CAHIER DE TECHNOLOGIE

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1 CAHIER DE TECHNOLOGIE COURS ET EXERCICES D APPLICATION [Année] eme Année Secondaire Section Science 204 R E A L I S E P A R : M R B A D R A S A H B I

2 CHAPITRE I : CHAPITRE II : Analyse fonctionnelle d un système technique Définition graphique d un produit CHAPITRE III : Comportement des matériaux CHAPITRE IV : Les fonctions logique universelles CHAPITRE V : Etude des solutions constructives CHAPITRE VI : Les fonctions électroniques Page-2-

3 CHAPITRE I() ANALYSE FONCTIONNELLE D UN SYSTEME TECHNIQUE Leçon N : La modélisation d un système technique «Rappels» Objectifs : Identifier la Fonction Globale d un système technique.. Identifier les fonctions de service qui contribuent à la satisfaction de la FG. I. Rappel :. Définition : Un Système Technique est un ensemble de composants ou constituants liés et organisés en fonction d un but à atteindre. Selon le point de vue concepteur, un système technique est défini par un modèle fonctionnel. 2. Caractéristique : Modéliser un système technique revient à lui donner une représentation graphique qui met en évidence quatre ensembles d éléments distinct les un des autres mais cependant il existe une relation entre eux : Fonction globale : la fonction globale d un système technique définit la transformation de la matière d œuvre d un état initial donné à un état final souhaité. Elle est exprimée par un verbe d action à l infinitif. Le(s) processeur(s) :(ST + Support) qui supporte la fonction globale. La matière d œuvre : - MOE : C est l énergie, l information, ou la matière sur laquelle agit le système. - MOS : C est la matière d œuvre d entrée plus la valeur ajoutée. (V.A c est la modification apportée à la matière d œuvre après intervention du ST) Les données de contrôle : Elles représentent les contraintes qui permettent d enclencher ou de modifier le fonctionnement du système. On a : - W (Energies): W.e, Wp, Wm. - C (Configuration): Programme. - R (Réglage): Température, vitesse, etc.. - E (Exploitation) : données d exploitation ou des consignes de fonctionnement. Les sorties secondaires : Elles sont : - Des informations (messages, compte rendus) - Des nuisances : (Déchets, bruit, chaleur ) 3. Construction du modèle : W C R E M.O.E Fonction Globale A-0 Le(s) processeur(s) M.O.S Sorties Secondaires Page-3-

4 Leçon N : La modélisation d un système technique «Rappels» Chapitre I II- Activités de travaux pratiques : (Voir manuel d activités page.) III- Exercice à résoudre : a A-0 b- Aspirateur + opérateur A A-0 c- Stérilisateur de biberon à vapeur A A-0 Grille -pain A-0 d A-0 Yaourtière A-0 Page-4-

5 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Objectif : A partir d un système technique et / ou de son dossier technique : Modéliser un système technique. Analyser le fonctionnement d un système technique et/ou un sous-système par la méthode SADT. I Mise en situation : (Voir Manuel du cours page..) - Activité de découverte : Système << Ascenseur >> II Analyse descendante :. Denomination: SADT : Structured Analysis and Desing Technic ou IDEF0 ( Nom pour les anglais) (en anglais Integration DEfinition for Function modeling). 2- Définition: La modélisation d un système dresse l inventaire de ses relations externes mais ne permet pas une description approfondie capable de donner une idée claire sur l agencement des sous-systèmes. Cette analyse, décrite par un modèle graphique, procède donc par approche descendante d une manière que l on va du plus général, au plus détaillé en s intéressant aux activités du système ce qui permet de simplifier la compréhension de système pouvant être très complexe. Pour cela il faut décomposer la fonction Globale du système en modules fonctionnel (Boite). Ces modules pouvant être eux-mêmes décomposés progressivement par niveau apportant des informations supplémentaires et permettant d identifier les moyens et les activités utilisés pour réaliser la fonction globale. On obtient une analyse descendante, hiérarchique, modulaire, structurée. 3- Description de la méthode SADT : (Voir manuel de cours page.) 4- Représentation graphique : Cela consiste à détailler le système en le divisant en sous-systèmes. On décompose ainsi le système, en niveau inférieur (0,,2, ). Le niveau 0 contient les boites, 2, 3 qui sont elles mêmes décomposé en boites 3,32, 33 pour la boite 3 et i, i2, i3 pour la boite i et ainsi de suite en descendant les niveaux. Pour organiser la décomposition il existe une règle : une boite peut être décomposée et dans ce cas en minimum 3 autres boites et au maximum 6. De plus chaque flèche entrant ou sortant de la boite-mère doit se retrouver dans le diagramme enfant et doit être en relation avec au moins un enfant. Page-5-

6 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I Le diagramme ainsi obtenu ressemble au suivant : A-0 : Boite mère Fonction Globale A-0 A0 : Diagramme enfant de er niveau Plus Général A0 Plus détaillé On ne dépasse que très rarement l'analyse de deux niveaux successifs, souvent A-0 puis A0. Fonction Globale III- Activité de travaux pratiques : (Voir manuel d activités page.) VI- Exercice à résoudre : (Voir manuel du cours page.) Page-6-

7 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I EXERCICES D APPLICATIONS EX : Système technique : Sèche cheveux Air M R Air ambiant Ventilé Alimentation Commandes Moteur Résistor Ventilateur (Hélice) Buse Ce système permet le séchage des cheveux mouillés par un courant d air plus au moins chaud. Modélisation du système : R : Réglage W.E Cheveux mouillé E : Ordre de fonctionnement Cheveux sec Sécher les cheveux A-0 Bruit Chaleur Sèche cheveux Travail demandé : On demande de compléter le niveau A0 en employant les termes suivants : Page-7-

8 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I Moteur ordre de commande chaleur transformer l énergie guider l air réglage résistor ventiler l air bruit Air ambiant (cheveux mouillé) chauffer l air W.électrique - Air ventilé - Air ventilé chauffé et guidé (cheveux sec) W mécanique sèche cheveux - Air ventilé chauffé Ventilateur (Hélice) Buse A0.. Page-8-

9 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I EX2 : Système Technique : LAVEUSE Arrivée bac sale Retourner le bac + lavage Départ bac propre Jets d eau bouillante Automate programmable Principe de lavage d un bac Ce système est utilisé pour laver les bacs, il est constitué d une enceinte parallélépipédique qui protège l environnement des projections d eau et de vapeur, des portes manœuvrées par des vérins pour fermer et ouvrir l enceinte, et d un système de jets d eau qui projette l eau bouillante, pour laver les bacs. La commande de ce système est assurée par un automate programmable. Le système fonctionne selon le cycle suivant : - Amener le bac sale (Unité de transfert) 2- Retourner le bac (Manipulateur) 3- Laver le bac (Jet d eau bouillante) 4- Retourner à nouveau le bac (Manipulateur) 5- Evacuer le bac vers la zone de déchargement (Unité de transfert) Travail demandé : Compléter l actigramme de niveau A-0 et de niveau A0 du système Page-9-

10 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I On demande de compléter le niveau A0 en employant les termes suivants : Ordre Bac propre à l endroit Energie électrique Déplacer le bac Laver le bac Information de situation du manipulateur Gérer le système Eau sale chaude Bac sale à l envers translaté Laveuse Energie pneumatique Information de situation de l effecteur Consignes opérateur Bac sale déplacé Manipuler le bac Eau propre bouillante - Programme Information de situation du transfert d amenée Système jets d eau Automate programmable Bac propre manipulé - Bac sale sur le transfert d amené Unité de transfert Manipulateur Bac propre dans l enceinte fermée..... Page-0-

11 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I EX3 : Système techniques : "Unité automatique de perçage" C2 4 Clavier L20 Pièce à percer M2 Ecran Moteur (Mt2) L2 2 m Rampe d arrivée de pièces P KM2 Automate Plateau tournant Pièce percée Mors de serrage (MS) L L0 Rampe d évacuation Moteur (Mt) KM 2 M 4 C Pièce percée et évacuée A- PRESENTATION DU SYSTEME : Ce système permet de percer de pièces métalliques il se compose de : - Rampe d arrivée de pièces à percer (l alimentation en pièce est assurée par la descente de celle-ci sous l effet de la gravité à partir de la rampe d arrivée vers le plateau rotatif). - Unité de serrage (Vérin C + mors de serrage). - Unité de perçage (Moteur Mt + Vérin C2). - Rampe d évacuation des pièces percées. - Plateau tournant (Moteur Mt2 qui permet la rotation de 90 du plateau supportant les pièces à usiner) Tous les vérins sont alimentés par des distributeurs 5/2 à pilotage pneumatique. NB : on suppose que le moteur (Mt2) de l unité de perçage est toujours en rotation. Page--

