Table multifonctionnelle pour motoneige. # Projet : Préparé par : Gauthier Maxime (Gaum ) Perron Sébastien (Pers ) Pour :

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1 Université du Québec à Chicoutimi MODULE D INGÉNIERIE GÉNIE MÉCANIQUE 6GIN333 PROJET DE CONCEPTION EN INGÉNIERIE Rapport final Table multifonctionnelle pour motoneige # Projet : Préparé par : Gauthier Maxime (Gaum ) Perron Sébastien (Pers ) Pour : Mohamed Bouazara Date : 18/04/2011 CONSEILLER : COORDONNATEUR : Mohamed Bouazara, Ph.D., ing Jacques Paradis

2 Table des matières Table des matières... 2 Table des figures Introduction Présentation du projet Description de l équipe de travail Problématique et état de l art reliés au projet Objectifs du projet Aspects techniques et éléments de conception relatif au projet Recherche bibliographique... 6 Roulettes... 6 Chariot de transport... 7 Table élévatrice... 7 Support élévateur... 8 Support élévateur sur roue Méthodologie utilisée Éléments de conception Système de levage Système de pivot Roues Base Bras de levage pour chenille Sécurité Mise en plan Bilan des activités Arrimage formation pratique/universitaire Travail d équipe Respect de l échéancier Analyse et discussion Conclusion Référence Annexe A : Fiches techniques Annexe B : Dessins techniques Mise en plan Nomenclature

3 Table des figures Figure 1: Roulettes... 6 Figure 2: Chariot de transport... 7 Figure 3-Table élévatrice... 7 Figure 4: Support élévateur... 8 Figure 5-Support élévateur sur roue... 8 Figure 6: Support de la position haute Figure 7: Support de la position basse Figure 8: DCL de la Plate forme de levage Figure 9: DCL du bras de pivot Figure 10-Contrainte de la barre transversale Figure 11-Facteur de sécurité de la barre transversale Figure 12-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil Figure 13-Contraintes pour la fixation du treuil Figure 14-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil Figure 15-Contraintes pour la fixation du treuil Figure 16-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil Figure 17-Contraintes du bras de levage Figure 18-Facteurs de sécurité pour le bras de levage Figure 19:DCL profile du support à la position basse Figure 20:DCL élévation du support à la position haute Figure 21:DCL élévation du support à la position basse Figure 22-Facteurs de sécurité de l attache des roues avant Figure 23-Facteurs de sécurité de l attache des roues arrière Figure 24-Distribution des contraintes de l attache Figure 25-Distribution des facteurs de sécurités de l attache Figure 26-DCL sécurité Figure 27-Diagramme de Gant Figure 28:Treuil Figure 29:Roue Figure 30:HSS rectangulaire Figure 31:Vis bras de pivot Figure 32:Plaque Figure 33-Écrou acme Figure 34:HSS carré Figure 35-Tige filetée acme

4 1.0 Introduction Le présent projet vise à satisfaire les besoins d un des membres de l équipe. Maxime Gauthier, le promoteur, est un adepte de la motoneige de montagne. Il désire avoir un équipement de levage qui va satisfaire tous ses besoins d entretien, de déplacement et de remisage. Étant propriétaire d une Summit , Maxime désire que cet équipement puisse servir dans son garage ou dans sa remorque fermée lorsqu il est à la montagne. Il désire également mettre cette invention sur le marché pour les concessionnaires et l auto-construction. Les différents éléments présentés dans ce rapport permettront à un lecteur externe de comprendre les différentes étapes permettant la réalisation de ce nouveau concept. Tout d abord, le lecteur sera en mesure de comprendre tout les éléments justifiant le design de cet équipement. Il aura également tous les éléments techniques pour fabriquer cet appareil de levage. Tout d abord, le projet sera présenté de façon générale. L équipe qui à effectuée le projet sera décrite. La problématique justifiant la réalisation d un tel support sera également expliquée. Il est important de bien comprendre cette partie puisque la compréhension du design en dépend. Les objectifs guidant la conception de cet équipement seront aussi mis en évidence. Cette partie expliquera comment ceux-ci ont évolué au fur et à mesure de la progression du projet. Le lecteur pourra donc savoir si les membres de l équipe ont su bien déterminer les objectifs. Avoir des objectifs réalistes permet de bien se concentrer sur ceux-ci et d arriver à un résultat d une certaine qualité. Ensuite, les aspects techniques et les éléments de conception reliés au projet seront énumérés. La conception de chacun des systèmes composant l appareil de levage sera exposée. Il sera possible dans cette partie de connaître tous les détails de la conception de ces différents systèmes. De plus, le lecteur pourra connaître le bilan que font les membres du projet après l avoir effectué. Ce bilan concernera quatre différents éléments. La comparaison entre les compétences académiques et celles apprises au cours de ce projet seront exposées. La façon de voir le travail d équipe sera démontrée. L évolution du diagramme de Gant du projet sera expliquée et une critique de la démarche de réalisation du projet sera faite. Finalement, la fin du rapport présentera les recommandations et les aspects inachevés du projet. Le lecteur sera informé en lisant la fin du rapport sur les documents techniques du projet et sur les dessins techniques du projet. 4

