Cahier Meca 3 ST

Nom : ……………………..… Prenom : ………………...…. Classe : ………………...……. A.S : … 2015 … / … 2016 …

SOMMAIRE

Chap. Titre

Page

01

Analyse fonctionnelle externe d’un produit

02

Lecture d’un dessin d’ensemble …………...………………………………………..………………….. 11

03

Désignation des matériaux

04

Formes géométriques usuelles

05

Le schéma cinématique

06

La solution encastrement

07

Tolérances dimensionnelles

08

Tolérances géométriques

09

Statique graphique

10

Cotation fonctionnelle

11

…..………………………………………..…………

…..…………………………………………………….………..…………..

1

14

…..…………….……..……………………………………….………..

22

…..….………………………………………………………………....…………..

25

…..………………………………………………………………..…………..

36

……………………………………………………………………….……..

41

………………………………………………………………………….……..

53

…..………...……………………………………………………………….…………..

61

…..………….……………………………………………………..…..…………..

71

Flexion plane simple

…..………………………………………..…………………………………..….…...

78

12

Dessin de définition

…..………………………………………………………………………..…………..

86

13

Guidage en translation

14

Transmission de mouvement

15

Guidage en rotation

…..……………………………………………………………...……..…………..

95

…..……………………………………………………………..…………..

105

…..……………………..…………………………………………...……..…………..

122

01

ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE D’UN PRODUIT

I. MISE EN SITUATION : Le cycle de vie d’un produit prend en compte toutes les activités qui entrent en jeu dans la fabrication, l’utilisation, le transport et l’élimination de ce produit. Le cycle de vie est généralement illustré comme une série d’étapes. 01

Analyse du besoin

02

Etude de la faisabilité

03

Conception du produit

10

Elimination du produit

Cahier de Charges Fonctionnels (CdCF)

Un besoin est un désir (ou une nécessité) éprouvée par un utilisateur.

[Définition Afnor NF X50 – 150]

L’analyse du besoin se fait en trois étapes :

besoin non valide idée perception du marché

saisie du besoin

énoncé du besoin

validation du besoin

besoin valide abandon

La méthode de l’analyse du besoin s’appuie sur deux hypothèses : hypothèse1 : la satisfaction du besoin est réalisée par l’utilisation du produit à concevoir. hypothèse2 : le besoin est satisfait par le changement d’état d’une matière d’œuvre.

Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 1

II. ANALYSE FONCTIONNELLE : L’analyse fonctionnelle est une approche scientifique qui raisonne en terme de fonctions devant être assurées par un produit, elle consiste à recenser, caractériser, hiérarchiser les fonctions d’un système. L'analyse fonctionnelle n'est pas une fin en soi, mais une étape dans le processus de conception d'un produit ou d'un système. L'analyse fonctionnelle permet: De mieux définir le besoin, De mieux adapter le produit au besoin, De ne rien oublier au moment de la conception D'innover De diminuer les modifications de mise au point : « faire bien du premier coup » La synergie du travail en groupe La combinaison de la rigueur et de la créativité fonctions de service

besoin

fonctions techniques

produit

Analyse fonctionnelle intene

Analyse fonctionnelle extene

L’analyse fonctionnelle externe, décrit le point de vue de l’utilisateur et ne s’intéresse au produit qu’en tant une « boîte noire » capable de fournir des services dans son environnement durant son cycle d’utilisation. C’est une démarche menée par le concepteur dans le cadre d’un projet pour la conception (création ou amélioration) d’un produit. Elle débouche sur la l’élaboration du Cahier des Charges Fonctionnel (C.d.C.F). besoin insatisfactions

Analyse fonctionnelle externe d’un produit

Cahier des Charges Fonctionnel « C.d.C.F »

Dans ce qui suit, l’étude sera portée sur l’exemple d’un tournevis électrique.

III. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE : 1. Historique du produit: L’usage du tournevis manuel devient rapidement fastidieux en cas d’utilisation intense. L’idée de motoriser l’appareil s’est donc imposée. La première visseuse électrique fut inventée en 1925 par l'entreprise allemande « C. & E. Fein ». En 1968, « Skil » conçoit une première perceuse à batterie NiCd de 6 volts. Il faudra attendre 1986 pour voir apparaître le tournevis sans fil « Twist » équipé d’une batterie incorporée NiCd de 2,4 V. Cet outil sera fabriqué à un million d’exemplaires dans le monde. La miniaturisation des différents composants (moteur, transmission…) et les progrès effectués en matière de stockage de l’énergie ont conduit aux produits que nous connaissons aujourd’hui et qui nous sont proposés par de nombreux constructeurs avec des caractéristiques variables suivant l’utilisation souhaitée. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 2

2. Descriptif du produit: 1

2

3

5 Dispositif des composants : 1. Porte-embout à aimant 2. Corps de la visseuse

4 6

3. Voyant de charge 4. Commutateur du sens de rotation 5. Prise du chargeur électrique 6. Poignée en caoutchouc souple

3. Caractéristiques techniques du produit: Tension Secteur du chargeur Tension du chargeur Tension de la batterie Type de batterie Vitesse max. de rotation à vide Diamètre du porte embout Couple max. Durée de charge Marche à droite/gauche Poids

230V~50 Hz 6V 3.6 V Lithium-Ion 200 tr/min 6.35 mm (tête hexagonale) 8 Nm 5 ~ 8 heures oui 0.4 kg

4. Utilisation du produit: Le tournevis électrique est conçu pour le vissage et le dévissage des vis. Avec un embout très court et une grosse poignée, cet outil offre une bonne préhension et permet ainsi de développer la force nécessaire en cas ou on dispose de peu d’espace. Il est adapté à des embouts de différents types et de diverses longueurs ayant une tige hexagonale de 6.35mm (caractéristiques techniques) entre les surfaces planes. Il est fourni avec 10 embouts inclus.

5. Manipulation du produit: Choisir l’embout adapté au vis qu’on va utiliser. Insérer l’embout dans le porte-embout, en s’assurant qu’il est introduit bien fermement. Actionner l’interrupteur (4) afin d’assurer la rotation de l’embout o Pour visser : actionner la partie inférieure (4.1) de l’interrupteur. o Pour dévisser : actionner la partie supérieure (4.2) de l’interrupteur. NB: la broche s’arrête automatiquement lorsqu’on éteint l’outil, ce qui permet de l’utiliser de façon manuelle. Labo Génie Mécanique de Kélibia

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IV. RECENSEMENT DES FONCTIONS DE SERVICE : 1. Expression fonctionnelle du besoin: La démarche de conception, pour être rationnelle et efficace, commence par une formulation exhaustive du besoin exprimé ou implicite des utilisateurs. [Définition Afnor AFN90] Fonctions principales (F.P.) : les fonctions pour lesquelles le produit est créé. Elles correspondent à la raison d'être du produit, en établissant les relations entre au moins deux milieux environnants par l'intermédiaire du produit. * Le tournevis électrique doit rendre service à l’opérateur souhaitant visser et dévisser des vis sans effort de sa part. FP1 : ………………………………………………………………. Fonctions contraintes (F.C.) : les fonctions qui limitent la liberté du concepteur par rapport au réalisateur d'un produit et jugées nécessaires par le demandeur. Elles relient le produit à un milieu environnant. * L’opérateur doit manipuler facilement le tournevis (ergonomie de la manche) FC1 : …………………………………………………………… * Les outils de vissage doivent s’adapter facilement au tournevis malgré des formes différentes FC2 : …………………………………………………………… * Le tournevis ne doit pas être branché au secteur lors de son utilisation (autonomie) FC3 : …………………………………………………………… 2. Le diagramme des interactions: Appelé parfois « diagramme pieuvre », il montre de manière visuelle et littérale les relations entre un produit et ses milieux environnants. Ces relations correspondent au service rendu par le produit et contribuent à l'élaboration du cahier des charges fonctionnel.

ME1

ME5

FP1 FC1

ME2

Produit : nom du produit analysé

FC5

Produit

FC2 FP2

Légende

FC4 FC3

ME4

ME :

milieux environnants du produit

FP :

fonctions principales

FC :

fonctions contraintes

ME3


Page 4

Compléter le diagramme d’interactions

Vis

Utilisateur ……

……

……

Tournevis électrique ……

Energie Electrique

Fonctions de service

Expression des fonctions de service

FP1

……………………………………………..………………………………………

FC1

……………………………………………..………………………………………

FC2

……………………………………………..………………………………………

FC3

……………………………………………..………………………………………

V. CARACTERISATION DES FONCTIONS DE SERVICE: 1. Introduction: Dans cette partie, on va définir pour chaque fonction de service des critères d’appréciation qui permettent d’apprécier la manière dont elle est remplie. Cette caractérisation constitue le noyau du cahier des charges fonctionnel (C.d.C.F). 2. Marche à suivre:

