Conception Mécanique IUT GMP Angers/Cholet

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1 onception Mécanique IUT GMP ngers/holet révisions cotation, ajustements, matériaux, schémas cinématiques, hyperstatisme Durée : 3 heures ompte-rendu papier à rendre en fin de séance justements 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. alculer le rotulage dans la liaison pivot glissant si la longueur du guidage vaut : 20 mm, 50 mm. onclure. Rappeler la méthode mnémotechnique «g-m-p» pour l'arbre ou l'alésage normal. Plan : 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. onclure. 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 () (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 (3), 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 (). Préciser sur le plan le type d ajustement entre les pièces repérées (3) et (4) ainsi qu entre les pièces repérées () 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

2 différentes tailles en fonction des diamètres de tubes à sectionner (voir troisième dessin d ensemble). e 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 (). 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.

3 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 4 suit le mouvement de descente. eci provoque le basculement de la tige autour de l'axe constitué par la goupille 5. Le levier 7 déplace alors la soupape 2, libérant le joint 3 du corps, ceci permettant à l'eau venant du circuit d'alimentation de circuler dans le tube 6 pour remplir à nouveau le réservoir. Lecture de plan : décrire les liaisons complètes /4 et /7. quoi correspond la croix dans le rectangle sur la tige? Faire une perspective à main levée des pièces 7 et (bien regarder la coupe et la section sortie ). 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 : 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 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...

4 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. haîne d action Moteur à courant continu Réducteur à engrenages SINUSMTI (Document ) arrière de parking e 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. 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.

5 Plan 7 : oucheuse On donne le dessin d'ensemble format 3 du mécanisme de transformation de mouvement d'une «boucheuse», ainsi qu'une nomenclature, et la vidéo de fonctionnement. ontexte : ce mécanisme est utilisé sur un atelier automatisé de bouchage de bouteilles. haque boucheuse est équipée d'un moteur permettant, lors de la descente du piston 28, de boucher une bouteille. e même moteur commande ensuite la remontée du piston, et simultanément le déplacement d'un pas des bouteilles. ahier des charges partiel : adence machine (fonctionnement de la boucheuse en régime permanent) 30 bouteilles/minute. Longueur d'un bouchon standard (liège) Effort de bouchage sur bouchon standard L = 44mm F = 2500N m = 3kg Masse du piston avec accessoires, ensemble noté (P) Inertie de l'arbre 3 en rotation et des pièces qui lui sont liées, ensemble noté (T) I = 750kg.mm 2 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.

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9 nalyse d'hyperstatisme Formule générale (problème spatial) : ilan des inconnues statiques Is () ilan des mobilités interne(s) mi utile(s) mu Nombre de pièces sans le bâti n Nombre d'équations a priori 6n Nombre d'équations libres 6n (mi+mu) (2) Degré d'hyperstatisme () - (2) ilan avantages/inconvénients d'un système hyperstatique : vantages Inconvénients Robustesse Difficultés de montage Précision des guidages ontraintes géométriques onne stabilité oûts de fabrication

10 nalyse d'hyperstatisme Stratégies pour réduire l'hyperstatisme : - utiliser les jeux dans les liaisons et les contacts - utiliser les déformations des pièces (ex : guidage sur coussinets plastiques, la chaise à quatre pieds sans patin!) - ajouter une pièce, donc des mobilités relatives (cette pièce pouvant être réglée au montage...) - ajouter des mobilités dans une liaison, temporairement au montage ou de façon permanente (ex : pieds réglables sur une machine à laver) - réaliser certains usinages ensemble (ex : contre-perçage, 2 alésages ensemble...) ttention! 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...).

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12 a 04a Tube 05 5 H8p8 03b 04b F 06 F E E D D Y Y Y Z X Z X X Z a 04a Licence étudiante de SolidWorks Utilisation universitaire uniquement 03b 04b b 04a 03b 03a 02 0 REP. NR. DESIGNTION MTIERE OSERVTION Echelle 2: Date : outon de manoeuvre 65 nneau élastique d'arbre xe de manoeuvre xe de molette Molette xe de rouleau xe de rouleau Rouleau Rouleau oulisseau orps 3 65 cier 40 TS EN W-207 [l u 4 Mg Si] EN W-207 [l u 4 Mg Si] EN [l Si 2] EN [l Si 2] IUT département GMP holet MINI OUPE-TUE NF E Vis M5 Nom: lasse: 00

13 (3 non représentée) D 6 7 D 8-9 E 0 2 Format 3 Echelle : 5 : 4 F Licence étudiante de SolidWorks Utilisation universitaire uniquement OUPE - TUE

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17 D D E 28 2 Format 3 échelle 3: oucheuse F Licence étudiante de SolidWorks Utilisation universitaire uniquement Marc Maldonado

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