5 2.0 Présentation du projet 2.1 Description de l équipe de travail L équipe de travail qui à participée à la réalisation de ce projet est composée de deux étudiants inscrits au baccalauréat en génie mécanique de l Université du Québec à Chicoutimi. Sébastien Perron et Maxime Gauthier sont deux étudiants de troisième année et ont tous les deux un bagage de connaissances pratiques. Maxime Gauthier est un mécanicien industriel de formation qui a œuvré dans le domaine un certain temps. Tandis que Sébastien Perron est un technicien en génie mécanique diplômé et possédant une expérience de travail dans le domaine. Cette équipe possède tous les outils pour parvenir à réaliser un projet de cette envergure. Cette équipe est conseillée par le professeur Mohamed Bouazara du département des sciences appliquées de l uqac. 2.2 Problématique et état de l art reliés au projet Pratiquer le sport de la motoneige amène obligatoirement à entretenir, remiser ou déplacer sa motoneige. Une motoneige est un véhicule pouvant atteindre les 450 kilos et la manipulation dans un espace restreint est difficile. De plus, entretenir ce genre de véhicule n est pas ergonomique étant donné sa faible hauteur. Plusieurs solutions existent mais aucune ne peut combler ces trois exigences en même temps. 2.3 Objectifs du projet L objectif est de concevoir un système de levage pouvant servir à entretenir, remiser et déplacer sa motoneige. Les objectifs énumérés ci-dessous sont les mêmes que ceux prévus en début de projet. Le promoteur désire pouvoir mettre ce nouveau concept disponible pour les concessionnaires et pour l auto-construction. Premièrement, il sera possible avec ce nouveau concept de déboulonner la suspension sans aucuns autres équipements de levage. La chenille sera ainsi accessible pour être remplacée. De plus, le système de glissière sera accessible pour l entretien et les vérifications de routine. Le reste de la motoneige sera également à hauteur d homme. Deuxièmement, la suspension de la motoneige pourra être complètement détendue lors du remisage. Ceci aura pour effet d allonger la durée de vie de celle-ci. Troisièmement, déplacer la motoneige deviendra aisé. Il sera possible de la faire rouler dans toutes les directions et ceci sans aucun effort. Finalement, la sécurité ainsi que la stabilité seront omniprésentes lors de ses trois applications. La durabilité sera aussi une qualité du futur support. 5

6 3.0 Aspects techniques et éléments de conception relatif au projet 3.1 Recherche bibliographique Cette recherche sur les solutions existantes servira à justifier le projet en cours. En effet, Il ne serait pas convenable de concevoir un support pour motoneige déjà existant. Plusieurs supports existants seront ainsi présentés dans cette recherche. Il sera ainsi possible d apprendre où se les procurer, leurs fonctionnent, leurs désavantages et la façon dont le nouveau support cherchera à régler ces problèmes. Roulettes Ce chariot à roulettes représenté à la figure 1 est une solution très accessible. Trois chariots sont nécessaires afin de pouvoir déplacer sa motoneige. On peut se les procurer au coût de 10 $ chacune chez Canadian Tire identifié au numéro Le fonctionnement n est pas très compliqué. Il suffit de placer chaque chariot sous les skis et la chenille de la motoneige. Cet exercice demeure ardu. Cette solutions est très accessible mais donne lieu à plusieurs inconvénients. Elles permettent le déplacement de la motoneige mais ne détendent pas la chenille lors du remisage. Elles ne rendent pas accessible la chenille lors de l entretient. Il est à considérer que la motoneige n est pas à une hauteur confortable pour l entretient. La solidité des ces roulettes est également très médiocre. Cette solution n est pas à considérer puisque le support qui sera modélisé résous tous les inconvénients que ces roulettes possèdes. Figure 1: Roulettes 6

7 Chariot de transport Ce chariot à roues représenté par la figure 2est une bonne solution pour le déplacement d une motoneige. On peut se le procurer pour un coût de 379,95 $ chez «Créations J.P.L» situé à Louiseville au Québec. Ce chariot fonctionne simplement en le faisant rouler par-dessus le siège de la motoneige et en attachant le crochet de celui-ci sur le pare-chocs du véhicule. Ce chariot est seulement utile pour le déplacement de la motoneige. On ne peut pas l utiliser pour le remisage et l entretien d une motoneige. La conception d un nouveau support pour motoneige ce trouve à être justifié dans ce cas. Figure 2: Chariot de transport Table élévatrice Cette table élévatrice représentée par la figure 3 est très utile pour le travail. On la retrouve sur le site sous le numéro pour la somme de 695$. La table se baisse complètement au sol pour permettre au véhicule d y accéder. Une fois sur la table le travailleur peut lever l équipement à la hauteur voulue. Cependant elle ne permet aucun transport ou déplacement. De plus, pour la motoneige il est impossible de travailler sur la suspension arrière à moins d avoir un second équipement de levage. Le nouveau concept permettra de déplacer la motoneige et rendra possible l accès à la chenille pour son entretient. Figure 3-Table élévatrice 7