F.S idéntifieé

Enoncer les critères d’appréciation

Définir le niveau de chaque critère

Associer Chaque niveau d’une flexibilité

FS caractérisée

3. Critères d’appréciation: (voir manuel scolaire p.15) Ils caractérisent qualitativement la fonction (caractéristiques des milieux environnants et de l'action) 4. Niveau d’exigence: Chau critère d’appréciation est accompagné par son niveau de flexibilité; ce niveau doit permettre de quantifier le critère. Labo Génie Mécanique de Kélibia

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Compléter le tableau de caractérisation des fonctions de service du système tournevis électrique F.S

EXPRESSION

CRITERES

FP1

.………….……………………………

NIVEAU & FLEXIBILITE

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

FC2 .………….……………………………

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

FC3 .………….……………………………

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

FC1

.………….……………………………

VI. HIERARCHISATION DES FONCTIONS DE SERVICE : 1. Introduction: Cette opération consiste à classer les fonctions de service selon leurs importances relatives aux yeux de l’utilisateur. Elle servira de référence pour l’étude des coûts par fonction. 2. Marche à suivre: F.S caractériseé

Comparer les fonctions de service

Pondérer les fonctions de service

Etablir l’histogramme

L’outil appelé Tri-croisé permet de comparer les fonctions de service une à une et d’attribuer à chaque fois une note de supériorité allant de 0 à 3 3. Mode d’emploi: • • •

FS hiérarchisée

0 : pas de superiorité 1 : légèrement supérieure 2 : moyennement supérieure 3 : nettement supérieure

Indiquer les fonctions à l’extérieur de la matrice (lignes et colonnes) Comparer les deux fonctions d’intersection pour chaque cellule tout en indiquant dans la case la fonction supérieure avec sa pondération Faire le compte des points attribués à chaque fonction et calculer son pourcentage

4. Outil tri-croisé: Compléter l’outil tri-croisé pour hiérarchiser les fonctions de service du tournevis électrique. FP1

FC1

FC2

FC3

Points

%

……… ….

……… ….

……… ….

………

………

……… ….

……… ….

………

………

……… ….

………

………

………

………

………

100

FC1

FC2

FC3 Total


Page 6

4. Elaboration de l’histogramme des fonctions: Il consiste à tracer un diagramme en bâtonnets représentant en pourcentages les notes attribuées à chaque fonction de service par ordre décroissant. L’histogramme permet de faire apparaître les fonctions de service par ordre d’importance souhaité par l’utilisateur. Etablir l’histogramme des fonctions de service du tournevis électrique souhaits en %

fonctions ……

……

FC1

……

……

FC2

FC3

VII. REDACTION DU CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL : Le cahier des charges fonctionnel comprend : une description du besoin et du système auquel il s'intègre, le cycle de vie du produit, les fonctions, leur importance relative avec leurs caractéristiques et les flexibilités, éventuellement complété par leur structuration, les contraintes, les normes ou règlements spécifiques au produit. Rédiger le cahier des charges fonctionnel du tournevis électrique. 1. Le produit et son marché : ……………………………………………………………………….………………………………….…………………………… ….………………………………….………………………………….………………………………….……………………………

2. Contexte du projet et objectifs : ……………………………………………………………………….………………………………….……………………………

3. Enoncé fonctionnel du besoin : F.S

EXPRESSION

……

.………….……………………………

……

.………….……………………………

……

.………….……………………………

……

.………….……………………………

CRITERES

NIVEAU & FLEXIBILITE

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

.………………………………………

.………………

……...

4. Les contraintes : ……………………………………………………………………….………………………………….…………………………… ….………………………………….………………………………….………………………………….……………………………


Page 7

VIII. EXERCICE D’APPLICATION : PERFORATEUR 1. Description du produt: Les figures ci-contre représentent une perforatrice utilisée pour percer des papiers d’épaisseurs de 0,5 mm à 5 mm avec un diamètre de 10 mm afin de les insérer dans un classeur. 2. Modèle fonctionnel du système: ……………..……

……………..……

……………………..…… ……………………..……

……………………..……

………………………….