12 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I B- FONCTIONNEMENT : L appui sur le bouton (m) de mise en marche et la présence de la pièce sur la rampe d arrivé (capteur P) provoque le démarrage du système : - Blocage de la pièce sous le poste de perçage assuré par le vérin C. - Descente de la tête de perçage par le vérin C2 pendant 7 secondes. - Remontée de la tête de perçage permettant un débourrage (évacuation des déchets) - Nouvelle descente de la tête jusqu'à la profondeur détectée par le capteur L - Remontée de la tête de perçage - Ejection de la pièce vers la rampe d évacuation assurée par le moteur (Mt) pendant le dernier quart de tour du plateau tournant. C- TRAVAIL DEMANDE : Compléter l actigramme de niveau A-0 et de niveau A0 du système Page-2-

13 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I EX4 : Système technique : "Poste automatique d'agrafage des caisses en carton" Magasin d agrafes L30 C3 M3 m Automate Programmable L3 S3 L20 C2 Caisse de carton remplie L2 M2 Tête d agrafage Mors (Mm2) KM L0 L C M S2 S Mors (Mm) Tapis roulant (T) Courroie (CR) Moteur (Mt) I- Description du fonctionnement : L appui sur le bouton de mise en marche (m) provoque le départ du cycle de la façon suivante : -Déplacement de la caisse jusqu'à l unité d agrafage (Tête d agrafage) par l intermédiaire du tapis (T). -La fermeture de la caisse par l intermédiaire des deux mors mobiles (Mm+Mm2) actionnés par C et C2. -Descente de la tête d agrafage grâce au vérin C3 pour l agrafage de la caisse. -Le recul des deux mors mobiles pour libérer la caisse. -L évacuation de la caisse agrafée par le tapis (T). II- Travail demandé : Compléter l actigramme de niveau A-0 et de niveau A0 du système Page-3-

14 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I Consignes Automate Moteur (Mt) W. Fermer la caisse Unité d agrafage Page-4-

15 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I EX5 : Système technique : "Unité automatique de remplissage de bouteille de gaz" Ecran Clavier «m» (mise en marche) Automate C3 M3 L3 Tapis roulant (T2) Arrivée du GAZ L30 Injecteur (I) Bouteille de GAZ Tapis roulant (T) P L2 L20 S L L2 Mors de serrage (Ms) C2 L0 M2 Moteur (Mt) Bras poussoir (Bp) C M Transmission par Courroie KM I- FONCTIONNEMENT : L appui sur le bouton (m) de mise en marche provoque le départ du cycle de la façon suivante : - L amenée de la bouteille de gaz vide par le tapis (T) devant le bras poussoir (Bp). - La poussée de la bouteille sous l injecteur (I) de gaz par le bras poussoir (Bp). - Le serrage de la bouteille par le vérin (C2). - L injection du gaz dans la bouteille par l injecteur (I). - Desserrage de la bouteille. - Evacuation de la bouteille pleine vers le tapis roulant (T2) par le bras poussoir (Bp). Page-5-

16 Leçon N 2 : L analyse descendante (SADT) Chapitre I II- TRAVAIL DEMANDE : Compléter l actigramme de niveau A-0 et de niveau A0 du système Consignes W Automate Moteur (Mt) 2 2 Information sur le déplacement C2 + Ms Information sur le remplissage de la bouteille Unité automatique de remplissage de bouteille de gaz Page-6-

17 Leçon N 3 : Objectif : GRAFCET d un point de vue du système - Rappel de la description temporelle d un système technique par l outil GRAFCET. - Décrire le fonctionnement d un système technique à l aide d un GRAFCET d un point de vue de la PO. - Décrire le fonctionnement d un système technique à l aide d un GRAFCET d un point de vue de la PC. I- Activité de découverte : Système << Machine à laver le linge >> Attendre Mise en marche Laver le linge Linge lavé Rincer le linge Linge rincé Essorer le linge Linge essoré II- Rappel : Le GRAFCET (Graphe Fonctionnelle de Commande par Etape et Transition) est une suite alternée des étapes et des transitions permettant de décrire le fonctionnement des systèmes automatisés séquentiels. La description par l outil GRAFCET est fonction du point de vue selon lequel un observateur s implique dans le fonctionnement du système. On distingue trois points de vue : GRAFCET d un point de vue du système GRAFCET d. GRAFCET d. III- Activités pratiques : (Voir manuel d activités page.) Page-7-

18 Leçon N 4 : GRAFCET d un point de vue de la partie opérative (PO) I- Mise en situation : Activité de découverte : (Voir manuel d activités page.) II- Le GRAFCET d un point de vue de la partie opérative : Dans ce type de GRAFCET on spécifie la technologie de la partie opérative ainsi que le type de ses informations reçues (ordre) et envoyées (compte-rendu). Il décrit en terme clair ou par symbole le contenu de toutes les étapes et les transitions, en tenant compte des actionneurs choisis pour provoquer les mouvements. L observateur de ce point de vue étant un spécialiste de la partie opérative (Actionneurs et effecteurs), la partie commande ne l intéresse que par ses effets. Effets Evénements III- Activités pratiques : (Voir manuel d activités page.) Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue de la partie commande (PC) I- Mise en situation : - - Activité de découverte : (Voir manuel d activités page.) -2- Exemples introductif : (Poste automatique de perçage) -3- Définition : Ce GRAFCET est établie en spécifiant la technologie des éléments de dialogue. Entre P.C et P.O. Entre P.C et opérateur. Entre P.C et autre système. L objectif est de décrire la chronologie des signaux : - Emis par la partie commande vers les préactionneurs (ordres d exécution). - Reçue par la PC venant des capteurs (informations, Comptes-rendus ). C est un GRAFCET établi par un spécialiste, c est la version qui lui permet d établir les équations et éventuellement les schémas de réalisation (électrique, pneumatique ). Ordres Informations II- Activités de travaux pratiques : (Voir manuel d activités page.) Page-8-

19 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I III- Evaluation formative : Système technique << Système de levage de voiture >> S S2 GRAFCET d un point de vue du système.. GRAFCET d un point de vue de la P.O. GRAFCET d un point de vue de la P.C. S.S3 Attendre S4 S2 S3 M Temporisateur T EV. Page-9-

20 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I EXERCICES D APPLICATIONS EX : Système technique : " Poste automatique de sciage de barre en acier " Ecran Voyants Clavier «m» (mise en marche) Bouton d arrêt Automate KM2 Moteur (Mt) Scie circulaire (SC) KM Levier Tapis roulant (T) L2 Barre en Acier Moteur (Mt2) M C L20 S L L0 Etau de serrage (E) M2 C2 I- FONCTIONNEMENT : L appui sur le bouton (m) de mise en marche provoque le départ du cycle de la façon suivante : - Déplacement de la barre en Acier assuré par le tapis roulant (T) entraîné par le moteur (Mt) jusqu au capteur de proximité «S». - Serrage de la barre au moyen de l étau de serrage (E) actionné par le vérin «C». - Descente lente du sous-système de découpage (moteur «Mt2» + Scie «SC»). - L action du capteur L20 active l opération de la remontée rapide du sous-système de découpage. - Le desserrage de l étau (E). NB : Le moteur Mt2 est toujours en rotation et ne fait pas l objet de notre étude. Page-20-

21 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I Après lecture du système technique compléter les trois GRAFCET : GRAFCET d un point de vue du système Attendre Mise en marche Amener la barre Barre déplacée Serrer la barre Barre serrée Scier la barre Barre sciée Libérer la barre Barre desserrée GRAFCET d un point de vue de la P.O GRAFCET d un point de vue de la P.C 0 Attendre 0 Attendre m.l0.l2 m.l0.l2 Mt KM S S 2 SC 2 4M L L 3 RC2 3 2M2 L20 L20 4 SC2 4 4M2 L2 L2 5 RC 5 2M L0 L0 Page-2-

