NOM : CLASSE : GROUPE: Activités : Notions : Etablir les liens entre structure et fonction Relation entrée / sortie d un système de transmission Matériels et dossiers: Base de données TpWorks guitare et Analyse fonctionnelle, guitare gibson Dusk Tiger, maquettes numériques et impressions 3D de la mécanique Robot de Gibson et du dispositif didactisé d engrenages. Etude de la transmission de l énergie à la corde de la guitare Préambule : En manipulant la guitare Gibson Dusk Tiger, dire s il est possible de régler la tension des cordes manuellement (cochez la bonne réponse) : Réglage manuel possible? : OUI NON Si la réponse est oui, dessinez à main levée le constituant permettant ce réglage : (Ne dessiner que le constituant visible sur la guitare et que l on touche avec les doigts pour effectuer ce réglage) Dessin à main levée du constituant Dans ce cas d utilisation, l énergie musculaire du guitariste engendre une énergie mécanique qui est transmise au tourillon par le biais d un dispositif entièrement mécanique Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 1/7
On remarque donc qu il y a deux possibilités pour effectuer ce réglage : soit manuellement (pas recommandé mais nécessaire) soit de manière automatique. 1) Etude des éléments de transmission : A l aide du logiciel de DAO «Solidworks» : - Ouvrir le fichier assemblage «mécaniquecomplète.sldasm» Commandes permettant d exploiter le logiciel Solidworks Remarques : Si vous voulez cacher une pièce ou un groupe de pièces dans le logiciel, il suffit de : - Cliquer bouton droit sur la pièce à cacher - Sélectionner ensuite «cacher» Pour remontrer la pièce, cliquer bouton droit sur la pièce cachée dans l arbre de construction et sélectionner «montrer» Il est possible de déplacer ou faire tourner certaines pièces en cliquant bouton gauche dessus et, tout en gardant le bouton de la souris appuyée, déplacer la souris dans le sens désiré. Arbre de construction fenêtre dans laquelle se trouve l assemblage Nous avons vu, ci-dessus et lors de l activité 3 qu il y a deux moyens pour faire tourner le tourillon et donc régler la tension des cordes. Il y a donc deux entrées dans notre système de transmission. Repérer précisément ci-dessous par deux flèches ces deux entrées : Arbre du moteur?? Arbre de la clé Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 2/7
2) Construction du système de transmission de la mécanique Robot On vous donne les sorties imprimantes 3D de toutes les pièces composant la mécanique Robot de GIBSON. Ces sorties imprimantes ont été faites à l échelle 3 (vous avez donc à disposition la réplique exacte mais grossie 3 fois de la mécanique Robot originale) On vous demande de reconstruire physiquement l ensemble en vous aidant de la maquette virtuelle de la mécanique sous Solidworks. Vérifier le bon fonctionnement en tournant manuellement (et délicatement sans forcer!) la clé de la mécanique. a) Une fois l ensemble monté, compter approximativement le nombre de tours nécessaires à la clé pour obtenir la rotation d un tour complet du tourillon. Résultat de la manipulation : Nombre de tours de la clé :.. On a donc approximativement un rapport de réduction de :. b) On vous demande maintenant de tourner manuellement l axe du moteur (cet axe a été modifié par rapport à l original pour pouvoir faire la manipulation) et d essayer de compter le nombre de tours nécessaires pour obtenir la rotation d un tour complet du tourillon. NB : Vous pouvez faire cette manipulation en deux temps : tourner et compter le nombre de tours de l axe du moteur jusqu à obtenir un quart de tour de la clé, multiplier par quatre et ensuite, connaissant le rapport de réduction du a), vous pouvez en déduire le nombre de tours total à faire pour obtenir un tour complet du tourillon Résultat de la manipulation : Voir la page suivante Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 3/7
Nombre de tours approximatif de l axe moteur :.. Détail de votre recherche (calculs) :.. A votre avis, ce résultat est-il précis?. 3) Etude des constituants permettant la transmission de l énergie : On vous donne la sortie imprimante 3D de la maquette didactisée suivante : En démontant la mécanique, Récupérer trois roues dentées identiques pour pouvoir les utiliser sur la maquette ci-dessus. Compter le nombre de dents de la petite roue et celui de la grande roue : Nombre de dents Z 1 = Nombre de dents Z 2 = a) Manipulation avec deux roues dentées (soit un train d engrenages) : Mettre délicatement deux roues dentées sur la maquette comme ci-dessous et noircir une dent de chacune des deux grandes roues qui se trouve en vis-à-vis des deux index Index 2 Z4 Z3 Z2 Z1 Z 4 44 Z 1 L entrée se trouvera au niveau de l index 1, l engrènement se fait entre Z1 et Z4 : On vous demande de tourner et de compter le nombre de tours nécessaires à la première roue Z1 pour que la roue Z4 fasse un tour complet (La sortie se trouve au niveau de l index 2) Index 1 Réponses : (voir page suivante) Remarque : Puisque l on tourne la roue Z1, on dira qu elle est menante.la deuxième roue Z4 étant entrainée par la précédente, on dira quelle est menée. Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 4/7
