SCIE SAUTEUSE. CI7 : Modéliser les actions mécaniques, vérifier et valider des performances statiques des chaînes de solides.

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1 SCIE SAUTEUSE CI7 : Modéliser les actions mécaniques, vérifier et valider des performances statiques des chaînes de solides. À l issue des TP ce Centre d Intérêt, les compétences acquises doivent vous permettre plus particulièrement de : Isoler un solide et effectuer un bilan des AM extérieures ; Appliquer le PFS, la modélisation des liaisons et des efforts étant donnée, ainsi que le séquencement des isolements. Modéliser les AM globales agissant sur un système, la modélisation sous forme de liaison normalisée étant donnée, Dans le cas de liaisons non parfaites comportant du frottement : citer et appliquer lois de Coulomb, efforts globaux ou locaux. Proposer une démarche d isolement pour résoudre de manière graphique un problème de statique plane. Utiliser la représentation par un cône de frottement pour modéliser les actions de frottement (contact ponctuel) ; Proposer ou commenter un modèle de liaison associé aux surfaces de contact ; Identifier et représenter sous forme de schéma blocs les éléments constitutifs d une chaîne de transmission d énergie ; Valider des performances statiques d un CdC. page 1

2 Table des matières 1 Définition du modèle numérique CAO 3D Paramètres de commande de simulation Prise en compte de l effort de coupe Prise en compte de la pesanteur Prise en compte de l action du moteur Calcul Valeur du couple statique maximal du moteur issue de la simulation 5 3 Vérification du PFS Isolement et torseur d action mécanique Vérification d équilibre page 2

3 TP PSI CI7_2 Problématique On propose ici de vérifier que les solides de la scie sauteuse satisfont le Principe Fondamental de la Statique dans le cas le pire, c est à dire celui du plus grand effort de coupe du cahier des charges lorsque la lame est bloquée. On déterminera aussi l action mécanique exercée par le moteur, étude préalable au dimensionnement de celui-ci. Les résultats de l étude sont un préalable nécessaire au dimensionnement du moteur et des liaisons. Il s agira donc de : construire un modèle numérique ; modéliser et interpréter les actions mécaniques en présence ; déterminer le couple moteur maximal nécessaire en statique par simulation ; vérifier l équilibre d une pièce. Il est ainsi question de quantifier les écarts entre le service attendu et le service simulé (voir figure 1). F IGURE 1 La maîtrise des modèles. On pourra consulter les documents techniques dans le dossier correspondant. 1 Définition du modèle numérique CAO 3D Q 1 : Ouvrir sous SolidWorks la maquette CAO «SCIEM2.SLDASM» située dans le lecteur réseau de la classe. Effectuer la construction automatique du mécanisme sous Méca3D, vérifier que les liaisons conviennent et les adapter si besoin. On propose figure 2 une modélisation des liaisons issue du travail effectué dans le TP du centre d intérêt CI4. Il est maintenant nécessaire de compléter le modèle Méca3D : page 3

4 FIGURE 2 Modèle d étude mécanique proposé. déterminer les paramètres de commande de la simulation, modéliser les actions mécaniques extérieures à prendre en compte. 1.1 Paramètres de commande de simulation On veut étudier le comportement de la scie en visualisant 3 ou 4 courses de la scie. Q 2 : Déterminer les paramètres de commande dans Meca3D : vitesse de rotation d entrée et durée de simulation. 1.2 Prise en compte de l effort de coupe Q 3 : Quel type d action mécanique le matériau à couper exerce-t-il sur la lame? Entre quelles pièces ou dans quelle liaison du modèle cette action doit-elle s exercer? Ajouter cette action mécanique dans le modèle numérique. 1.3 Prise en compte de la pesanteur Q 4 : Ajouter l action de la pesanteur sur la ou les pièce(s) que vous jugerez pertinente(s) dans le modèle Meca3D. On portera une attention particulière à l orientation de la gravité et l on vérifiera la validité des actions mécaniques introduites en contrôlant les propriétés de l effort. page 4

5 1.4 Prise en compte de l action du moteur Pour mettre en mouvement la lame et, plus particulièrement dans le cas étudié ici, pour poursuivre la coupe lorsque la lame est bloquée, le moteur électrique doit exercer une action mécanique, qui est l inconnue recherchée du problème de statique des solides. Q 5 : Quel type d action mécanique le moteur exerce-t-il sur l arbre d entrée? Entre quelles pièces ou dans quelle liaison du modèle cette action doit-elle s exercer? Il est donc nécessaire d introduire dans le modèle méca3d un "couple moteur inconnu". Q 6 : Ajouter cette action mécanique dans le modèle numérique. 1.5 Calcul Q 7 : Lancer la simulation. 2 Valeur du couple statique maximal du moteur issue de la simulation Q 8 : Tracer sous Méca3d la courbe de l amplitude du couple moteur qui s exerce sur l arbre moteur. Quelle est la position de la scie pour laquelle l amplitude de ce moment est maximale? Donner la valeur maximale du couple moteur en statique. Ce résultat permettrait de dimensionner le moteur vis à vis du critère du cahier des charges étudié. 3 Vérification du PFS 3.1 Isolement et torseur d action mécanique Q 9 : Effectuer le bilan de toutes les actions mécaniques extérieures auxquelles est soumis la lame On précisera pour chacune le type d action mécanique (effort, moment ; axe...). Effectuer ces isolements sous Meca3D et vérifier les résultats. 3.2 Vérification d équilibre Q 10 : Mesurer sous Méca3D toutes les composantes de chaque action mécanique extérieure à la lame et préciser ainsi les torseurs d action mécanique associés. Vérifier que la vis à billes en équilibre vérifie bien le PFS. page 5