8 Support élévateur Ce support élévateur représenté par la figure 4est une solution pratique pour élever une motoneige. On peut se le procurer pour un coût de 299,99 $ chez Canadian Tire identifié au numéro Il suffit de faire avancer sa motoneige au-dessus de ce support pour que cette dernière soit élevée. La chenille et le reste de la motoneige se trouvent alors à une hauteur agréable pour l entretien. Malheureusement, l absence de roulettes rend impossible le déplacement de la motoneige une fois surélevée. Cette solution comble les besoins du remisage et de l entretien de la motoneige mais oublie celui du déplacement. Figure 4: Support élévateur Support élévateur sur roue Ce support élévateur sur roue représenté par la figure 5 se rapproche beaucoup de la solution voulue. Ce modèle se vend environ 300$. Cependant il fonctionne avec une vis sans fin qui est activée par une perceuse. La table n offre aucun équipement pour travailler sur la suspension arrière. De plus, la stabilité et la sécurité laisse à désirer. Le nouveau support va permette l utilisation d un treuil manuel et d un bras de levage pour la suspension arrière. Ce qui le rendra totalement indépendant. Il va aussi posséder des éléments de sécurité. Figure 5-Support élévateur sur roue 8

9 3.2 Méthodologie utilisée La méthodologie utilisée jusqu'à maintenant pour réaliser ce projet est basée sur une expérience technique des éléments mécanos soudés et sur des connaissances académiques. La conception du support pour motoneige à été séparée en plusieurs sous-systèmes pour faciliter le design de celui-ci. Il est à noter que ceux-ci ont été travaillés parallèlement puisque chacun d'eux sont inter-reliés. Tout d'abord, la motoneige pour laquelle le support est destiné à été modélisée à l'aide du logicielle Solidworks. Les autres sous- systèmes sont la base, les roues, le système de pivot, le système de levage et le bras de levage pour chenille. La première étape pour commencer la conception du support a été de modéliser la motoneige qui devra être levée par le support. Cette modélisation permet d'aller chercher les différentes cotes d'encombrement que le support doit respecter. Ceci en position basse, en cours de levage et en position haute. La motoneige prise comme modèle est une SUMMIT 163``. Celle-ci se situe dans la catégorie des grosses motoneiges. Le support sera donc adéquat pour la plupart des motoneiges. De plus, la capacité de charge du support à été fixée à 454 kg (1000 lb). Le support pourra donc être utilisé avec la plupart des véhicules tout terrain. La base du support à été dimensionnée grossièrement en respectant l'encombrement dicté par le modèle informatique de la motoneige. Le type et la grosseur des profilés ont été choisis à l aide d une analyse préliminaire. Le profilé à également été choisi de manière à pouvoir être utilisé avec les autres sous-systèmes du support. Ceci le rend uniforme et baisse son coût de fabrication. Une étude plus approfondie devra être effectuée pour confirmer le choix de ce profilé. Les roues on également été sélectionnées à l aide de calculs préliminaires. Ceux-ci seront décrits plus tard dans ce rapport. Celles-ci ont ensuite été localisées sur le modèle informatique du support de manière à respecter l'encombrement de la motoneige. La géométrie du système de pivot à été élaborée en regardant les autres systèmes disponibles sur le marché et avec une touche d'amélioration. Le profilé utilisé est le même que celui pris pour la base et ceci pour les même raisons énumérées plus tôt. Des calculs seront nécessaires afin de vérifier si l'intégrité de ce système est conservée tout au long du levage de la charge. L'ébauche du système de levage à été mise en place en se basant sur l'espace disponible lors du levage de la motoneige et l ergonomie désirée. Le même profilé utilisé pour la base et le système de pivot a été pris pour mettre en place ce système. Des calculs devront justifier l'utilisation de ce profilé. La manière de fournir l'énergie au reste du 9

10 système afin de lever la motoneige à été choisie selon les exigences du promoteur. Son dimensionnement est appuyé avec des calculs conventionnels. La polyvalence du support est améliorée avec l'ajout d'un bras de levage pour la chenille de la motoneige. Ce dernier à été conçu personnellement par le promoteur. Le dit système à été conçu de manière à respecter les différentes cotes d'encombrement. Des calculs devront être effectués pour justifier et affiner le dimensionnement du système. Les différentes tâches qui devront être réalisées avant la fin de la conception du support serviront à affiner ce dernier. Tous les calculs cités ci-dessus devront être faits. La stabilité et la sécurité lors de l'utilisation du système devront être étudiées. Des modifications devront être faites si cette étude le justifie. Les éléments du support jugés critiques devront être étudiés à l'aide de la méthode des éléments finis. La mise en plan pourra ainsi être réalisée pour ensuite passer à la fabrication du prototype de ce système. Cependant, la fabrication sera effectuée dans le cadre de ce projet académique si le temps le permet. Mais le promoteur aura quand même à sa disposition tous les éléments nécessaires à la fabrication d'un équipement de levage respectant les règles de l'ingénierie. 10