Nombre de tours approximatif de la roue Z1 pour un tour de la roue Z4 :. La roue menée tourne plus vite ou moins vite que celle qui est menante?.. Le sens de rotation est-il le même entre les deux trains d engrenages?.. Calculer le rapport entre le nombre de dents de la roue menée et le nombre de dents de la roue menante (Z4 / Z1), que remarquez-vous? On peut donc dire que la deuxième roue (Z4) tourne combien de fois plus vite ou moins vite que la première (Z1)? Etant donné que l entrée du mécanisme (au niveau de l index 1) concerne la roue Z1 et que la sortie du mécanisme (au niveau de l index 2) concerne la roue Z4, on appellera la fréquence de rotation de l entrée du mécanisme «N (Z1)» et la fréquence de rotation de la sortie du mécanisme «N (Z4)». D après votre réponse précédente, compléter les équations suivantes et donner le résultat numérique obtenu sous forme de fraction : Z 4 o N(Z 1 ) =. X Z 1 N(Z 4 ) (N Sortie ) Z.. 1 = = NB : le rapport des fréquences de rotation des roues est N(Z 1 ) (N Entrée ) Z... égal au rapport inverse du nombre de dents des roues b) Manipulation avec trois roues dentées (soit deux trains d engrenages) : Mettre délicatement une troisième roue sur la maquette comme ci-dessous et noircir la dent qui se trouve en vis-à-vis du troisième index Index 1 Index 3 Index 2 Z6 Z5 Z4 Z3 Z2 Z1 Z 4 L entrée est toujours au niveau de l index 1 ; L engrènement se fait entre Z1 et Z4 puis entre Z3 et Z6 : On vous demande de tourner et de compter le nombre de tours nécessaires à la première roue Z1 pour que la Z6 fasse un tour complet Remarque : Dans le premier train d engrenages, la roue Z1 est menante et la roue Z4 est menée. Dans le deuxième train d engrenages, la roue Z3 est menante et la roue Z6 est menée. Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 5/7 Z 6 Z 1 Z 3
Réponses : Nombre de tours approximatif de la roue Z1 pour un tour de la roue Z6 :. Sachant que les trains d engrenages sont ici tous identiques, donner la valeur du rapport de réduction du deuxième train d engrenages (Z6/Z3):.. Le sens de rotation est-il le même entre la première roue Z1 et la dernière roue Z6?.. Nous allons maintenant cumuler les deux rapports de réduction ; multiplier entre eux les deux rapports de réduction (Z4/Z1) x (Z6/Z3), que remarquez-vous? Calculer le rapport des fréquences de rotation entre l entrée et la sortie du mécanisme (après avoir complété les nombres de dents dans la formule). Donner le résultat sous la forme d une fraction NZ 6 (Ns) Z.. x Z.. x.. 1 = = = NZ 1 (Ne) Z.. x Z.. x.... c) Recherche sur internet : La transmission de l énergie se fait donc par ce que l on nomme des trains d engrenages. Rechercher sur Wikipédia la définition d un train d engrenages et recopier la formule du rapport de transmission donnée dans la rubrique «train simple» Réponse : Train d engrenages : Formule du rapport de transmission : Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 6/7
4) Calcul des rapports de transmission de la mécanique Robot «Dusk Tiger» GIBSON : On vous donne ci-dessous le schéma de la mécanique, compléter le nombre de dents de chaque engrenage (Z1 à Z14) Arbre moteur Z1 = Z10= Z6= Z2=.. Axe du tourillon Z14=. Z11=. Z7=. Z3=.. Entourer sur le schéma : - en rouge les roues menantes - en vert les roues menées Z13=.. Z9=. Z5=.. Z8=.. Z12=. Z4=.. Calculer le rapport de transmission entre l axe de l arbre moteur et l axe du tourillon, comparer votre résultat avec la manipulation b) du 2) faite précédemment : Z. x Z.. 1 Rapport = = = Z. x Z.. Commentaires Sur ce même principe, répondre aux questions posées et calculer le rapport de transmission entre l arbre de la clé et l axe du tourillon (l axe de la clé est perpendiculaire à l axe de la roue entrainée mais le principe de calcul est toujours le même) - Compter le nombre de dents de la roue tournant avec la clé : Z 15 =.. - L engrènement se fait avec quelle autre roue?.. - Calculer le rapport de transmission, comparer votre résultat avec la manipulation a) du 2) faite précédemment : Z. x Z 1 Rapport = = = Z. x Z... Commentaires : Lycée Gustave Eiffel Patin Christophe. Activité n 4 page 7/7