenharia Mecânica para aplicação dos conhecimentos adquiridos nas disciplinas de Mecanismos e Dinâmica de Máquinas, com relação à simulação e análise do funcionamento de vários tipos de mecanismos, este trabalho tem como objetivos descrever a utilização de recursos computacionais para visualização de trajetórias e movimentos resultantes. É feita a simulação de alguns mecanismos no ambiente MATLAB, inclusive com visualização gráfica em modo contínuo do movimento, e análise de parâmetros como deslocamento, velocidade e aceleração. Problemática Segundo Skarski (1980), de um modo geral, a análise cinemática trata através de verificações e determinações da resolução dos seguintes problemas: Deslocamento - Para um mecanismo projetado torna-se indispensável o controle da extensão de movimento das peças para evitar sua colisão durante o ciclo completo de movimento e, ao mesmo tempo, para verificar a compatibilidade dimensional com o espaço disponível; Velocidade - Cada mecanismo não é apenas um transformador de movimento, mas também, transformador de potência, definida como produto de força e velocidade, ou, para o movimento de rotação, como produto de momento das forças (externas) para velocidade angular. A partir da velocidade conhecida e da potência desenvolvida pode-se determinar as forças atuantes necessárias para o dimensionamento das peças de um mecanismo. A análise trata, pois, da verificação da exatidão de um desejado diagrama de velocidade. A solução deste problema cinemático exige, muitas vezes, uma situação repetitiva para, através da análise, comprovar a aproximação mais adequada do diagrama almejado;