11 3.3 Éléments de conception La conception des systèmes faisant partie du support représenté par les figures 7 et 8 sera décrite dans la présente section. Les différents systèmes sont les suivants : bras de levage pour chenille, système de pivot, système de levage, roue et la base. Figure 6: Support de la position haute Figure 7: Support de la position basse 11

12 3.3.1 Système de levage Le système de levage sert à lever la motoneige. Sa géométrie doit favoriser le levage de ce véhicule et doit également respecter l'encombrement dicté par la motoneige. La manière de fournir l'énergie nécessaire au levage doit être manuelle, le plus simple possible et rapide. Des cornières, des HSS et une plaque ont été utilisés pour fixer l appareil de levage. Un treuil manuel dont le câble est fixé au système de pivot est une option à considérer. Les calculs effectués sur ce système de levage sont ceux nécessaires pour dimensionner le treuil manuel. La façon de fixer le treuil et son câble sera également présentée. Treuil Voici les différentes étapes pour dimensionner le treuil. Les figures 9 et 10 montre ces différentes étapes. Les calculs seront représentés par la suite. Figure 8: DCL de la Plate forme de levage 12

13 Figure 9: DCL du bras de pivot La première étape a été de calculer les forces inconnues dans le DCL exprimé par la figure 9. Ces forces sont FA, FC et FX. 13

14 Il faut par la suite rapporter ces forces sur le DCL exprimé par la figure 10 et calculer la force inconnue F. Il faut par la suite additionner la force F pour connaître la tension dans le câble puisque les DCL de la figure 9 et 10 ont été fait pour un côté. Ceci est possible étant donné que le support est symétrique et que la force de 500 lbf est la moitié du poids de la motoneige. Le poids de la plate-forme de levage a également été posée négligeable. Le treuil choisit chez est le #3644T79 avec une capacité de 2800 lbf. Sa fiche technique est disponible en annexe. Barre transversale pour levage Contrainte en flexion R M max R1( a ) 5764 *(0.115 ) 772 N * m 2w 2* Où R1 est la réaction à l appui, a la distance minimale de l œil, et w la charge répartie. max M I max y 772 * * * Mpa 14

15 F.s Contrainte en cisaillement V max max max Fs P 2 * r 5764 N V max 4 4 e ri 27.85Mpa (350 *0.5) ( re * * / 4 3 ( r e 3 ri ) r ) i Analyse par élément fini L analyse par élément fini vient supporter les calculs déjà fait à la main. Comme on peut constater sur les images s y dessous nos calculs sont très près du logiciel. Suite à la première analyse l attache du câble de levage a du être élargie pour répartir la charge. Une fois cette modification apportée les résultats se sont avérés positifs. La figure 11 montre la distribution de la contrainte dans la barre. Cette distribution montre que la limite élastique de l acier 350W n est pas dépassée. La figure 12 montre que le coefficient de sécurité est autour de 2. La barre transversale résistera donc lors du levage de la charge. Cependant, ce facteur sera au dessus de 5 lorsque la motoneige sera en position haute. Figure 10-Contraintes de la barre transversale 15

16 Figure 11-Facteurs de sécurité de la barre transversale Fixation du treuil Le premier concept pour fixer le treuil est visible sur la figure 7. Celui-ci ne respectait pas les recommandations du manufacturier. Il conseil de positionner le treuil de façon à ce que le câble soit parallèle à sa base lors de l utilisation du treuil. Un autre concept respectant les critères du manufacturier a donc été analysé à l aide du logiciel Solidwork. La figure 13 montre que les facteurs de sécurité sont mal distribués. L utilisation des matériaux n est pas optimisée dans cette solution. De la matière se trouve à des endroits non sollicités. Un nouveau concept sera nécessaire. La force extérieure utilisée est la même qui a été utilisée pour l analyse du bras transversal. Il est à noter que l échelle des contraintes est en Mpa. La figure 14 montre que le troisième concept analysé distribue mieux la contrainte imposée par le levage de la charge. Le HSS et les plaques du premier concept ont été remplacés par des cornières. Le facteur de sécurité fixé à 5 semble également être respecté sur la figure 15. Mais un seul problème persiste. Il y a une concentration de contraintes dans les coins du treuil. La façon dont le treuil est fixé doit donc être révisée. Un troisième concept à donc été créé. Les figures 16 et 17 montrent l analyse de ce dernier. Ce concept remplira sa tâche adéquatement puisque les contraintes sont bien distribuées et que le facteur de sécurité de 5 est respecté. Les détails de la version finale de la fixation du treuil sont disponibles à l annexe B 16

17 Figure 12-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil 2 Figure 13-Contraintes pour la fixation du treuil 3 Figure 14-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil 3 17