A-0

……………..……

…………………………………..……

3. Recensement des fonctions de service: Utilisateur

Feuille(s)

FP1

FC1

Perforateur

FC2

Déchets

FC5 FC3

Oeil

FC4

Prix

Bureau

F.S


FP1

…………………………………………………….…………………………..…………

FC1

…………………………………………………….…………………………..…………

FC2

…………………………………………………….…………………………..…………

FC3

…………………………………………………….…………………………..…………

FC4

Etre déposable sur un bureau

FC5

…………………………………………………….…………………………..…………


Page 8

4. Hiérarchisation des fonctions de service: FC1 FP1

FP1

FC2 2

FC1

FC3

FC4

FC5

Points

%

FP1

2

FP1

3

FP1

2

FP1

1

………

………

FC1

1

FC1

2

FC1

2

FC1

2

………

………

FC2

2

FC2

2

………

………

FC3

1

………

………

FC4

1

………

………

………

………

………

100

FC2

0 FC4

FC3 Pondération :

2

FC4

0 : pas de superiorité 1 : légèrement supérieure 2 : moyennement supérieure 3 : nettement supérieure

FC5 Total

Tracer l’histogramme (ordre décroissant) des fonctions de service souhaits en %

fonctions …..

…..

…..

…..

…..

…..

…..

IX. EXERCICE D’APPLICATION:FRAISEUSE AUTOMATIQUE Description de la machine : La fraiseuse automatique est utilisée pour usiner pendant un travail sériel des pièces ayant de grandes précisions et des états de surface de faibles valeurs de rugosité. Ces pièces sont destinées pour la production des supports des appareils électroménagers. 1. Compléter le modèle fonctionnel du système ………..………..

………..………..

……………..……

……………..…… ……………………..……

……………… ………………

………………………….

A-0

…………………….. ……………..……

Fraiseuse automatique Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 9

2. Compléter le diagramme de la pieuvre et déterminer les fonctions de service Opérateur

Pièce FP1

Milieu ambiant

FC1

FC5

Fraiseuse automatique

FC4

FC3

FC2

….……..…

Sécurité huile

F.S


FP1

…………………………………………………….…………………………………………....…………

FC1

…………………………………………………….…………………………………………....…………

FC2

…………………………………………………….…………………………………………....…………

FC3

…………………………………………………….…………………………………………....…………

FC4

Etre stable sur le sol

FC5

…………………………………………………….…………………………………………....…………

3. Compléter le tableau de tri-croisé FC1 FP1

FC2

FC3

FP1

….…….

FC1

0

FC2 Pondération : 0 : pas de supériorité 1 : légèrement supérieure 2 : moyennement supérieure 3 : nettement supérieure

1 FP1 FC1 FC2

FC3

FC4 2 FP1 2 FC1 2 0 FC4

FC4

FC5 1 FP1 3 1 ….…..… FC2 3 2 0 FC4 1

FC5 Total

Points

%

8

………

………

………

5

………

………

………

………

………

0

………

………

100

4. Tracer l’histogramme (en ordre décroissant) des fonctions de service

souhaits en %

fonctions …..


…..

…..

…..

…..

…..

…..

…..

Page 10

02

LECTURE D’UN DESSIN D’ENSEMBLE

I. MISE EN SITUATION : 1. Le dessin technique: Le dessin technique est un moyen d’expression universel et indispensable à tous les techniciens, il est soumis à des règles définies par une normalisation ne permettant aucune erreur d’interprétation. C’est un outil de conception qui permet de représenter une idée

2. Le dessin d’ensemble: Le dessin d’ensemble contient les informations nécessaires à la définition du produit. Son rôle est essentiellement de montrer le fonctionnement d’un mécanisme et la façon dont le concepteur a agencé les pièces constituant le système.

II. REGLES DE LECTURE D’UN DESSIN D’ENSEMBLE : Faire un regard global sur la planche : - Lire le nom du produit. - Reconnaître l’orientation du dessin. - Différencier entre les différentes vues.

Les cinq règles de lecture.

