Modelagem de mecanismos de cabos e polias

Abstract

Nesta dissertação, é abordada a modelagem dos graus de liberdade em sistemas que utilizam cabos e polias, inspirado no Método de Reshetov, combinada com a aplicação cinemática e estática do Método de Davies. A adoção de sistemas baseados em cabos e polias oferece vantagens notáveis, tais como uma estrutura simpliocada, tamanho compacto e alta rigidez, o que amplia sua utilidade em diversas aplicações. Contudo, é crucial assegurar a tensão constante nos cabos e evitar a compressão do cabo, pois isso pode prejudicar a eociência do sistema. Quando um dos cabos não é tracionado, surgem riscos de danos, erros no posicionamento e desgaste excessivo dos componentes. Além disso, entender o fenômeno de escorregamento do cabo sobre a polia é desaoador devido à complexidade da dinâmica envolvida. A dioculdade decorre das forças resultantes no cabo e na polia ao longo do tempo, o que pode ocasionar mudanças nas posições relativas dos elementos e, por conseguinte, impactar a trajetória do cabo. O escorregamento é inruenciado por variáveis como atrito, deformação dos materiais, tensão do cabo e geometria da polia. Essa combinação complexa de fatores dioculta a previsão precisa do escorregamento em sistemas de cabos e polias. O propósito da modelagem é analisar e compreender os graus de liberdade presentes em sistemas que incorporam polias operadas por cabos. A proposta de modelagem visa analisar os graus de liberdade em sistemas de polias com cabos. Para isso, estudos de casos na área médica são apresentados como exemplos e o Método de Davies é aplicado para validar as suposições teóricas. Com isso visando garantir a conoabilidade dos resultados e fortalecer a base científica desta pesquisa.

Abstract: This dissertation, the modeling of the degrees of freedom in systems that use cables and pulleys, inspired by the Reshetov Method, combined with the kinematic and static application of the Davies Method is approached. The adoption of systems based on cables and pulleys offers notable advantages, such as a simplioed structure, compact size and high resistance, which expands its usefulness in several applications. However, it is crucial to ensure constant tension on the cables and to avoid overloading the cable, as this can impair the efficiency of the system. When one of the cables is not pulled, there is a risk of damage, positioning errors and excessive wear on the components. Furthermore, understanding the phenomenon of cable slipping over the pulley is challenging due to the complexity of the dynamics. The difficulty arises from the resulting forces on the cable and pulley over time, which can cause changes in the relative positions of the elements and, therefore, impact the trajectory of the cable. Slip is inruenced by variables such as friction, material deformation, cable tension and pulley geometry. This complex combination of factors makes it difficult to accurately predict slip in cable and pulley systems. The purpose of modeling is to analyze and understand the degrees of freedom present in systems that incorporate cable-operated pulleys. The modeling proposal aims to analyze the degrees of freedom in cable pulley systems. For this, case studies in the medical oeld are presented as examples and the Davies Method is applied to validate the theoretical assumptions. With this in mind to ensure the reliability of the results and strengthen the scientific basis of this research.