18 Figure 15-Contraintes pour la fixation du treuil 4 Figure 16-Facteurs de sécurité pour la fixation du treuil 4 18

19 3.3.2 Système de pivot Le système de pivot permet de faire le lien entre la position basse et haute de la motoneige. Le système de levage vient également s'y attacher pour lever la motoneige. Les aspects à respecter lors de la conception de ce système sont très importants. Le profilé choisi doit résister à la charge dans les deux positions et tout au long du levage. La géométrie du système doit en position basse favorisée le levage de la charge. Les axes de rotation doivent être conçus adéquatement pour minimiser l'usure prématurée des différentes membrures. Le même profilé rectangulaire utilisé dans les autres systèmes devrait faire l'affaire. Tandis qu'un simple coussinet devrait faire l'affaire pour les axes de rotation. Différents calculs sont à effectuer pour ce système. Les contraintes dans les bras de levage avant sont à déterminer étant donné qu ils sont plus sollicités que ceux arrière. Le cisaillement dans les coussinets des points C et la vis du point D de la figure 10 ont aussi été calculés. Coussinet point C Ce coussinet est critique puisque c est lui qui est soumis à la plus grande force. On peut le constater avec les valeurs de FC et FA obtenues précédemment. Voici le calcul permettant d observer sa contrainte en cisaillement et le facteur de sécurité qui lui est attribué lors de la pire situation qui est le départ du levage. A= m 2 Sy acier 350W = Pa FC=17590 N τy=0.5sy= Pa MPa 19

20 Le facteur de sécurité ne respecte pas celui qui a été fixé à 5. Pour avoir un facteur de sécurité de 5 attribué aux équipements de levage, il faut que le diamètre du coussinet du point c soit augmenté. Cependant, le diamètre maximal respectant l espace disponible est de 22 mm. Le facteur de sécurité associé à ce diamètre est donc le suivant : MPa 20

21 Vis point D Comme pour le coussinet du point C, la vis du point D est la plus sollicitée. Voici le calcul montrant la contrainte ainsi que le facteur de sécurité attribué à cette vis. Ce calcul a été fait lorsque le support commence à lever. Il est à noter que la vis est de moins en moins sollicitée au fur et à mesure que le support s élève. A= m 2 FC= N Sy vis sae grade 5 = MPa MPa Avec une vis d un diamètre de 5/8 ou mm avec un grade SAE de 5, le facteur de sécurité devrait augmenter. A= m 2 FC= N MPa 21

22 Sy vis sae grade 5 = MPa Ce facteur de sécurité respecte donc celui attribué aux équipements de levage qui est de 5. Bras avant : Flambement des bras avant : I y =0.040*10 6 mm 4 Aire=418mm 2 E=210 Gpa I x =0.122*10 6 mm 4 Rotule-Rotule donc K=1 On va avoir le pire cas en I y donc : * E * I *210 *10 *0.040 *10 P cr N 2 2 ( K * L) (1*.5588) Dans le cas du pire chargement on va obtenir P max = N N Facteur de sécurité pour le flambement : FS N Charge en compression : F A N *10 m 2 42Mpa 350Mpa Facteur de sécurité pour la compression : FS Mpa Analyse par élément fini : La première analyse sur les bras avant a révélée des faiblesses. Étant donné la position, nous avons conclut qu il était préférable d ajouter des fers plats de 3/16 d épaisseur de chaque côté du profiler rectangulaire. On effectue l analyse dans la position la plus vulnérable. C'est-à-dire en position basse. C est à cette position que les membrures sont les plus sollicitées. À la deuxième analyse, les résultats se sont avérés positifs. La moyenne des coefficients de sécurité sur notre pièce est d environ 5. Les figures 17 et 18 montrent la répartition des contraintes et des facteurs de sécurité du deuxième 22

23 concept des bras de levage.comme on peut constater sur les images la zone la plus faible semble être celle du trou inférieur. Mais lors du montage ce trou servira à monter un coussinet soudé qui permettra de répartir les contraintes adéquatement. Figure 17-Contraintes du bras de levage 2 Figure 18-Facteurs de sécurité pour le bras de levage 2 23

24 3.3.3 Roues Les roues du support donnent la mobilité à cet appareil. Elles doivent être assez solides tout au long de l'utilisation du support. Elles doivent résister à la charge que la motoneige provoque sur le support lorsqu'il est en position basse et haute. L'enjeu est de pouvoir sélectionner un type de roue assez solide ayant un profile bas. Elles devront être incluses à l'intérieur de la base de manière à dépasser faiblement de celle-ci. Cela afin de minimiser la force requise pour lever la motoneige. Cet aspect sera expliqué plus tard. Des roues disponibles chez la plupart des distributeurs de quincaillerie comme le site internet devraient être adéquates. Le calcul des roues à été simplifié. La roue du système de levage pour chenille sera posée sur la même ligne que les deux roues arrière. Les figures 19, 20 et 21 montres les DCL utilisé pour faire les calcules. Figure 19:DCL profile du support à la position basse Figure 20:DCL élévation du support à la position haute 24

25 Figure 21:DCL élévation du support à la position basse Position haute : Fy Ra Rar 1000 lbf lbf 0 Ra Rar MRa ( 29 *1000) ( * 25) ( Rar *50) Rar lbf Les deux roues arrières ont donc une charge de lbf ou N chacune. Ra Ra lbf Les deux roues avant ont donc une charge de lbf ou N chacune. Position basse : Fy Ra Rar 1000 lbf lbf 0 Ra Rar MRa ( *30) (1000 *45) ( Rar *50) Rar lbf 25