Consulter la mise en situation, la description et la documentation. Identifier les pièces standards et les formes usuelles. - Identifier chaque pièce. - Consulter la nomenclature. - Procéder au coloriage des pièces pilotes. Susciter l’imagination pour identifier les formes cachées et comprendre ainsi l’utilité des agencements proposés Dans ce qui suit, l’étude sera portée sur l’exemple d’un étau a mors parallèles. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 11

III. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE :

8

3

2

1

10

B-B

9

A-A

7

11 E

6

5

4

7 Détail E échelle 1:1 11 11

1

Tête du levier de manoeuvre

C 30

10

2

Tige de serrage

C 30

9

1

Vis de blocage

C 30

8

1

Mors mobile

EN-GJS-1050

7

1

Levier de manoeuvre

C 30

6

1

Rondelle plate

C 30

5

2

Goupille tendue

S 275

4

1

Embase

S 275

3

2

Ecrou

Cu Sn 8P

2

1

Vis de manoeuvre

C 50

1

1

Mors fixe

EN-GJS-1050

REP

QTT

DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Echelle 1 :2


Page 12

1. Description: Un étau est un dispositif mécanique qui permet la « mise en position » et le « maintien en position » (serrage) d'une pièce. En général, l'étau est composé d'une partie fixe (généralement liée au plan de travail : établi, table de machine-outil…), d'une partie mobile, et d'un système de serrage. 2. Fonctionnement: Le plan (page 3) représente un étau a mors parallèles que l'on fixe sur un établi par des boulons (vis-écrou). La rotation de la vis de manœuvre (2) commandée par le bras (7) assure le déplacement du mors mobile (8) ce qui permet le serrage ou le desserrage de toute pièce placée entre les deux mors (1) et (8).

IV. LECTURE DU DESSIN D’ENSEMBLE : 1. Règle (1) : …………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. Règle (2) : …………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Règle (3) : ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

4. Règle (4) : REP

DESIGNATION

MATIERE

EXPLICATION

MODE D’OBTENTION

1

Mors fixe

EN-GJS-1050

……………...……….…………………...….…… …..…….………………

2

Vis de manœuvre

C 50

……………...……….…………………...….…… …..…….………………

3

Ecrou

Cu Sn 8 P

……………...……….…………………...….…… …..…….………………

4

Embase

S 275

……………...……….…………………...….…… …..…….………………

14

Tige de serrage

C 30

……………...……….…………………...….…… …..…….………………

5. Règle (5) : …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………


Page 13

03

DESIGNATION DES MATERIAUX

I. MISE EN SITUATION : Les matériaux

oui

non

conducteurs

matériaux métalliques

matériaux non métalliques

Matières plastiques non

attiré par un aimant

oui métaux ferreux

métaux non ferreux

Fontes

Cuivre

Aciers

Aluminium

Symboles chimiques internationaux des éléments d’alliage Eléments d’alliage

Symbole chimique

Eléments d’alliage

Symbole chimique

Eléments d’alliage

Symbole chimique

Aluminium

Al

Cobalt

Co

Nickel

Ni

Antimoine

Sb

Cuivre

Cu

Niobium

Nb

Argent

Ag

Etain

Sn

Plomb

Pb

Béryllium

Be

Fer

Fe

Silicium

Si

Bismuth

Bi

Gallium

Ga

Strontium

Sr

Bore

B

Lithium

U

Titane

Ti

Cadmium

Cd

Magnésium

Mg

Vanadium

V

Cérium

Ce

Manganèse

Mn

Zinc

Zn

Chrome

Cr

Molybdène

Mo

Zirconium

Zr


Page 14

II. LES FONTES : 1. Description: La fonte est un alliage de fer riche en carbone (2,11 6,67%), elle se distingue des aciers par une sursaturation en carbone qui peut précipiter sous la forme de graphite au moment de la solidification. Les fontes sont des alliages destinés à la fonderie, elles se distinguent des autres alliages par leur excellente coulabilité (fluidité de l’alliage en fusion) 2. Désignation normalisée: La norme européenne EN1560 indique : Le préfixe EN-GJ indique qu’il s’agit de la fonte. 3. Fonte blanche: Principalement utilisée pour les pièces d’aspect et la fonderie d’art, ses principales qualités sont : - excellente résistance à l’usure et à l’abrasion - un bel aspect - une excellente coulabilité Son principal défaut est le fait d’être difficilement usinable. 4. Fonte grise: Famille des fontes où le carbone se trouve sous forme de graphite a. fonte à graphite lamellaire : C’est la plus coutante des fontes grises, le graphite se trouve sous forme de lamelles. Ses principales qualités sont : - facilité d’usinage - très bonne résistance à la corrosion et à la déformation à chaud - très bonne absorption des vibrations - prix du métal peu élevé Son principal défaut est le fait d’être relativement fragile. Cette fonte est principalement utilisée pour l’usinage des pièces mécaniques, bâtis, machines outils, blocs moteurs, tuyaux et canalisations.