22 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I EX2 : Système technique : "Poste automatique d'agrafage des caisses en carton" Magasin d agrafes L30 C3 M3 m Automate Programmable L3 S3 L20 C2 Caisse de carton remplie L2 M2 Tête d agrafage Mors (Mm2) KM L0 L C M S2 S Mors (Mm) Tapis roulant (T) Courroie (CR) Moteur (Mt) I- Description du fonctionnement : L appui sur le bouton de mise en marche (m) provoque le départ du cycle de la façon suivante : -Déplacement de la caisse jusqu'à l unité d agrafage (Tête d agrafage) par l intermédiaire du tapis (T). -La fermeture de la caisse par l intermédiaire des deux mors mobiles (Mm+Mm2) actionnés par C et C2. -Descente de la tête d agrafage grâce au vérin C3 pour l agrafage de la caisse. -Le recul des deux mors mobiles pour libérer la caisse. -L évacuation de la caisse agrafée par le tapis (T). II- Travail demandé : Après lecture du fonctionnement du système technique compléter les trois GRAFCET : Page-22-

23 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I Attendre 4 5 GRAFCET d un point de vue de la P.O GRAFCET d un point de vue de la P.C Page-23-

24 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I EX3 : Système technique : "Unité automatique de remplissage de bouteille de gaz" Ecran Clavier «m» (mise en marche) Automate C3 M3 L30 Tapis roulant (T2) Arrivée du GAZ L3 Injecteur (I) Bouteille de GAZ Tapis roulant (T) P L2 L20 S L L2 Mors de serrage (Ms) C2 L0 M2 Moteur (Mt) Bras poussoir (Bp) C M Transmission par Courroie KM I- FONCTIONNEMENT : L appui sur le bouton (m) de mise en marche provoque le départ du cycle de la façon suivante : - L amenée de la bouteille de gaz vide par le tapis (T) devant le bras poussoir (Bp). - La poussée de la bouteille sous l injecteur (I) de gaz par le bras poussoir (Bp). - Le serrage de la bouteille par le vérin (C2). - L injection du gaz par l injecteur (I) pendant 5s pour le remplissage de la bouteille. - Desserrage de la bouteille. - Evacuation de la bouteille pleine vers le tapis roulant (T2) par le bras poussoir (Bp). II- Travail demandé : Après lecture du fonctionnement du système technique compléter les trois GRAFCET : Page-24-

25 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I GRAFCET d un point de vue du système GRAFCET d un point de vue de la P.O GRAFCET d un point de vue de la P.C Temporisateur T T 6 t/5/5s RC3 6 t/5/5s 2M3 L30 L RC2 L20 SC L2.S RC M2 L20 4M L2.S 2M L0 L0 Page-25-

26 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I Ex manuel du livre cours : «Système de dégraissage automatique» S4 0 S2 S S6 S5 4 S5 8 S7 Après lecture du fonctionnement du système technique compléter les trois GRAFCET GRAFCET d un point de vue du système Attendre Mise en marche Transférer la pièce vers le bac de dégraissage Pièce transférée Dégraisser la pièce pendant 60 s Temps 60s écoulé Transférer la pièce vers la plate-forme d évacuation Pièce transférée Page-26-

27 Leçon N 5 : GRAFCET d un point de vue commande Chapitre I GRAFCET d un point de vue de la P.O GRAFCET d un point de vue de la P.C 0 Attendre S6.S.S5 M2+ S4 2 M+ S2 3 M2- S5 4 Temporisateur T t/4/60s 5 M2+ S4 6 M+ S3 7 M2- S5 8 Temporisateur T S7 9 M2+ S4 0 M- S M2- S5 0 Attendre S6.S.S5 KM2 S4 2 KM S2 3 KM22 S5 4 T t/4/60s 5 KM2 S4 6 KM S3 7 KM22 S5 8 T S7 9 KM2 S4 0 KM2 S KM22 S5 Page-27-

28 CHAPITRE II (2) DEFINITION GRAPHIQUE D UN PRODUIT Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Objectifs chapitre : A partir d un système technique ou d un sous-système ou d un mécanisme accompagné de son dossier technique : - Lire un dessin d ensemble. - Représenter une pièce extraite d un dessin d ensemble. - Identifier les conditions fonctionnelles sur un dessin d ensemble. - Déterminer et calculer une cote fonctionnelle. - Placer une cote fonctionnelle sur un dessin de définition. I. Rappel : - Les constituants d un dessin d ensemble : Un dessin d ensemble est un dessin qui nous donne une idée générale sur le fonctionnement d un mécanisme et la disposition des pièces formant ce mécanisme. Le dessin d ensemble est toujours représenté sur un document normalisé (Format A5, A4, A3, A2, A). Exemple : Format A4 : 20 X 297 mm. Ce document comporte : Un ensemble de vue: il est représenté en une ou plusieurs vues avec des détails (coupes simple, coupes partielles, etc.) Un cartouche : il est placé en bas du format, il peut contenir (le titre, la date, l échelle à laquelle a été exécuté le dessin, le nom du dessinateur, etc.) Une nomenclature : placée au-dessus du cartouche, elle permet d identifier tout les pièces du mécanisme en indiquant leurs repères, leurs nombres, leurs désignations, leurs matières et leurs références. (Voir manuel du cours : Exemple de la borne réglable) A A-A A 5 4 Axe Vis sans tête fendue à téton long-m6-22 C35 Acier NF E Ecrou Hm,M6 NF E Ecrou moleté C35 Acier Corps S 235 Acier Rep Nb Désignation Matière Référence ECHELLE : : Nom : Badra Sahbi BORNE REGLABLE Date : Le ETABLISSEMENT : Taha Hussein Numéro : 00 Page-28-

29 Dessin d ensemble A A-A A Axe Vis sans tête fendue à téton long-m6-22 Ecrou Hm,M6 NF E Ecrou moleté C35 Acier Corps S 235 Acier Rep Nb Désignation Matière Référence ECHELLE : : Nom : C35 BORNE REGLABLE Acier NF E Date : Badra Sahbi Le ETABLISSEMENT : Taha Hussein Numéro : 00 Page-29-

30 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II 2- Analyse du fonctionnement : (Voir manuel du cours) II. Activités de travaux pratiques : Activité : «Mini-perceuse avec support» - Analyse fonctionnelle : Représentation du modèle fonctionnelle : Réglage Opérateur Plaques non percées Percer des petits trous avec précision A-0 Plaques percées Bruit et perte d énergie Déchets 2- Lecture d un dessin d ensemble : Fonctions Solutions Composants Repères Fixer la miniperceuse sur son Assurer une liaison encastrement par pincement Collier 5 4 support Régler en hauteur la mini-perceuse Positionner la mini-perceuse. Support 6 Assurer la descente de la mini-perceuse Assurer le retour de la mini-perceuse. Mini-perceuse avec support Maintenir en position la miniperceuse Guide Levier Transmettre l énergie fournie par l utilisateur au support () Guider en translation le support ().. Lier le collier (5) au support ().. Utiliser un élément élastique ( ) Vis C HC, M4x20 Goujon Bague épaulée Ecrou à oreilles Goupille cylindrique Page-30-

31 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II Activité 2 : Système technique : «Coupe tube» 2- Travail demandé : A) Analyse fonctionnelle : La rotation du bouton de manœuvre () effectuer par l opérateur provoque la translation du coulisseau () de sorte que le tube en cuivre soit bloqué entre la molette (6) et les deux galets (9). La rotation du coupe tube suivant l axe de révolution du tube en cuivre entraîne le découpage de ce dernier. B) Lecture de dessin d ensemble : a -Vu éclatée de coupe tube : b- Classe d équivalence cinématique et schéma cinématique : A={3,5,8} ; B={4,0,} ; C={,2} ; D ={6} ; E={9} ; F={9 } Classe B Classe C Classe E Classe F Classe A Classe D Page-3-