26 Ra Ra lbf Cette fois les roues arrières supporteront lbf ou N chacune. Les roues sélectionnées on une capacité de 400 lbf. La roue du système de levage pour chenille supportera le 87.9 lbf de plus que doit supporter les roues arrières. Ceci est illustré dans le calcul précédant. Tandis que celle d en avant supporteront lbf ou N chacune. Attache roues avant et arrière Un seul essai à été nécessaire pour arriver aux concepts finaux des attaches pour les roues. Les deux types d attache différents ont passé les analyses par éléments finis. Les figures 22 et 23 montrent que le facteur de sécurité fixé à 5 est respecté dans les deux types d attache pour les roues. Ce concept a donc été retenu même si une optimisation pour diminuer le poids serait possible. N oublions pas que la robustesse est privilégiée dans ce support de levage pour motoneige. Figure 23-Facteurs de sécurité de l attache des roues arrière Figure 22-Facteurs de sécurité de l attache des roues avant Base La base est la partie du support où toutes les autres parties du système viennent s'y fixer. Elle doit être solide et le moins encombrante possible. L optimisation de l espace est un aspect important de la base. Cette optimisation permet aux autres sous-systèmes du support de respecter les cotes d'encombrement. Le poids de celle-ci est à considérer mais la solidité est un enjeu beaucoup plus important. Le promoteur préfère un support surdimensionné et plus lourd à un support ayant un faible poids mais peu flexible au changement de capacité de levage. Un profilé rectangulaire communément appelé «HSS» devrait faire l'affaire 26

27 Le dimensionnement de l attache reliant le bras de pivot à la base sera présenté dans cette partie. Les autres profilés de la base ont été posés assez résistant pour soutenir les autres parties du support. Les profilés formant la base sont les mêmes que ceux formant les bras de levage. Les bras de levage avant sont les plus sollicités et ceux-ci résistent bien lors du levage de la motoneige. Les HSS formant la base devraient donc bien résister. Mais leurs épaisseurs de paroi pourraient être augmentées si une étude ultérieure l exigerait. Cette modification est très simple et n impliquerait aucun autre changement dans le support. Attache du bras de pivot L analyse effectuée sur l attache, visible sur la figure 9 révèle qu elle n est pas assez solide pour résister au levage de la motoneige. Un changement de géométrie s impose pour que cette attache résiste, avec un facteur de sécurité de 5, au levage du véhicule récréatif. Les figures 24 et 25 montrent la distribution des contraintes et des facteurs de sécurité dans l attache. Aucune zone ne dépasse la limite élastique de l attache. Le facteur de sécurité est également supérieur à 5 un peu partout sur la pièce. Figure 25-Distribution des contraintes de l attache Figure 24-Distribution des facteurs de sécurités de l attache 27

28 3.3.5 Bras de levage pour chenille Le bras de levage pour chenille est la partie du support qui permet de détendre la chenille de la motoneige une fois qu elle est en position haute. Ce système doit respecter l'espace disponible et ne doit pas venir en conflit avec la motoneige lorsqu'elle vient se placer par-dessus le support. Ce système doit également être activé manuellement. Un plus petit profilé que les autres devra être sélectionné afin de diminuer l'espace nécessaire au système. Le fait d être rétractable devrait permettre au système de ne pas être en conflit avec la motoneige. Un montage tige filetée et écrous devrait permettre de détendre efficacement la chenille du véhicule. Ce système à été élaboré à l aide des exigences du promoteur. Les profilés utilisés résisteront amplement à une charge de 890 N. L écrou et la tige résisteront également à cette charge puisque la figure 33 indique que l écrou possède une capacité de 2000 lbf ou 8918 N Sécurité Ces éléments sont tous ceux permettant de régler un problème de sécurité ou de stabilité descellé après une étude du support. La stabilité du support en position haute et en mouvement est à vérifier. Il doit également y avoir une façon de bloquer le support une fois que la motoneige est en position haute. Ces calculs ont été faits et ils affirment que le support sera sécuritaire en position haute et basse. Sécurité en position haute : Pour faire le calcul de la stabilité, le châssis a été placé en position haute. La force de perturbation a été figurée à la hauteur du guidon. C est à cette hauteur que le bras de levier est le plus grand. Pour que la stabilité latérale soit compromise, il faut considérer que les roues sont complètement fixes ou bloquer. F y = R1+R2-1126lbf R1=1126-R2 M 1 = (R2*21)-(1126*10.5) R2=563 lbf donc R1=563 lbf Pour trouver la force perturbatrice il faut poser que R2=0. Figure 26-DCL sécurité 28