EN-GJL-300 préfixe

Rmin symbole

exemlpe:

EN-GJL-300

avec Rmin : valeur de la résistance minimale à la rupture par extension (unité Mpa)

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….……………………………………….

b. fonte à graphite sphéroïdal : Fonte dans laquelle le graphite se trouve sous forme de nodules (sphéroïdes). Cette fonte appelée aussi fonte ductile possède des caractéristiques mécaniques proches de l’acier. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 15

Cette fonte est principalement utilisée pour la fabrication des tuyaux soumis à haute pression.

EN-GJS-300-22 préfixe

A% Rmin

symbole exemlpe: EN-GJS-300-22

avec A% : pourcentage de l’allongement après la rupture Rmin : valeur de la résistance minimale à la rupture par extension (unité Mpa)

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….……………………………………….

c. fonte malléable : l’interêt des fontes malléables c’est que tout en gardant les bonnes propriétés de coulabilité, ces matériaux ont des caractéristiques mécaniques proches de l’acier

EN-GJM…-300-22 préfixe

A% Rmin

symbole

avec A% : pourcentage de l’allongement après la rupture Rmin : valeur de la résistance minimale à la rupture par extension (unité Mpa)

GJMW : fonte malléable à cœur blanc (White) GJMB : fonte malléable à cœur noir (Black) exemlpe: EN-GJMW-400-10

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….………………………….…………….

EN-GJMB-350-10

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….…………………………….………….

III. LES ACIERS : 1. Description: L’acier est un alliage de fer et de carbone (0,02

2%).

Les aciers sont élaborés pour résister à des sollicitations mécaniques ou chimiques ou une combinaison des deux. Pour résister à ces sollicitations, des éléments chimiques peuvent être ajoutés à sa composition en plus du carbone, ces éléments sont appelés « éléments d’additions ». 2. Classification: On peut classer les aciers de deux manières : - Classification par emploi - Classification par composition chimique Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 16

3. Désignation normalisée: Chaque pays a son mode de désignation des aciers. La désignation européenne selon la norme EN10027 distingue quatre catégories : - Les aciers non alliés d’usage général, - Les aciers non alliés spéciaux, - Les aciers faiblement alliés, - Les aciers fortement alliés. 4. Classification par emploi: On trouve deux catégories : a. Aciers d’usage général: Utilisés généralement pour les travaux de construction de bâtiment.

S 185 symbole exemlpe: S 185

Re

avec Re : valeur minimale de la limite d’élasticité

……………………………………………………………………………………………….……..…………

b. Aciers de construction: Ce sont des aciers spéciaux, utilisés généralement pour les travaux de construction mécanique et métallique (soudables, forgeables…).

E 135 symbole exemlpe: E 135

Re

avec Re : valeur minimale de la limite d’élasticité

……………………………………………………………………………………………….……..…………

* Remarque: S’il s’agit d’un acier moulé,la désignation sera précédée par la lettre G. exemlpe: GS 185

……………………………………………………………………………………………..………….……

GE 135

………………………………………………………………………………………….……….………..…

4. Classification par composition chimique: a. Aciers non alliés pour traitement thermique: Leur composition est plus précise et plus pure et correspond à des usages définis à l’avance, leurs applications courantes sont les forets (perceuses), ressorts, arbres de transmission, matrices (moules)…

C 45 symbole exemlpe: C 45

Teneur en carbone multipliée par 100

……………………………………………………………………………………………….……..…………


Page 17

* Remarque: S’il s’agit d’un acier moulé,la désignation sera précédée par la lettre G. exemlpe: GC 45

……………………………………………………………………………………………….……

a. Aciers faiblement alliés: Ce sont des aciers dont aucun élément d’addition n’atteint la teneur 5%. Ces aciers sont urtilisés lorsqu’on a besoin d’une haute résistance.

20 Mo 5 * Pourcentage de la teneur moyenne de chaque élément (

Teneur en carbone

)

Symbole chimique des éléments d’addition (

) Ces teneurs seront multipliés par un facteur qui

varie en fonction des éléments d’alliage. (voir tableau du coefficient multiplicateur >>> * Remarque:

Elément d’alliage

Facteur

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 4 Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Tl, V, Zr 10 Ce, N, P, S 100 B 1000

S’il s’agit de plusieurs éléments d’addition, ils seront rangés par ordre des teneurs décroissant. exemlpe: 20 Mo 5

………………………………………………………………………………………..…………

20 CrMo 15-4

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….…………………………….………….

