Transcript Conception Mécanique – IUT GMP Angers/Cholet révisions

Conception Mécanique – IUT GMP Angers/Cholet
______________________
révisions – cotation, ajustements, matériaux, schémas cinématiques, hyperstatisme
Durée : 3 heures
Compte-rendu papier à rendre en fin de séance
Ajustements
On donne en annexe le tableau des tolérances pour arbre
et alésage.
On demande de proposer un ajustement pour le guidage
en rotation de l'arbre ci-contre, ø 20.
Calculer le rotulage dans la liaison pivot glissant si la
longueur du guidage vaut :
– 20 mm,
– 50 mm.
Conclure.
Rappeler la méthode mnémotechnique « g-m-p » pour
l'arbre ou l'alésage normal.
Plan 1 : perforateur de bureau
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma en phase de découpe du papier.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme en s'aidant du document donné en annexe.
Conclure.
Plan 2 : coupes-tubes
Le premier dessin d’ensemble ci-joint présente un mécanisme qui sert à la coupe de tubes en cuivre
de différents diamètres et à « l’ébavurage » de ces tubes (retrait des bavures dues à la coupe).
On considère le mécanisme, pour la réalisation du schéma cinématique, dans une phase dite
« d’approche » du tube, c’est-à-dire que le tube n’est pas en contact avec la molette repérée (3).
Donc le tube n’est pas pris en compte lors de la modélisation de l’assemblage.
De plus l’outil à ébavurer repéré (7) est fixé au corps repéré (1) (voir vue F) car il n’est mobile que
lorsque la vis repérée (8) est débloquée pour un réglage éventuel de la sortie de l’outil à ébavurer.
On remarque un jeu fonctionnel au niveau du contact des billes sur le chapeau repéré (13),
suffisant pour que l’ensemble admette un débattement angulaire (appelé rotulage) selon les deux
axes non utilisés pour la transmission du mouvement, à savoir les axes x et z.
Il faudra par conséquent tenir compte de cette propriété cinématique lors de la modélisation.
Lecture de plan : Préciser sur le plan le type d’ajustement entre les pièces repérées (5) et (6)
sachant que le rivet repéré (6) est évidemment monté serré sur le corps repéré (1).
Préciser sur le plan le type d’ajustement entre les pièces repérées (3) et (4) ainsi qu’entre les pièces
repérées (1) et (2).
Préciser les matériaux utilisés et justifier leur emploi.
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase d'approche du tube.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
plan 3 : mini coupe-tubes
Le mini coupe – tube de marque Tomecanic (voir deuxième dessin d’ensemble ci-joint) permet de
sectionner des tubes de cuivre de 3 à 22 mm de diamètre extérieur. Il existe des coupes- tubes de
différentes tailles en fonction des diamètres de tubes à sectionner (voir troisième dessin
d’ensemble). Ce dernier coupe – tube possède une lame repérée (7) qui sert à ébavurer.
Lecture de plan :
Préciser le type d’ajustement entre l’axe de manœuvre repéré (7) et le bouton de manœuvre repéré
(9).
Proposer deux ajustements pour les contacts entre le rouleau repéré (3a), l’axe de rouleau repéré
(4a) et le corps repéré (1). Expliquer votre choix.
Indiquer les différentes familles de matériaux rencontrés dans la nomenclature.
Justifier en quelques mots les choix du constructeur.
Indiquer sur le plan d’ensemble le(s) jeu(x) fonctionnel(s) indispensable(s) au bon fonctionnement
du mécanisme.
Remarques : Ne pas faire la (ou les) chaîne(s) de cotes associée au(x) jeu(x) fonctionnel(s).
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase d'approche du tube.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
plan 4 : coupe-tubes
On considère le mécanisme du coupe - tube, pour la réalisation du schéma cinématique, dans une
phase dite « d’approche » du tube, c’est-à-dire que le tube n’est pas en contact avec la molette
repérée (9). Donc le tube n’est pas pris en compte lors de la modélisation de l’assemblage ainsi
que le ressort de lame repéré (6). La lame repérée (7) qui sert à ébavurer sera considérée mobile.
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase d'approche du tube.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
Plan 5 : Robinet à flotteur
Le robinet proposé est utilisé dans un système de « chasse-d'eau ». Lorsque la chasse est actionnée,
l'eau contenue dans le réservoir est évacuée, le niveau de l'eau descend et le flotteur 14 suit le
mouvement de descente. Ceci provoque le basculement de la tige 11 autour de l'axe constitué par la
goupille 15. Le levier 7 déplace alors la soupape 2, libérant le joint 3 du corps 1, ceci permettant à
l'eau venant du circuit d'alimentation de circuler dans le tube 16 pour remplir à nouveau le
réservoir.