32 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II c- Justifier le choix du matériau du corps (3)? d- Quel est le rôle des galets (9)?. Galets (9) Tube en cuivre e- Pourquoi le coulisseau () est-il en deux parties? Page-32-

33 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II Activité 2 : Système technique : «Perforatrice» 2) Lecture d un dessin d ensemble : 2-- A-A 7 A 6 5 A C 2 B 2-2- A Position haute Position basse 2-3- La pièce (8) : Désignation : Vis (Avec tête cylindrique à six pans creux ; symbole : CHC) Matière : Acier Référence : NF E ) Etude technologique: - Quelle est la fonction de l élément repère (8)? - Relever sur le dessin d ensemble de la perforatrice page 66 la course du poinçon (6). - Quelle est la fonction du ressort repère (3)? - Pourquoi le poinçon (6), les goupilles de positionnement (9) et la vis (8) ne sont-ils pas hachurés sur la coupe A-A? - Quelle est l épaisseur maximale des feuilles qu on peut perforer? - On remarque que le corps (2) comporte les chanfreins A et B et C. Donner leurs fonction : Page-33-

34 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II A : Pour des raisons d esthétiques et de poids. B : Pour faciliter l engagement des feuilles. C : Pour faciliter l engagement des feuilles. EVALUATION FORMATIVE Système proposé : POUSSOIR POUR CAPTEUR DE POSITION DE PORTE Longeron Capteur de position Poussoir Ferrure en pente Vantail de prote Vérin 3)- Analyse fonctionnelle : Circuit électrique Capteur de position Capteur de position Poussoir Poussoir Vantail 2 de la porte Ferrure 2 Ferrure Vantail de la porte 4)- Etude technologique : a- PORTE TIGE (2) Ouverte Fermée Position basse Position haute b- La course maximale de la tige (2) est d a peut prés,5 mm. c- La vis à téton (8) limite la course de la tige (2). d- Il assure la condition de rappel automatique de la tige (2). e- Il assure une liaison encastrement entre la vis (6) et la tige (2). Page-34-

35 Leçon N : Le dessin d ensemble«rappels» Chapitre II f- Poussoir non actionné Poussoir actionné III Exercice à résoudre : BOUTON POUSSOIR Borne (8) Questions Si on appui sur le poussoir puis on relâche, y a t il encore un passage de courant électrique? Le poussoir (5) et le corps () sont en matière plastique. Justifier ce choix et donner d autres matériaux qui assurent la même fonction. Indiquer le nom de la liaison entre le cylindre de poussée (6) et la douille (2) Quel est le rôle des écrous (4) et (3)? Quel est le rôle du ressort (9)? Quel est le rôle de la vis (2)? Réponses Page-35-

36 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle A- Notion de tolérances dimensionnelles : - Nécessité des tolérances : (Voir manuel du cours page 62) L impossibilité de réaliser des cotes rigoureusement exactes à cause des imperfections dans les procédés de fabrications des machines, oblige le constructeur à fixer des limites entre lesquelles la cote devra être réalisée. Ces limites qui sont compatible avec le fonctionnement correct de la pièce sont : Une cote maximale et une cote minimale. Cette cote est appelée une cote tolérancée et la distance entre ces limites est appelée tolérance. Une tolérance est une spécification exprimée en termes d écarts algébriques admissible entre la grandeur réelle et la grandeur théorique. 2- Eléments d une cote tolérancée : Cote nominale : CN. Pour alésage (pièce femelle ou contenant) - cote maximale : CM = CN + ES - cote minimale : Cm = CN + EI Pour arbre (pièce male ou contenu) - cote maximale : CM = CN + es - cote minimale : Cm = CN + ei Intervalle de tolérance : IT = CM Cm ou IT = ES EI ou IT = es ei 3- Inscription des tolérances : (Voir manuel du cours page 62) Côte CN ES EI es ei Cmax Cmin IT 0, 30 0, -0, 30, 29,9 0,2 30 0,3 20 0, 0,3 2 0,5 20 0,3-0, 20,3 9,9 0,4 2-0,3-0,5,7,5 0,2 Arbre Alésage Page-36-

37 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II A- Cotation Fonctionnelle : (Voir manuel du cours page..) I Activité de découverte : (Voir manuel d activité page.) - Mise en situation : 2- Travaille demandé : «Tiroir de table» 3 a- D après le dessin ci-contre le montant (2) ne peut pas translater par rapport au support () b- Pour que le tiroir puisse translater par rapport à la table (3) et le support () il faut laisser un espace entre () et (2). 2 II Exemple introductif : (Voir manuel du cours page 63) - Définition : Coter fonctionnellement un dessin c est choisir les cotes qui expriment directement le bon fonctionnement du produit. Page-37-

38 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II 2- Exemple : << TENDEUR DE COURROIE >> 7 Jb Ja La fonction remplie par une liaison est conditionnée par l existence d un : Jeu / Serrage / Dépassement /Retrait Dans notre exemple : - Jeu (Ja) : Espace laissé entre (6) et (4) pour assurer une liaison pivot de 7/4. - Retrait (Jb) : De (4) par rapport à () pour que l axe (4) puisse être encastré sur le support(). - Serrage : Assure la liaison encastrement entre (3) et (2). Page-38-

39 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II 4 6 Ja 4 Jb 4- Etablissement d une chaîne cotes : Les cotes fonctionnelles participent à l installation d une condition fonctionnelle. SL 4/ b b 4 T 4 T Surfaces terminales : sont deux surfaces définissant une condition fonctionnelle entre deux pièces. Les surfaces terminales sont perpendiculaires à la cote condition. Surfaces de liaison ou surfaces d appui : c est la surface commune à deux pièces participant à la chaîne de cotes. Cette surface doit être perpendiculaire à la cote condition. La cote condition : c est une dimension qui assure un fonctionnement normale. La cote condition est représentée par un vecteur double orienté du bas vers le haut ou de la gauche vers la droite. Page-39-

40 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II 4-a- Diagramme de liaison : T 4 T 4 Jb T4 SL 4/ : b4 SL 4/ T : b SL 4/ Remarque : Pour dimensionner toutes les autres pièces qui participent à assurer cette condition du bon fonctionnement on doit alors suivre une méthode : - On ne prend que les surfaces de contact perpendiculaire à la cote condition. - On prend le diagramme le plus cour et fermé qui contient la cote condition. 4-b- Tracé d une chaîne de cotes : 4-c- Règles: - On ne peut pas passer d un vecteur à l autre que par surfaces de liaison. - Il ne doit y avoir qu une seule cote par pièce pour une chaîne de cotes. 4-d- Calculs dimensionnels : << Equations aux valeurs nominales >> << Equations aux valeurs limites>> J 4 J b b min b Max b Max b b 4 III Exercice résolu : (Voir manuel du cours page 66) Le calcul donne : b 4 4 0, 0,4 J min b min b Max b 4 4-e- Report des cotes fonctionnelles: 0, 0, 4 4 IV Activités de travaux pratique : (Voir manuel d activité page.) Page-40-

41 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II EXERCICES D APPLICATIONS Exercice N : Système : Serre-joint de menuisier ) Etablir sur la section sortie C-C la chaîne minimale de cotes qui installe la condition «a» AN : 2 ) Etablir les équations donnant la condition maximale et la condition minimale : 3 ) Calculer amax et amin sachant que : a a a a Max min Max min a ; a8 0 ; amax 2; amin 4 ) Reporter les cotes fonctionnelles obtenues sur le dessin des pièces séparées suivantes : D ou a Page-4-

42 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II 0 Rivet 9 Rivet 8 Vis de pression 7 2 Bague 6 Tige de manoeuvre Guide Vis de manoeuvre Piston Mors fixe Mors mobile Rep Nb Désignation ECHELLE : SERRE-JOINT DE MINUISIER Nom : Date : Badra Sahbi Le ETABLISSEMENT : Lycée Taha Houssein Numéro : 00 Page-42-