29 F y =1126-R1 R1=1126 lbf M 1 =-(1126*10.5)+(Fp*50) Fp= Lbf Pour renverser la motoneige à partir de son guidon, il faudrait exercer une force de lbf ou 1054 N. Ceci semble impossible à moins d en avoir l intention. Des câbles, numérotés 7 sur la mise en plan en annexe, assureront le blocage du support en position haute. Stabilité en position basse Si on regarde la figure 13 on peut constater que notre centre de masse est à l intérieur des roues avant et arrière. Donc le châssis n a aucune chance de basculer vers l arrière. De plus la roue du système de levage pour chenille assure une sécurité de plus Mise en plan La mise en plan est l'étape avant la fabrication du prototype. Elle permet de faciliter la prise de mesure du support. Les dessins techniques devront respecter les règles de l'art. Une bonne mise en plan permettra à n'importe quelle personne de comprendre et de lire des informations au sujet du support. Celle-ci est disponible en annexe. 29

30 4.0 Bilan des activités 4.1 Arrimage formation pratique/universitaire Ce projet à permit de faire le lien entre tous les différents cours académique. Il a fallu utiliser plusieurs compétences à la fois pour réaliser les différentes tâches de conception. Il a permis au membre de l équipe d explorer en profondeur le logiciel de modélisation Solidwork. Plusieurs composantes des systèmes du nouveau support demandaient à être analysées par élément fini pour vérifier leurs réactions aux différentes charges et de modifier leurs géométries au besoin. Un projet trois crédits comme celui-ci permet de bien se préparer aux réalités du marché du travail. Ce projet permet de réaliser l ampleur de gérer un projet. La charge de travail qu exige un projet trois crédits n est rien comparativement à celle d un vrai projet du marché. Ces projets font appel la plupart du temps à plusieurs disciplines à la fois et nécessites plusieurs personnes ressources. Un ingénieur peut même être en charge de plusieurs projets à la fois. 4.2 Travail d équipe Tout c est bien déroulé au niveau du travail d équipe. Il faut dire que les deux membres de l équipe sont en contact depuis le début de leurs études universitaires et ils sont habitués de travailler ensemble pour faire leurs nombreux devoirs. Ils ont également une expérience sur le marché du travail ce qui leur donne une expérience du travail en équipe. 30

31 4.3 Respect de l échéancier Figure 27-Diagramme de Gant 31

32 L échéancier a été respecté tout au long du projet. Quelques petites modifications ont été nécessaires. La seule tâche qui à été abandonnée en regardant le premier échéancier est la fabrication du prototype. La figure 27 présente l échéancier final. 4.4 Analyse et discussion Une revue critique de la méthode utilisée pour effectuer le projet permet de dire que la problématique reliée au projet à été bien abordée. Les objectifs ont bien été établis. Une recherche bibliographique a été effectuée pour vérifier ce qui existait déjà et s en inspirer tout en justifiant l élaboration d un nouveau concept. Le support pour motoneige a ensuite été divisé en plusieurs systèmes pour faciliter sa conception. Chacun des systèmes a été modélisé et dimensionné. Des calculs conventionnels ont par la suite été élaborés. Des analyses par éléments finis ont aussi été utilisées pour dimensionner des éléments aux géométries compliquées. Le point fort du projet est la façon dont il a été abordé et les points faibles sont la rigueur des analyses par éléments finis et l absence de prototype appuyant le concept. 32

33 5.0 Conclusion Ce rapport présente tous les objectifs fixés au début par les membres de l équipe. Ceuxci ont tous été respectés et il est possible de s en apercevoir après une lecture approfondie du rapport. Le support élévateur pour motoneige rend possible l entretien de la motoneige d une façon ergonomique, le déplacement aisé de ce véhicule récréatif et rend possible un remisage adéquat de celle-ci. Les objectifs ont bien été établis dès le départ puisqu ils n ont pas changés au court du projet. L équipe jeune et dynamique à bien su cerner la problématique et concevoir un support répondant aux objectifs fixés. Le support à été divisé en différents systèmes pour faciliter la gestion d une telle conception. Le rapport décrit la conception de la base, du système de pivot, du système de levage, des roues et du bras de levage pour chenille. La base ce trouve à être l endroit ou tous les autres systèmes viennent se connecter. Le système de pivot sert à faire le lien entre la position basse et haute de la motoneige. Tandis que le système de levage permet de fournir l énergie au système de pivot. Les roues permettent de déplacer la motoneige lorsqu elle est sur le support. Le bras de levage pour chenille est l élément du support qui le rend unique. Celui-ci permet de détendre la suspension du véhicule pour permettre l entretien sur la chenille. Ce projet à permit de faire le lien entre tous les différents cours académique. Il a fallu utiliser plusieurs compétences à la fois pour réaliser les différentes tâches de conception. Chaque membre de l équipe de travail a pu approfondir ses compétences techniques. Un projet trois crédits comme celui-ci permet de bien se préparer aux réalités du marché du travail. Ce projet permet de réaliser l ampleur de la gestion d un projet sur le marché du travail. Il faut dire que les deux membres de l équipe ont su bien travailler en équipe. Ils ont été capables de respecter un échéancier bien élaboré. Ils ont effectué la conception de ce support de la façon suivante. Chacun des systèmes on été modélisé et dimensionné conjointement. Des calculs conventionnels et des analyses par éléments finis ont été faits par la suite. Finalement, il y a seulement deux éléments de conceptions à raffiner. La base du support a été supposée suffisamment solide pour supporter les efforts appliqués par les autres systèmes. Le système de levage pour chenille devra être le sujet d une prochaine étude de résistance à une charge. La validation de sa géométrie devra aussi être faite lors de la fabrication d un futur prototype. Malgré tout, l équipe est confiante qu un prototype permettra de résoudre de façon définitive ces quelques détails. Tous 33