Lecture de plan :
décrire les liaisons complètes 11/14 et 11/7.
A quoi correspond la croix dans le rectangle sur la tige 11 ?
Faire une perspective à main levée des pièces 7 et 1 (bien regarder la coupe BB et la section sortie
CC).
Préciser les familles de pièces rencontrées sur ce mécanisme.
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase d'évacuation de l'eau.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
Plan 5 : Griffe de tour
Une griffe de tour est un petit mécanisme, que l’on fixe sur le plateau d’un tour (ici, le bâti repéré
6) par l’intermédiaire de l’écrou 9 (noter le trou oblong réalisé dans le bâti pour accepter l’axe du
socle 1 : ce trou sert de réglage lors du serrage de l’écrou 9).
En actionnant l’écrou moleté 5 en rotation, on entraîne l’axe fileté 4 en rotation puis la butée 3 en
translation grâce à l’arrêt en rotation réalisé par le tenon 2, qui fait « coulisser » la butée 3 dans
la rainure débouchante usinée sur 3.
On se place dans le cas où le mécanisme est en phase d’approche d’une pièce, donc le socle 1 est
solidaire du bâti 6. La butée 3 est dessinée dans une position intermédiaire. Noter que la « croix »,
réalisée en traits fins, à l’extrémité droite de l’axe fileté 4 représente un méplat, c’est-à-dire une
surface plane réalisée sur une forme cylindrique : il faut considérer qu'il y a 4 méplats et que le
bout de l'axe est carré (la forme s'appelle un carré) ; ainsi l’écrou 5 est lié à l’axe 4 par
emboitement prismatique (carré) et ajustement serré.
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase d'approche d'une pièce.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
Plan 6 : Sinusmatic
voir vidéo + maquette prototypage rapide ...
Plan 6 : Sinusmatic
voir vidéo + maquette prototypage rapide ...
Le système « Sinusmatic » permet
l’ouverture ou la fermeture, dans un
plan vertical, des barrières de parking
et de péages d’autoroute. Le système
proposé est commercialisé par la
société ELLIPSE Industrie.
Chaîne d’action
Moteur à
courant continu
Réducteur à
engrenages
SINUSMATIC
(Document 1)
Barrière de
parking
Ce système est commercialisé avec une motorisation par moteur à courant continu commandé à
distance par l’utilisateur de la barrière ou par le système de gestion du péage. La vitesse de
rotation à la sortie de ce moteur est diminuée par un réducteur à engrenages. L’arbre de sortie
du réducteur est lié au Sinusmatic par une liaison pivot réalisée par deux roulements à billes
(non représentés sur le dessin d’ensemble). Le Sinusmatic transforme la rotation de l’arbre de
sortie du réducteur en une rotation alternative d’axe horizontal par l’utilisation d’un
mécanisme dit sphérique. Le plateau 7 en liaison encastrement avec l’arbre de sortie du
réducteur est animé d’un mouvement de rotation uniforme. Il est muni de 2 ergots qui lors de sa
rotation viennent indiquer à la partie commande sa position. A chaque demi-tour correspond
une position haute ou basse de la barrière. Le moteur a toujours le même sens de rotation.
Remarque : les pièces 4 sont deux roulements combinés à aiguilles
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase de fonctionnement.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
Plan 7 : Boucheuse
On donne le dessin d'ensemble format A3 du mécanisme de transformation de mouvement d'une
« boucheuse », ainsi qu'une nomenclature, et la vidéo de fonctionnement.
Contexte : ce mécanisme est utilisé sur un atelier automatisé de bouchage de bouteilles. Chaque
boucheuse est équipée d'un moteur permettant, lors de la descente du piston 28, de boucher une
bouteille. Ce même moteur commande ensuite la remontée du piston, et simultanément le
déplacement d'un pas des bouteilles.
Cahier des charges partiel :
 Cadence machine (fonctionnement de la boucheuse
en régime permanent)
bouteilles/minute.
 Longueur d'un bouchon standard (liège)
 Effort de bouchage sur bouchon standard
 Masse du piston avec accessoires, ensemble noté (P)
 Inertie de l'arbre 13 en rotation et des pièces qui lui sont liées,
ensemble noté (T)
30
L = 44mm
F = 2500N
m = 3kg
I = 750kg.mm2
Schéma cinématique minimal : réaliser le schéma cinématique en phase de fonctionnement.
Hyperstatisme : calculer le degré d'hyperstatisme du mécanisme et expliquer le(s) choix
constructeur pour réduire l'hyperstatisme.