43 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II Exercice N 2 : Système : «Montage d un pignon» Rondelle spéciale (4) Clavette parallèle (3) Vis H (5) Arbre () Pignon (2) Vue en coupe Vue éclatée Le dessin d ensemble ci-dessous représente une roue dentée (pignon) encastrée sur un bout d arbre. Ce pignon ce trouve dans une boite de vitesse. L arrêt en rotation est assuré par une clavette parallèle type C. L arrêt en translation est assuré par un épaulement sur l arbre et une rondelle spéciale serrée par une vis à tête hexagonale (Vis H, M2-50). Vue de l ensemble - Travail demandé : - Donner la nature et la raison d existence des cotes condition «a» et «b». (Voir page 2) «a» :. «b» : 2- Compléter les différentes cases du tableau suivant : Côtes tolérancées Côtes Nominales Ecart sup ES Ecart inf EI C Max C min IT 6 6,022 5, ,25 30,6 Page-43-

44 Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle 3- Etablir les chaînes de côtes qui installent les conditions (a) et (b). A Chapitre II Condition «a» A-A 2 a Condition «b» b A 4- En fonction de la chaîne tracée pour la cote condition «a» calculer le jeu «a 3», sachant que : 0,5 0 0,3 0,20 a 3 ; a 39 et a 0, 3 2 0,49 0 a 3 Max = AN : a 3 Max = a 3 min = AN : a 3 min = a 3 =. 5- Reporter la côte fonctionnelle sur le dessin de définition de la pièce () (sur la vue de droite en coupe B-B) : B B-B B 6- En se référant au calcul réalisé sur la cote «a 3» ; compléter le tableau des mesures ci-dessous en indiquant par une croix la case correspondante : Pièce N 3 Côtes mesurées Pièce bonne Pièce mauvaise 7,98 8,87 7,9 8 Page-44-

45 Ja Leçon N 2 : La cotation Fonctionnelle Chapitre II Exercice N 3 : Système technique : "BRIDE HYDRAULIQUE" - Donner la nature et la raison d existence de la cote condition «J a» 2- Etablissement d une chaîne de cote relative à la condition «J a» : a)- Compéter le diagramme de liaison : Condition «J a» 2 8 b)- Tracer sur le dessin ci-dessus la chaîne de cote relative à la condition «J a» c)- Ecrire les équations aux valeurs limites de «J a» 0,25 0,5 0,,4 a 6 ; a ; a 32 * Calculer la cote fonctionnelle a 3 sachant que : 6 2 a 3Maxi = a 3mini = d ou a 3 = d)- Reporter, les côtes fonctionnelles obtenues des pièces séparées : Page-45-

46 Leçon N 3 : Objectif : Le dessin de définition (Rappels) Un dessin de définition a pour objectif d exprimer les exigences auxquelles doit répondre la pièce représentée. Il doit donc être parfaitement clair, c'est-à-dire : Complet évitant toute interprétation ou déduction ; Facile à lire (choix judicieux des vues et leur nombre) ; Ne contenir que les spécifications fonctionnelles indispensables, avec de tolérances aussi peu élevées que possible. I- Rappel : Définition : (Voir manuel du cours page 70) Le dessin de définition est un moyen de communication entre concepteur (dessinateur) et réalisateur «cahier des charges». C est aussi le dessin d une pièce isolée du mécanisme dont le rôle est essentiellement de montrer les surfaces fonctionnelles, il nous renseigne donc sur la forme, la matière et les dimensions d une pièce. La méthode à suivre est la suivante : Etape : Décoder les formes générales de la pièce : -Mettre en évidence les formes générales d une pièce (colorier la pièce concernée sur les différentes vues ou elle apparaît. (Voir manuel du cours page 7) Etape 2 : Choisir les vues principales -Choisir les vues les plus représentatives et comportant le moins de parties cachées. Etape 3 : Représenter la pièce : -Il faut construire des volumes et non des contours (Parallélépipède, cylindre, sphère, ) -Toutes les vues doivent être conduites simultanément pour éviter les risques d oublis et de confusion. -Effectuer des opérations booléennes appliquées aux volumes élémentaires tel que la soustraction (retranchement), l addition (réunion), et quelquefois l intersection. (Voir manuel du cours page 72-73) Etape 4 : Mentionner les spécifications fonctionnelles : Par la cotation afin de spécifier les dimensions des différentes surfaces de la pièce avec plus de précision qu un simple relevé. (Voir manuel du cours page 75) Page-46-

47 Leçon N 3 : Le dessin de définition (Rappels) Chapitre II Annexe sur les sections (voir manuel du cours page..) Définition : Une section représente la partie de la pièce située dans un plan sécant. On distingue les " sections sorties", dessinées à l'extérieur des vues, et les "sections rabattues", dessinées en surcharge sur les vues. Section rabattue : -Repérer le plan coupant la pièce, par sa trace, en trait mixte fin. 2-N'indiquer le sens d'observation que s'il peut y avoir confusion. Ne pas mettre de lettre. 3-Amener par rotation de 90, autour de l'axe de la section, le plan coupant la pièce dans le sens du dessin. 4-Dessiner en trait continu fin la surface de la pièce contenue dans le plan sécant. 5-Hachurer la section (Dans ce cas, bien que cela soit à éviter, les hachures peuvent couper un trait fort, voir figures b et c.) Figure b Figure c II- Exercice résolu : (Voir manuel du cours page..) III- Activités de travaux pratiques : (Voir manuel d activités page.) IV- Exercices d applications : Page-47-

48 Leçon N 3 : Le dessin de définition (Rappels) Chapitre II EX N : SYSTEME TECHNIQUE : «Capteur fin de course pneumatique» Corps Chapeau Galet Chape Effecteu r Levier Dans notre étude on s intéresse à la CHAPE du capteur Page-48-

49 Travail demandé: On demande de compléter : a) La vue de face en coupe A-A b) La vue de gauche c) La vue de dessus en coupe B-B B B A A Rep Nb Chape Désignation Matière Observation ECHELLE : 2: ETABLISSEMENT : CAPTEUR Lycée Lycée Hammam-Lif Nom : BADRA Date : Le Numéro : 00 Page-49-

50 EX N 2 : SYSTEME TECHNIQUE : «Borne réglable» On demande de compléter : -La vue de face en coupe A-A -La vue de gauche -La vue de dessus -Section sortie C-C A C C A Corps S 235 Acier Rep Nb Désignation Matière Référence ECHELLE : : Nom : BORNE REGLABLE Date : Badra Sahbi Le ETABLISSEMENT : Taha Hussein Numéro : 00 Page-50-

51 CHAPITRE III(3) COMPORTEMENT DES MATERIAUX «Rappels sur les sollicitations simples» A- La traction : Définition : Une pièce est sollicitée à la traction lorsqu'elle est soumise à deux forces directement opposées qui tendent à l'allonger. Bilan des Forces : F F2 F F 2 On a et sont les efforts appliqués respectivement sur cette éprouvette. Sous l'action de ces deux forces, l éprouvette tend à s allongée. Déformation : l C est l allongement ( ) Type de sollicitation : Traction F ( pente). l ( l L L ) 0 Retenons : -- Une pièce est sollicitée à la traction lorsqu'elle est soumise à l'action de deux efforts directement opposés qui tendent à l'allonger. -- Les allongements d'une pièce sollicitée à la traction sont proportionnels aux charges. -- La valeur de l allongement d une pièce soumise à la traction dépend de la nature du matériau de la pièce sollicitée. Exemple : lal lcu lfe Fer Cuivre Aluminium Page-5-

52 Rappels sur les sollicitations simples Chapitre III B- La compression : Définition : Par analogie à la traction, on peut définir la sollicitation de compression : une pièce sollicitée à la compression lorsqu elle est soumise à l action de deux forces directement opposées qui tendent à la raccourcir. Bilan des Forces : F F2 F On a F et 2 sont les efforts appliqués respectivement sur cette éprouvette. Sous l'action de ces deux forces, l éprouvette tend à ce raccourcir. Déformation : Raccourcissement Type de sollicitation : Compression C- La flexion simple : Définition : Une pièce est sollicitée à la flexion lorsqu'elle est soumise à l'action de plusieurs forces perpendiculaires à son axe qui tendent à la fléchir. Bilan des Forces : On a F, F2et F3 sont les efforts appliqués respectivement sur cette barre. Sous l'action des trois forces, l éprouvette tend à fléchir. Page-52-

