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Inversão de Mecanismos
a) Defina o conceito de inversão de um mecanismo e sua aplicação na engenharia mecânica.
b) Dê um exemplo de um mecanismo que pode ter diferentes inversões e explique como cada inversão altera seu funcionamento.

Passo 1

O enunciado pede:
a) Definir o que é inversão de um mecanismo e onde esse conceito se aplica em engenharia mecânica.
b) Apresentar um exemplo de mecanismo que, ao fixarmos diferentes elos, gera inversões com funções distintas, e explicar como cada escolha de elo fixo muda o seu funcionamento.

Passo 2

Inversão de um mecanismo é o processo de escolher, em uma cadeia cinemática aberta ou fechada, um de seus elos para servir de quadro (base fixa). Ao mudar qual elo fica preso, o par entrada–saída e o tipo de movimento do mecanismo se alteram, gerando funções diferentes a partir da mesma cadeia de elos. Na engenharia mecânica, isso é usado para reaproveitar um mesmo conjunto de elos em várias aplicações — por exemplo, um conjunto de barras pode virar um motor de pistão, uma bomba ou um mecanismo de retorno rápido, apenas trocando o elo fixo.

Passo 3

Como exemplo, consideremos o mecanismo manivela–biela–corrediça (cadeia de quatro elos: quadro, manivela, biela e pistão). Numeramos os elos assim:
\text{Link}_1 = \text{quadro (fixo)},\; \text{Link}_2 = \text{manivela},\; \text{Link}_3 = \text{biela},\; \text{Link}_4 = \text{pistão (corrediça)}.ãç
Cada inversão fixa um destes quatro elos.

Passo 4

Descrição das quatro inversões e suas funções típicas:
  • Fixar \text{Link}_1 (quadro): temos o motor de pistão clássico. A manivela (Link _2) gira, a biela (Link _3) converte rotação em movimento retilíneo do pistão (Link _4).
  • Fixar \text{Link}_2 (manivela): a biela e o pistão formam um mecanismo de retorno rápido (quick-return). Ao mover o pistão (Link _4) de ida e volta, a manivela “fixa” impõe percursos de avanço e retorno com durações diferentes.
  • Fixar \text{Link}_3 (biela): obtemos o scotch yoke, em que o pistão (Link _4) movimenta-se para frente e para trás e a manivela (Link _2) gira, mas com perfil de velocidade diferente do motor convencional.
  • Fixar \text{Link}_4 (pistão): formamos uma bomba de êmbolo em que a rotação da manivela (Link _2) gera pulsos de pressão no fluido, e a biela (Link _3) age como elemento de transmissão.

Resposta

a) Inversão de um mecanismo é escolher um elo de uma cadeia cinemática para ser o quadro fixo, alterando a relação entrada–saída e o tipo de movimento. Em engenharia mecânica, isso permite usar um mesmo arranjo de elos em diferentes funções (motores, bombas, mecanismos de retorno rápido etc.).
b) No mecanismo manivela–biela–corrediça (quatro elos), cada inversão (fixar quadro, manivela, biela ou pistão) gera uma função distinta: motor de pistão, mecanismo de retorno rápido, scotch yoke ou bomba de êmbolo, respectivamente.

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