34 les documents nécessaires à un auto-constructeur seront présents en annexe du présent document. 34

35 6.0 Référence Machinery's Handbook (26th Edition), Oberg, E.; Jones, F.D.; Horton, H.L.; Ryffell, H.H Industrial Press, 2640p. Guide des sciences et technologie industrielles, Jean louis Fauchon, Natan éditeur, 592 p. Shigleys Mechanical Engineering Design (9 th Edition), Richard G. Budynas and J. Keith Nisbett, Mcgraw-Hill, 1082p. 35

36 Annexe A : Fiches techniques Figure 28:Treuil 36

37 Figure 29:Roue Figure 30:HSS rectangulaire 37

38 Figure 32:Plaque Figure 31:Vis bras de pivot 38

39 Figure 34:HSS carré Figure 33-Écrou acme 39

40 Figure 35-Tige filetée acme 40

41 Annexe B : Dessins techniques Mise en plan 41

42 42

43 43

44 44

45 45

46 46

47 47

48 48

49 Nomenclature Article Repère Qte Désignation Mat. Longueur Remarque 1 1 Base 1A 2 Plaque 9.5mm 350W 1B 2 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W mm 1C 1 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W 610mm 1D 1 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W 654mm 1E 1 Plaque 12.7mm 350W 1F 1 Plaque 12.7mm 350W 1G 2 Plaque 9.5mm 350W 1H 2 Plaque 4.8mm 350W 1I 4 Vis tête hex. 5/8-11UNC sae grade 5 100mm 2 1 Système de pivot 2A 4 Plaque 4.76mm 350W 2B 4 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W 305mm 2C 2 Plaque 12.7mm 350W 2D 2 Plaque 4.76mm 350W 2E 1 Plaque 12.7mm 350W 2F 2 Bague retenu 350W 2G 4 Axe rotation 350W 2H 4 Bague de coulissage ф28.58mm 350W 2I 2 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W 406mm 2J 1 HSS 25mm X 51mm X 3.2mm 350W 330.2mm 2K 4 Bague de coulissage ф25.4mm 350W 2L 4 Coussinet ф 42.16mm 350W 2M 1 Tuyau ф42.6mm X 3.2 mm de paroi 350W 2N 1 Bague attache cable ф51.68mm 350W 3 1 Système de levage 3A 1 HSS 25mm X 51mm X 609.6mm 350W 3B 2 HSS 25mm X 51mm X 152.4mm 350W 3C 1 Cornière 51mm X 51mm X 6.35 mm 350W 206.5mm 3D 1 Cornière 51mm X 51mm X 6.35 mm 350W 206.5mm 3E 1 Plaque 4.76mm 350W 3F 1 Cornière 38mm X 38mm X 6.35 mm 350W 222.2mm 3G 1 Cornière 38mm X 38mm X 6.35 mm 350W 222.2mm 3H 1 Cornière 51mm X 51mm X 6.35 mm 350W 152.4mm 3I 1 Cornière 51mm X 51mm X 6.35 mm 350W 152.4mm 3J 1 Treuil manuelle Mcmastercarr #3644T Système de levage pour chenille 4A 2 HSS 51mm X 51mm X 3.2mm 350W 254mm 4B 2 HSS 44mm X 44mm X 3.2mm 350W 270mm 4C 1 HSS 44mm X 44mm X 3.2mm 350W 247.4mm 4D 2 Plaque 4.76mm 350W 4E 2 HSS 25mm X 35mm X 3.2mm 350W 266.7mm 4F 1 HSS 25mm X 25mm X 3.2mm 350W 127mm 4G 1 Tige fileté Mcmastercarr ca rondelle 279,4mm #95072A111 et ecrou 4H 2 Tige ф12.7mm X 6.35mm 350W 4I 1 Fer plat 12.7mm X 6.35mm 350W 127mm 5 2 Roue avant 5A 1 Roue Mcmastercarr 400 lbs 5B 1 Plaque 4.76 mm 350W 5C 1 Cornière 76.2mm X 127mm X 6.35mm 63.5mm 6 6A 1 Roue Mcmastercarr 400 lbs 6B 1 Plaque 4.76 mm 350W 6C 2 Plaque 4.76 mm 350W 6D 1 Cornière 95.25mm X 76.2mm X 6.35mm 350W 92.2mm 7 2 Cable ф3/16" CA manilles ф3/16", 762mm sert cables ф3/16", cuillère et crochet 8 1 Cable ф1/4" CA manilles ф1/4", 49