53 Rappels sur les sollicitations simples Chapitre III F On a F, 2 sont les efforts appliqués sur cette planche. Sous l action des deux forces elle tend à fléchir. Déformation : Flèche (f) Type de sollicitation : Flexion Retenons : -- Une pièce est sollicitée à la flexion simple lorsqu'elle est soumise à l'action de plusieurs forces perpendiculaire à sont axe qui tendent à la fléchir. -- La déformation de flexion d'une pièce sollicitée à la flexion est proportionnelle aux charges. F ( pente). f -- La valeur de la flèche d une pièce soumise à la flexion simple dépend de la nature de son matériau. Exemple : f Al fcu ffe Fer Cuivre Aluminium D- La torsion : Définition : Une pièce est sollicitée à la torsion lorsqu'elle est soumise à l'action de deux moments de torsion opposés (deux couples de forces opposé : les forces sont situés dans un plan perpendiculaire à l'axe de la pièce) qui tendent à la tordre. Bilan des Forces : Page-53-

54 Rappels sur les sollicitations simples Chapitre III On a et sont les moments appliqués sur l éprouvette. Sous l'action des deux couples de forces l éprouvette tend à ce tordre. Mt Mt Mt2 Déformation : Angle de torsion ( ) Type de sollicitation : Torsion Retenons : -- Une pièce est sollicitée à la torsion lorsqu'elle est soumise à l'action de deux moments de forces opposée. -- Les déformations angulaires d'une pièce sollicitée à la torsion sont proportionnelles aux moments de forces appliquées. ( pente). -- La déformation angulaire d'une pièce sollicitée à la torsion dépend de la nature de son matériau. Exemple : Al Cu Fe Fer Cuivre Aluminium Page-54-

55 COMPORTEMENT DES MATERIAUX : GENERALITES I- BUT DE LA RESISTANCE DES MATERIAUX : En statique nous avons étudié les conditions d équilibre d un solide supposé indéformable soumis à un système de forces sans se préoccuper de l importance de ces forces. Exemple : Levier du cisaille à main (Voir figure). L expérience montre que ce levier ne peut supporter que des charges limitées, au delà des quelles il se déforme dangereusement et risque de se rompre. La résistance de matériaux se propose d étudier la déformation de la limite de résistance d une poutre soumise à un système de forces extérieures. Figure N A 5 C E 3 B D Bâti 4 Barre d acier 3 Lame 2 Biellette Levier Rep Nb Désignation II- DEFINITION DE LA POUTRE : (Voir figure 2) On appel poutre en résistance des matériaux un solide engendré par la translation d une surface (S) dont le centre de gravité G décrit une ligne droite appelée ligne moyenne. La section droite (S) est constante (ou à faible variation) et reste à la ligne moyenne. La poutre possède un plan de symétrie. La longueur de la poutre est 0 fois la plus grande dimension de sa section. Figure N 2 Ligne moyenne Exemples de poutre G Surface (S) Page-55-

56 GENERALITES Chapitre III III- HYPOTHESE SUR LE MATERIAUX DE LA POUTRE. - Homogénéité : La poutre étudiée est faite d un matériau de même construction physique et chimique. - Isotropie : En chaque point et dans toutes les directions autour de ce point, la poutre a les mêmes propriétés mécaniques. IV- NOTIONS DE CONTRAINTE : (Voir figure 3) Soit le levier du support de la mini-perceuse en équilibre sous l action de trois forces extérieures. Effectuant par la pensée une coupure du levier en deux tronçons () et (2). Le tronçon () est en équilibre sous l action de F A et des actions mécaniques (efforts de cohésion df ) que le tronçon (2) exerce sur (). Ces actions sont uniformément réparties en tout point de la section (S) df Par définition on appelle vecteur contrainte le rapport : C ds L unité de la contrainte est N/ mm 2 ou MPa (méga pascal) : N/ mm 2 = MPa = 0 6 Pa Levier Coupure F B C B A (2) () Figure N 3 F C ds FA F opérateur / Levier df F A Dans le cas de la pièce (2) du système Pince pantographe: (Voir figure 4) Pour la biellette (2) les efforts de cohésions se réduisent à une force N normale à la section N df Donc df N C appelé contrainte normale et noté (Sigma) : ds S N S E Figure N 4 F E F E 2 D 3 4 df N Coupure (2) E 6 5 () D Pince pantographe F D F D Page-56-

57 Leçon : Traction simple I- DEFINITION : Une poutre est soumise à la traction lorsqu elle est soumise à deux forces directement opposées qui tendent à l allonger. Exemple : Pièce (2) de la pince pantographe. II- ESSAI DE TRACTION : Pour vérifier la résistance et l allongement de la pièce (2) nous avons besoin de connaître les propriétés mécaniques du matériau constituant cette pièce. Pour définir ces propriétés, on procède à un essai de traction. L essai de traction s effectue sur une éprouvette extraite du même matériau que la pièce (2) (voir figure 5) Les extrémités de l éprouvette sont pincées dans les mâchoires d une machine à essai de traction comportant un mécanisme enregistreur (voir figure 6) L essai consiste à chercher la variation de la longueur L en fonction de l intensité de l effort exercé sur l éprouvette. Section (S) de l éprouvette d Figure N 5 F F 2 P d = 0 mm ; L = 00 mm L 2 2 d 0 S mm Figure N 6 Eprouvettes 5 Comparateur 4 Traverse supérieur 9 Cylindre de pression 3 Indicateur de force 8 Traverse inférieur 2 Force d essai Colonnes de 7 (manivelle) guidage Table 6 Mors Page-57-

58 Leçon : Traction simple Chapitre III Force en N Force élastique Force de rupture L en mm F( KN) A B C Section (S) Eprouvette avant la traction Section S < S Effort de traction Pendant la Traction : Comportement élastique Striction de la pièce O Allongements Elastiques Allongements Permanents 22 L( mm) Déformation plastique Diagramme d essai Eprouvette après la rupture Interprétation du diagramme : Le diagramme de l essai comporte 3 zones : ZONE OA : Zone de déformation élastique, la courbe est une droite les déformations ( L ) sont proportionnelles aux charges (F) F = K. L (équation ) F L De l équation, on peut écrire E. puisque S et L sont deux constantes. S L E : module d élasticité longitudinale ou module de Young F L E N / mm S L 78,54 0, 06 2 Charg e F Dans cette zone la contrainte de traction dans le métal : Section de l ' éprouvette S L En écrivant (epsilon) l allongement relatif on aura E. : loi de Hook L Fe Au point A on définit la limite élastique ou résistance à l extension Re 38.3 N / mm S Fe : Force de la limite élastique en Newton et S : Aire de la section droite de l éprouvette en mm 2. ZONE AB : Zone de déformation permanente, elle correspond à une période plastique de grands allongement qui croissent plus vite que les charges. ZONE BC : Zone de rupture ou le point C marque le début de la striction. Nous déduisons la limite de résistance ou résistance à la rupture à l extension Fr R r N / mm S Page-58-

59 Leçon : Traction simple Chapitre III Fr : Force de rupture en Newton et S : Aire de la section droite de l éprouvette en mm 2. Après rupture rapprochant les deux parties de l éprouvette brisées et mesurons l allongement Lu-L = 22 mm Le coefficient d allongement pour cent A% : A% = 00. Lu L L L 22 A% = = L Lu III- CONDITION DE RESISTANCE A LA TRACTION : Pour qu une pièce de section S sollicitée à la traction (soumise à deux forces normales N) résiste en toutes sécurités, il faut que la contrainte normale calculée soit inférieur ou égale à la résistance pratique à l extension Rpe. Re N Rpe avec s coefficient de sécurité; 2 s 5; Rpe : s S Condition de résistance à la traction IV APPLICATION : Etude de la pièce (2) du système Pince pantographe On donne : L = 20 mm ; la section S = a.b = 20.4 = 80 mm 2 a b F E On donne : F = Fe = 400 N - Vérification de la résistance de la pièce (2) en adoptant un coefficient de sécurité s=2 F Re 38 Rpe Rpe avec Rpe 59 N / mm S s 2 F S ,5 / 2 N mm Donc la condition de résistance est vérifiée 2 E D L 2- Calcul de l allongement : F L F. L E. L 0,0 mm S L S. E F D Page-59-