20 MoCr 5

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….…………………………….………….

a. Aciers fortement alliés: Ce sont des aciers dont l’un des éléments d’addition dépasse la teneur de 5%. Ces aciers sont réservés pour des usages particuliers (ex : acier inoxydable, riche en carbone > 11%).

X 10 NiCr 18-10 symbole Teneur en carbone

exemlpe: X 10 NiCr 18-10

Teneur en éléments d’alliage (pas de facteur) Symbole chimique des éléments d’addition

………………………………………………………………………………………..………… ………………………………………………………….………………………….……………


Page 18

III. ALUMINIUM ET ALLIAGES D’ALUMINIUM : 1. Description: L’Aluminium est un métal pauvre, malléable, de couleur argentée, remarquable par sa résistance à l’oxydation et sa faible densité. 2. Aluminium et alliages d’aluminium moulés: Les alliages d'aluminium pour fonderie sont des alliages dont le constituant principal est l'aluminium, destinés à être transformés par des techniques de fonderie. Ils sont souvent appelés « alliages légers » du fait de leur masse volumique nettement inférieure à celles d'autres métaux utilisés dans l'industrie. a. Désignation normalisée: La norme européenne EN1780 indique : Le préfixe EN AB indique qu’il s’agit des alliages d’aluminium moulé. b. Désignation symbolique:

EN AB-Al Cu4 Mg Ti Symboles chimiques des éléments d’alliage suivis du nombre indiquant leur teneur.

préfixe symbole c. Désignation numérique:

EN AB-2110 Elément principal d’addition.

préfixe symbole

exemlpe: EN AB-2110[Al Cu4 Mg Ti]

……….…………...……………………………………………………..…………

………………………………………………………….…………………………….………….

EN AB-42000[Al Si7 Mg]

……...……………………………………………………………………..…………

………………………………………………………….…………………………….………….

3. Aluminium et alliages d’aluminium corroyés: Les alliages d'aluminium pour corroyage sont des alliages à base d'aluminium destinés pour la majorité à être transformés par des techniques de forge (laminage, filage, matriçage, forge, etc.). a. Désignation normalisée: La norme européenne EN573 indique : Le préfixe EN AW indique qu’il s’agit des alliages d’aluminium corroyé. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 19

b. Désignation symbolique:

EN AW-Al Zn8 Mg Cu Symboles chimiques des éléments d’alliage suivis du nombre indiquant leur teneur.

préfixe symbole c. Désignation numérique:

EN AW-7049 Elément principal d’addition.

préfixe symbole exemlpe: EN AW-7049[Al Zn8 Mg Cu]

…………..……………..……………………………………………..…………

………………………………………………………….…………………………….………….

EN AW-2017[Al Cu4 Mg Si]

……...…………………………………………………………………..…………

………………………………………………………….…………………………….………….

III. CUIVRE ET ALLIAGES DE CUIVRE : 1. Description: Le cuivre, appelé aussi « métal rouge » constitue ,avec l’or, le seul métal coloré c’est un métal ductile possédant des conductivités électriques et thermiques particulièrement élevées qui lui confèrent des usages variés. Il intervient également comme matériau de construction et entre dans la composition de nombreux alliages. 2. Désignation normalisée : La désignation peut utiliser un code numérique ou les symboles chimiques des éléments. a. Désignation symbolique: Le préfixe Cu suivi des symboles des éléments d’addition munis de leurs teneur indique qu’il s’agit des alliages de cuivre. exemple: Cu Zn39 Pb2 b. Désignation numérique: Le préfixe CW suivi d’un code numérique indique qu’il s’agit des alliages de cuivre. exemple: CW 612 N exemlpe: CW 612 N [Cu Zn39 Pb2]

……………...……………………………………………………………..…………

………………………………………………………….…………………………….………….


