Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:14:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2015 / O estudo de mecanismo é uma das áreas mais importantes no projeto de máquinas e os seus problemas podem ser divididos em dois grupos: análise de mecanismos e síntese de mecanismos. O foco desta tese é a análise da topologia de mecanismos, em termos de graus de liberdade e restrições, através da teoria de helicoides e da teoria de matroides. Na tese é elaborada uma modelagem geral dos graus de liberdade e das restrições de um mecanismo, utilizando a representação por helicoides e a adaptação das leis de Kirchhoff proposta por Davies para cadeias cinemáticas. Baseada nesta modelagem, é desenvolvida uma nova metodologia de análise de mecanismos para a eliminação automática das restrições redundantes. Ao mesmo tempo, a teoria de matroides é utilizada na análise dos mecanismos. A tese introduz novos resultados na teoria de mecanismos. Primeiramente, é analisada a escolha dos conjuntos de atuadores válidos para um mecanismo. Dois novos algoritmos são propostos para a enumeração de todos os possíveis conjuntos válidos de atuadores e a para a escolha ótima de um conjunto válido de atuadores com base nas especificações do mecanismo. Posteriormente, são analisados os possíveis mecanismos auto alinhantes derivados de um mecanismo com restrições redundantes. Dois novos algoritmos são propostos para enumeração de todos os possíveis mecanismos auto alinhantes obtidos retirando as restrições redundantes de um dado mecanismo e para escolha ótima de um mecanismo auto alinhante, com base nas suas especificações. Os algoritmos foram implementados no software Sage e apresentam complexidade polinomial. Exemplos de aplicação são apresentados e os resultados validados frente à literatura. Duas contribuições adicionais são também introduzidas: a definição de um invariante cinemático que relaciona a mobilidade com o número de restrições redundantes de um mecanismos e um contraexemplo para a metodologia de análise das restrições redundantes proposta por Reshetov.<br> / Abstract : The study of mechanisms is one of the most important areas on which machine design relies. Research in mechanism can be roughly divided into two main problems: mechanism analysis and mechanism synthesis. This thesis focuses on topology analysis of mechanism, by means of screw theory representation of mechanisms. Freedoms and constraints in mechanisms are thus described applying the Kirchhoff's laws adaptation to multibody systems proposed by Davies. Based on this modelling, overconstraint in mechanisms is analysed in terms of free motions and constraints. Two main contributions are proposed along this work, based on matroid theory and linear algebra modelling. First, the actuation schemes of a mechanism are investigated. Two algorithms are proposed for enumerating all valid actuation schemes of an overconstrained mechanism and for selecting an optimal actuation scheme, based on a set of criteria. Second, the self-aligning mechanisms kinematically equivalent to an overconstraint mechanism are investigated. Two new algorithms for enumerating all self-aligning kinematically equivalent mechanisms to an overconstrained one and for selecting an optimal self-aligning topology, based on a set of criteria, are proposed. All algorithms have been implemented in Sage software and run in polynomial time. Examples of applications are presented, and the results obtained validated with literature cases. Moreover, two further contributions are proposed: the definition of an invariant kinematic chain relating mobility and degree of constraint and a counterexample for the methodology proposed by Reshetov.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/169602 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Carboni, Andrea Piga |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Martins, Daniel, Simas, Henrique |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 240 p.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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