60 Leçon : Traction simple Chapitre III Exercice d application Système technique : "Bras manipulateur" On utilise le bras manipulateur dans la partie opérative des systèmes automatisés vu. Son rôle est de prendre un objet d un point A et le poser en un point B à un rythme précis ou selon des ordres qui lui sont envoyés par la partie commande. Le bras manipulateur qui vous est présenté est de technologie pneumatique. Nous allons limité notre étude à la partie active de cet ensemble. C'est-à-dire la pince qui saisit l objet. NB : Le mouvement des deux mâchoires est lié à l action sur la tige du piston du vérin Plaque support Mors adaptation Vérin Mâchoires Pince du bras manipulateur Sachant que la pression pneumatique exercée sur le piston du vérin et de diamètre D piston = 30 mm et que P = 60 x 0 5 Pa - Calculer la force de poussée du vérin. (Pa = N /m 2 ) : Page-60-

61 Leçon : Traction simple Chapitre III Sachant que la tige du piston qui est sollicitée à la compression et un cylindre creux en acier de diamètre intérieur d int = 0 mm et de limite élastique R e = 80 N/mm 2. On adoptera un coefficient de sécurité s = 3 2- Calculer le diamètre extérieur d ext minimale de la tige du piston :. Choix d ext =.. 3- Calculer la variation de la longueur (Δl) sachant que la longueur initiale de la tige du piston L 0 = 00 mm; On donne E=2.0 5 N/mm 2 (Module d Young) : Δl =.. Tige du piston : Cylindre creux Piston << COMPORTEMENT DES MATERIAUX >> Contrainte Normale : F S F en (N) S en (mm 2 ) : en (N/mm 2 ) Avec σ < 0 : dans le cas de la compression Condition de résistance : σ Rpe avec : R pe R S e R e : Résistance à la limite élastique s : Cœfficient de sécurité ( 2 s 0 ) Relation contrainte / déformation longitudinale : σ = E ε c est la loi de Hooke avec ε = E : module d élasticité longitudinale (ou module d YOUNG) en (N/mm 2 ) l L 0 Page-6-

62 CHAPITRE IV(4) LES FONCTIONS LOGIQUES UNIVERSELLES Leçon N : Les fonctions logiques de base «Rappels» En série En parallèle Propriété de l algèbre logique : Idempotence a + a = a a. a = a Commutativité S= a. b = b. a S= a + b = b + a Associativité S= a + (b + c) = (a + b) + c = a + b + c S= a. (b. c) = (a. b). c = a. b. c Distributivité a. (b+c) = a. b+ a. c a + b. c est identique à (a+b). (a+c) Page-62-

63 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Pour divers raison et pour limité le nombre de type de composant au sein des circuits. Il existe d autre dite << universelle >> qui permet de réaliser toute les fonctions logiques. Par mis ces composants on a : - L opérateur logique NI ou NOR (NON OU) - L opérateur logique ON ou NAND (NON ET) Soit les deux tables de vérité suivantes : S S2 S.S2 S. S 2 S S 2 S S Egale (=) S S2 S+S2 S S2 S S 2 S. S Egale (=) er Théorème de MORGAN : 2 éme Théorème de MORGAN : S. S2 S S2 S S2 S. S2 NOR NON OU H S S2 NAND NON ET H S S2 Page-63-

64 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV Réalisation électronique (on utilise les CI : circuit intégrés) H S S2 H S S2 Il existe deux types de circuit intégrés : Circuits intégrés T.T.L C.M.O.S Désignation 74XX 40XX Alimentation 5± 0,5V 3V 8V Puissance moyenne absorbée 0 mw 2,5 mw Brochage d alimentation 4 et 7 4 et 7 «NON» «ET» «OU» «NAND» «NOR» * Dans les circuits numériques et logiques, les grandeurs logiques possédant deux états : 0 ou appelé aussi des valeurs binaires. * Electriquement, ces deux niveaux sont affectés des tensions/ - Tension basse : V L (low) correspond au niveau logique 0. - Tension haute : V H (high) correspond au niveau logique. - En logique de type T.T.L (Transistor Transistor Logique) Il faudra connecter des CI : Vcc = 5v, Gnd = 0v : on aura alors V L = 0,8 v et V H > 2,4v Pratiquement : lorsque V est comprise entre 0 et 0,8v on lui attribue 0 logique. lorsque V est comprise entre 2,4v et 5v on lui attribue logique. En logique de type CMOS (Complementary Metal oxyde semiconducteur) Il faudra connecter les circuits intégrés (C.I) comme suit : Alimentation des CI 3v < VDD < 5v ; Gnd = 0v. On aura alors V L = 0v et V H =VDD. Page-64-

65 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV UNIVERSALITE DE LA FONCTION NI : a- Réalisation de la fonction NON par une fonction NI : a b- Réalisation de la fonction OU par deux fonctions NI : a a a a a a b a b a b a b c- Réalisation de la fonction ET par trois fonctions NI : a a b b a b a. b a. b UNIVERSALITE DE LA FONCTION NAND : a- Réalisation de la fonction NON par une fonction NI : a b- Réalisation de la fonction ET par deux fonctions NI : a a a. a a a b a b a. b a. b c- Réalisation de la fonction OU par trois fonctions NI : a a b b a. b a b a b Page-65-

66 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV RELATIONS : a a a a a a 0 a 0 a a a a. a a a a. a a a a 0 a a a a b a b a. b a b a. b a b EXERCICES D APPLICATIONS EX N : Système technique : "ETAU MAGNETIQUE" I- Présentation : Cet étau permet de bien fixer une pièce pour réaliser une opération Plaque magnétique (Y) d usinage. Le serrage de la pièce est assuré pendant l alimentation de la plaque magnétique grâce à une bobine Y. Pour donner une grande flexibilité à cet étau, deux boutons poussoirs (b) et (c) sont utilisé pour serrer la pièce et un bouton arrêt d urgence (a). a Le serrage de la pièce est traduit par l équation logique : b c Y = (b c) a II- Travail demandé - Représenter le logigramme de «Y» en utilisant uniquement des portes logique NOR à deux entrées : a b c Y Page-66-

67 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV 2- Compléter la réalisation électronique de Y : + 5V a b c R R2 R3 Y 0 V 3- Montrer que Y ( b c). a Y ( b c) a 3- Ecrire l équation de la sortie logique «Y» en utilisant uniquement des opérateurs NAND : Y ( b c). a 4- Représenter le logigramme de «Y» en utilisant uniquement des portes logique NAND à deux entrées a b c Y Page-67-

68 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV I- Schéma de principe : EX N 2 : Système technique : "DISTRIBUTEUR DE BILLETS DE BANQUE" Ecran Ecran (type de carte) Retrait de l argent Fente pour carte magnétique (Agit sur un capteur «F») Voyant lumineux (Lampe rouge «L R») Clavier de saisie (Agit sur un capteur «S») Bouton poussoir d annulation «A» Voyant lumineux (Lampe verte «L V») Bouton poussoir de confirmation «C» II- Fonctionnement : Pour faciliter d avantage les opérations monétaires, un distributeur de billets de banque est installé devant une banque. Pour retirer de l argent l opérateur doit introduire sa carte magnétique dans la fente du distributeur qui agit sur un capteur «F» et introduire par l intermédiaire du clavier de saisie un code secret qui agit sur un capteur «S» et en fin appuyer sur un bouton poussoir de confirmation «C». Si cette manipulation et juste une lampe verte s allume «L V» II- Travail demandé : - Soit F, S et C les variables binaires d entrées. L V : variable binaire de sortie. a) En se référant aux conditions du fonctionnement du système, remplir la table de vérité suivante b) Déduire l équation logique L V =f (F, S, C) L V = F S C L V Page-68-

69 Leçon N 2 : Les fonctions logiques universelles Chapitre IV c) Ecrire l équation de la sortie logique «Lv» en utilisant uniquement des opérateurs NAND : Lv ( F. S). C d) Représenter le logigramme de «L V» en utilisant uniquement des portes logiques NAND à deux entrées F S C Lv 2- On considère que l oubli du code secret ou toute fausse manipulation après introduction de la carte magnétique entraine l allumage de la lampe rouge «L R» qui répond à l équation logique : L F. ( S C) R a) Ecrire l équation de la sortie logique «L R» en utilisant uniquement des opérateurs NOR : L F. ( S C) R e) Compléter la réalisation électronique de la sortie «L R» en utilisant deux circuits «7402» TTL : +5V F S C L R R R2 R3 0 V Page-69-

