Síntese estrutural de cadeias cinemáticas e mecanismos

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é apresentar novas abordagens para a síntese estrutural de cadeias cinemáticas, que é uma fase fundamental para o projeto de mecanismos, utilizando ferramentas da teoria de grafos e da teoria de grupos. A síntese estrutural de cadeias cinemáticas consiste na geração de uma lista completa de cadeias cinemáticas sem cadeia isomórficas e degeneradas que satisfazem a equação da mobilidade. Nesta fase do projeto de mecanismos as dimensões dos elos não são consideradas e uma cadeia cinemática pode ser representada de forma unívoca por um grafo cujos vértices correspondem aos elos da cadeia e as arestas correspondem às juntas. Com isso, a síntese estrutural de cadeias cinemáticas consiste na geração de uma lista completa de grafos que satisfazem a equação da mobilidade. Uma revisão dos principais métodos de síntese estrutural de cadeias cinemáticas é apresentada e os principais problemas desses métodos são identificados. Existem duas espécies de problemas: geração de cadeias isomórficas e degeneradas as quais devem sempre ser evitadas por um método ideal de síntese estrutural; e a geração de cadeias com fracionamento as quais devem ser consideradas opcionais. Em vista disto, dois métodos de geração de cadeias sem fracionamento e um de cadeias com fracionamento são aprimorados e um novo método de geração exclusiva de cadeias com fracionamento é proposto. Novos resultados são obtidos para cadeias que operam em vários sistemas de helicóides. Os resultados serão apresentados em tabelas, e para o caso plano, as diferenças nos resultados encontrados na literatura serão analisados. A síntese estrutural de mecanismos consiste na enumeração das possíveis inversões cinemáticas que uma cadeia cinemática pode originar. Para esta fase foi utilizada uma nova abordagem com ferramentas da teoria de grupos. Pela primeira vez na literatura de mecanismos foi introduzido o conceito de órbitas do grupo de automorfismos do grafo, o qual representa a cadeia cinemática, para representar as inversões cinemáticas. Novos resultados são obtidos para mecanismos que operam em vários sistemas de helicóides e apresentados em tabelas.