Análise do Sistema Biela Manivela

UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
Sistemas Articulados
PROFESSOR: Adelair Lino Colombo

ANÁLISE DINÂMICA DO
MECANISMO CURSOR MANIVELA

Mateus da Silva Mezzalira

Caxias do Sul
02/2015
1. O Mecanismo Biela-manivela

O mecanismo biela-manivela é um dos mais conhecidos no âmbito dos sistemas articulados por ter a definição do seu conceito de transmissão de movimento extremamente simples.
O mecanismo consiste na transformação de um movimento de rotação em um movimento de translação ou também no caso contrário.

A sua aplicação mais conhecida se dá nos motores à combustão de automóveis, onde a explosão dos gases de combustão ocasiona o movimento linear dos pistões que resultaram, devido ao mecanismo, em um movimento circular do eixo principal.

2. Análise do Mecanismo O objetivo do estudo é analisar o comportamento do mecanismo de acordo com os valores predefinidos abaixo:

R2 - raio da manivela
50mm
R2' - raio da manivela para comparação
40mm
R3 - comprimento entre centros da biela
168mm
W2 - velocidade angular 3000rpm memb - massa do êmbolo
1,040kg
mbiela - massa da biela
1,200kg
demb - diâmetro do êmbolo
90mm
centbiela - centróide da biela
35mm
θ - ângulo crítico de análise
8°
p - pressão dos gases de combustão
73kgf/cm²

Como parâmetro de análise será considerado a rotação completa da manivela (0 a 360°), com enfoque no ângulo crítico de 8°. Para a determinação anterior será utilizada duas configurações de mecanismo: R2= 50mm e R2’= 40mm.

Deslocamento do êmbolo x ângulo
Definindo a origem do movimento do êmbolo em θ = 0, teremos um deslocamento na direção contrária ao sentido positivo de x, logo:

Velocidade do êmbolo x ângulo
Através da derivada em função do tempo da equação “Deslocamento”, chegamos a seguinte fórmula para a velocidade do êmbolo:

Aceleração do êmbolo x ângulo
Derivando a equação da velocidade em função do tempo, encontramos a fórmula para a aceleração do êmbolo:

Aceleração radial da