70 Leçon N 3 : La fonction mémoire I- Mise en situation : (Voir manuel du cours page ) )- Activité de découverte : (Voir manuel d activité page ) 2)- Exemple introductif : «Perceuse sensitive» 3)- Mise en évidence de la fonction mémoire : II- Etude de la fonction mémoire : (Voir manuel du cours page...) - Généralités : 2- Différents types de mémoires : III- Activités pratiques : (Voir manuel d activité page..) IV- Exercices d application : Exercice N : Système Technique : PRESSE BOITES DE BOISSONS m Moteur (M) a Boitier de commande Contacteur (KM) Réducteur de vitesse Châssis presse Vérin presseur Poutre support réglable en hauteur Boite de boissons 33 cl 6 mm 30 mm - Fonctionnement : ce système est destiné au compactage de boites métalliques contenant un volume de 33 cl de boisson. Lors de la compression de la boites la hauteur initiale 6 mm diminue à une valeur initiale de 30 mm cela est du à une forte pression exercer par le vérin presseur entrainer par le moteur (M). - On se propose de faire l étude du moteur (M) Page-70-

71 Leçon N 3 : La fonction mémoire Chapitre IV KM2 KM 220 V ~ a m KM Moteur (M) a) Sachant que l équation logique du relais «KM» et : KM a.( m KM) et que M=KM2 - Etablir le schéma à contact ou électrique de «KM» 220 V ~ 0 V KM b) Etablir le logigramme de «KM» en utilisant seulement des portes logique de base : m a c) Etablir le logigramme avec seulement des portes logique NOR à deux entrés : KM a.( m KM) a KM m Page-7-

72 Leçon N 3 : La fonction mémoire Chapitre IV d) Ecrire l équation de la sortie logique «KM» en utilisant uniquement des opérateurs NAND : KM a.( m KM) EX N 2 : Système technique : système de levage Boitier de commande Moteur Tambour Afficheur Etage Câble métallique B B2 Support Brique Etage 0 Cabine Description du système : Ce système sert à transférer des charges en brique vers l étage Fonction Mémoire - On se propose de faire l étude du moteur (M) m a Boitier de commande Contacteur (KM) Moteur (M) Page-72-

73 Leçon N 3 : La fonction mémoire Chapitre IV e) Sachant que l équation logique du relais «KM» et : KM a.( m KM) et que M=KM2 - Etablir le schéma à contact ou électrique de «KM» 220 V ~ 0 V KM f) Etablir le logigramme de «KM» en utilisant seulement des portes logique de base : m a KM g) Etablir le logigramme avec seulement des portes logique NAND à deux entrés : m a KM h) Ecrire l équation de la sortie logique «KM» en utilisant uniquement des opérateurs KM a.( m KM) Page-73-

74 Leçon : CHAPITRE V(5) ETUDES DES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES Les solutions constructives Objectif : A partir d un système technique ou d un sous-système ou d un mécanisme accompagné de son dossier technique : - Identifier les composants d un mécanisme sur matériel ou dossier. - Identifier les mobilités relatives aux composants d un mécanisme. - Identifier les composants technologiques dans une liaison. - Compléter la représentation d un dessin d ensemble d un mécanisme - Exploiter l outil informatique. I- Activité de découverte : II- Rappel sur les liaisons mécaniques : Désignation Mobilités Exemples Liaison Encastrement 0 translations 0 rotations 0 degrés de liberté Symboles Représentation plane Liaison Pivot Liaison Glissière Liaison Hélicoïdale 0 translations rotations degrés de liberté translations 0 rotations degrés de liberté translations + rotations degrés de liberté Liaison Pivot glissant translations rotations 2 degrés de liberté Page-74-

75 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V Liaison Rotule 0 translations 3 rotations 3 degrés de liberté Liaison Appui plan 2 translations rotations 3 degrés de liberté III- Exemples introductifs : Clé pour filtre à huile (Voir manuel du cours page ) IV- Exercice résolue : Etau orientable (Voir manuel du cours page ) V- Activités pratiques : (Voir manuel d activité page ) EXERCICE D APPLICATION Système technique : «ETAU PORTE TUBE» I- Fonctionnement : Le système sert à immobiliser des tubes en cuivre entre ces deux mors II- Travail demandé : - Analyse du fonctionnement : a- En se référant au dessin d ensemble du système préciser la nature des mouvements d entrée et de sortie. - Mouvement d entrée : - Mouvement de sortie :. b- Justifier le double filetage de la vis de manœuvre (5)?. Page-75-

76 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V 2- Construction d une liaison mécanique : a- Compléter le tableau des liaisons ci-dessous: Liaison Mobilité Désignation Symbole 7 6 T R x y z Liaison... 7 / T R x y z Liaison... 6 / T R x y z Liaison... 5 / 3 3 T R x y z Liaison... 3 / Page-76-

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78 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V b- Compléter le schéma cinématique de l extracteur de bague : Liaison 2/ Liaison 7/6 Liaison 6/5 Liaison 2/ Liaison 4/ Liaison 3/ Liaison 5/ Solution constructive d une liaison mécanique : Exemple : Liaison du socle () et de l écrou (4) : Cette liaison est assurée par la vis (8) Page-78-

79 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V -Lesquels de ces vis correspond à la vis (8)? Choisir par une croix Vis à tête fraisé bombée Vis à tête fraisé Vis à tête six pans creux -En déduire le nom de cette liaison : Exemple 2 : Liaison du socle () et du mors droit (3) : Le mors droit (3) est guidé en translation par rapport au socle (3) par une forme en Té. On donne ci-dessous le guidage du mors (3) par rapport au socle () Les surfaces de contacts qui participent au guidage sont : Une surface d appui Une surface de guidage qui positionne Une surface en opposition des précédentes qui maintient le contact. Pour assurer cette liaison entre le socle () et le mors (3) il faut prévoir des espacements ou jeu (J) a- Placer sur le dessin ci-dessous les conditions fonctionnelles nécessaires au bon fonctionnement du mécanisme : Appui 3 F Guidage Maintien b- Repasser avec deux couleurs différentes sur les dessins des pièces () et (3) les surfaces qui participent à ce guidage : Page-79-

80 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V a- Proposer deux autres solutions qui assurent ce guidage en représentant la section du mors (3) et les espacements nécessaires. Solution Solution 2 4- Représentation graphique d une solution constructive : On ce propose de remplacer l ensemble A (5, 6, 7) par un autre ensemble B (5, 8, 9) qui réalise la même fonction Vis de manœuvre (5) Embout (9) Poigné (7) Vis de manœuvre (5) Levier (6) Levier (8) A (5.6.7) B (5.8.9) - Compléter aux instruments la représentation graphique de cette solution en mettant en place le levier (8) et les deux embouts (9). Page-80-

81 Leçon : Les solutions constructives Chapitre V Page-8-

82 Leçon N : CHAPITRE VI(6) LES FONCTIONS ELECTRONIQUES La fonction commutation Objectif : A partir d un système technique ou d un sous-système ou d un mécanisme accompagné de son dossier technique : - Identifier la fonction commutation par transistor. - Réaliser des applications qui intègrent la fonction commutation à base de transistors. I- Mise en situation : - Activité de découverte : (Voir manuel d activité page 5-52) -Travail demandé : +Vcc a) E R B C V BD36 V3 BD36 R2 S V4 BD35 V2 BD35 C E B S2 b) Transistors V V2 V3 V4 Type PNP NPN PNP NPN Référence BD36 BD35 BD36 BD36 Boîtier TO26 TO26 TO26 TO26 V CEMAX (V) 45V 45V 45V 45V I CMAX (ma) P CMAX (mw) 2 w 2 w 2 w 2 w c) Boîtier TO26 2- Exemple introductif : (Voir manuel du cours page ) II- La Fonction commutation : (Voir manuel du cours page ) - Définition : La fonction commutation c est d établir ou interrompre le passage d un courant électrique entre deux points d un montage assurant un transfert d énergie. Page-82-