Plan 8 : Ponceuse à vibrations
faire le schéma cinématique et le dessin de la pièce 350 en perspective.
Is
mi
mu
n
6n
6n – (mi+mu)
(1) - (2)
(2)
(1)
Inconvénients
Difficultés de montage
Contraintes géométriques
Coûts de fabrication
Avantages
Robustesse
Précision des guidages
Bonne stabilité
Bilan avantages/inconvénients d'un système hyperstatique :
Bilan des inconnues statiques
Bilan des mobilités
→ interne(s)
→ utile(s)
Nombre de pièces sans le bâti
Nombre d'équations a priori
Nombre d'équations libres
Degré d'hyperstatisme
Formule générale (problème spatial) :
Analyse d'hyperstatisme
Un système hyperstatique n'est pas une solution à proscrire ; cela dépend de l'usage voulu.
Si le mécanisme doit être robuste (guidage d'une porte, d'un arbre sollicité en effort, etc.) il faut
une solution hyperstatique …
mais il faut savoir reconnaitre qu'une conception est hyperstatique, car une stratégie
doit être mise en place pour minimiser les coûts et contraintes de fabrication en facilitant
le montage (donc avec des réglages...).
Attention !
- réaliser certains usinages ensemble (ex : contre-perçage, 2 alésages ensemble...)
- ajouter des mobilités dans une liaison, temporairement au montage ou de façon permanente
(ex : pieds réglables sur une machine à laver)
- ajouter une pièce, donc des mobilités relatives (cette pièce pouvant être réglée au montage...)
- utiliser les déformations des pièces (ex : guidage sur coussinets plastiques,
la chaise à quatre pieds sans patin !)
- utiliser les jeux dans les liaisons et les contacts
Stratégies pour réduire l'hyperstatisme :
Analyse d'hyperstatisme
A-A
3
3
B-B
A
C-C
C
B
03a
Tube
05
04a
C
C
03b
04b
B
5 H8p8
B
F
F
06
E
A
A
E
D
A
B
07
09
Z
09
C
08
01
Y
D
02
Y
X
07
Z
01
08
03a
03b
Y
X
X
04a
09
08
07
06
05
04b
04a
03b
03a
02
01
04b
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Bouton de manoeuvre
Anneau élastique d'arbre
Axe de manoeuvre
Axe de molette
Molette
Axe de rouleau
Axe de rouleau
Rouleau
Rouleau
Coulisseau
Corps
REP. NBR.
Licence étudiante de SolidWorks
Utilisation universitaire uniquement
06
Z
05
02
Echelle 2:1
A3
Date :
DESIGNATION
C 65
NF E 22-163
C 65
Acier
C 40 TS
C 65
C 65
EN AW-2017 [Al Cu 4 Mg Si]
EN AW-2017 [Al Cu 4 Mg Si]
EN AB-44200 [Al Si 12]
EN AB-44200 [Al Si 12]
MATIERE
IUT département GMP Cholet
MINI COUPE-TUBE
Vis M5
OBSERVATION
Nom:
Classe:
00
1
A
2
3
4
6
5
7
8
A
B-B
(3 non
représentée)
3
2
1
4
C
C-C
B
A
B
A
B
C
C
C
5
6
7
B
D
D
A-A
8
9
E
10
11
Format A3
Echelle : 5 : 4
12
COUPE - TUBE
F
Licence étudiante de SolidWorks
Utilisation universitaire uniquement
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
6
5
1
26
7
8
24
A
A
20
3
16
5
8
17
B
B
10
14
15
C
C
19
6
18
13
2
D
D
9
24
11
7
E
28
21
Format A3
échelle 3:4
4
31
29
30
25
27
22
F
Licence étudiante de SolidWorks
Utilisation universitaire uniquement
1
2
12
Boucheuse
Marc Maldonado
3
4
5
6
������
�
�
�
�
�
�
�
�
�
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
��
����
�
�
�
�
�
�
�
�
��
�
��
�
�
�
�
�
�
��
�
�
�
�
�
��
�
�
��
�
�
�
�
�������
����������
����������
����������
����������
����
��������������
��������������
��������������
����
������������
��������������
��������������
��������������
����
������������
�����������
��������������
��������������
��������������
��������������
��������������
��������������
�������
�������������
�����
�������������
�����������
������
�����������������
�������
������������
���������
����������������
����������������
������
���������
�����
����������������
����������������
��������
�����
�����������������
�����
����������������
����������������
��������
����������������
����������������
��������
������
����������������
����������������
������
������������������
������������������
�����������������������
������������������
�������������
����������������
���������������������������
������������