Page 20

3. Alliages de cuivre : Les alliages de cuivre désignent un ensemble d’alliages où le cuivre est majoritaire. Ils ont en général une bonne résistance à la corrosion. Les alliages de cuivre les plus courants sont : Laiton :

Cuivre + Zinc

Bronze:

Cuivre + Etain

Curpo-Alu:

Cuivre + Aluminium

Curpo-Nickel: Cuivre + Nickel

III. LES MATIERES PLASTIQUES : 1. Description : Un plastique est un mélange dont le constituant de base est une résine, ou polymère, à laquelle on associe des adjuvants (charges, renforts, plastifiants …) et des additifs (pigments et colorants, lubrifiants…). Il est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet. 2. Classification : Pour l’utilisateur, les plastiques se classent en deux grandes catégories : a. Les thermoplastiques : Ce sont des matières plastiques qui, une fois chauffée, peuvent être déformées sans perdre leurs propriétés. Symbole

Signification

Nom commercial

PA6

Polyamide

Nylon

PMMA

Polyméthacrylate de méthyle

Plexiglas

PVC

Polychlorure de vinyle

b. Les thermodurcissables : Ce sont des matières plastiques qui, une fois mises en forme, ne peuvent plus être déformées sous l’action de la chaleur. Symbole

Signification

Nom commercial

EP

Epoxyde

Araldite, Néonite,…

UP

Polyester

Rutapal, Norsodyne,…

c. Les élastomères : Les élastomères sont des polymères à caractère amorphe ou cristallin présentant des propriétés remarquables en élasticité, amortissement et étanchéité (air, eau). Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 21

04

FORMES GEOMETRIQUES

VOCABULAIRE TECHNIQUE :

Alésage

Arbre

Arrondi

Bossage

Chambrage

Chanfrein

Collerette

Collet

Congé

Dégagement

Embase

Encoche

Entaille

Epaulement

Evidement

Fraisure


Page 22

Gorge

Lamage

Languette

Lumière

Méplat

Mortaise

Nervure

Queue d’aronde

Rainure

Rainure de clavette

Saignée

Tenon

Téton

Trou

Trou oblong

Vé


Page 23

EXERCICE D’APLICATION : Donner le nom de chacune des formes indiquées sur les dessins suivants : ……………

……………

……………

…………… …………… ……………

……………

……………

……………

……………

……………

……………

……………


……………

……………

……………

Page 24

05

LE SCHEMA CINEMATIQUE

I. MISE EN SITUATION : 1. Contact entre deux solides : Le contact entre deux solides (pièces) différents crée une liaison mécanique entre ces deux éléments. En fonction de la forme des surfaces mises en contact, on obtient différentes liaisons mécaniques

Contact ponctuel

Contact linéique

Contact surfacique

Il existe donc 6 mouvements élémentaires permettant de définir n’importe quelle combinaison de translation et de rotation. 2. Degré de liberté : Tout solide libre situé dans un espace a trois dimensions peut réaliser six (6) mouvements différents. Toute liaison entre deux solides limite certains mouvements relatifs à l’un des solides par rapport à l’autre, chaque mouvement indépendant possible s’appelle degré de liberté

II. MODELISATION DES LIAIONS : 1. Modèle cinématique: Présente les mouvements possibles que peut tolérer une liaison entre deux solides S1 et S2 /

2. Modèle statique: Présente les efforts transmissibles dans une liaison entre deux solides S1 et S2 / Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 25

III. LES LIAISONS MECANIQUES : Degré de liberté

Nom de la liaison

… … …

T R

Liaison ponctuelle

… … …

T R

Liaison linéaire rectiligne

… … …

T R

Liaison linéaire annulaire

… … …

T Liaison rotule R

… … …

T Liaison appui R plan

… … …

T Liaison rotule R à doigt

… … …

T Liaison pivot glissant R

… … …

T R

Liaison hélicoïdale

… … …

T R

Liaison glissière

… … …

T Liaison pivot R

… … …

T Liaison R encastrement

Symbole Représentation plane


Perspective

Représentation

Cinematique

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

… … … … … … … … … …

statique

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

…

… …

… … … … … … … … …

Page 26

III. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE :

10

2

1

2’

3 4 5 6

4’ 7 8 9

10

1

Noix

Cu Sn8 P

9

1

Embout

C 30

8

1

Manivelle

C 30

7

1

Goupille

S 275

6

1

Vis de manoeuvre

C 35

5

1

Ressort

4

2

Rondelle

C 30

3

1

Mors mobile

EN-JM 1050

2

2

Machoire

…………….

1

1

Mors fixe

REP

QTT

EN-JM 1050 DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Echelle 1 : 5


Page 27

1. Description: Un étau est un dispositif mécanique qui permet la « mise en position » et le « maintien en position » (serrage) d'une pièce. En général, l'étau est composé d'une partie fixe (généralement liée au plan de travail : établi, table de machine-outil…), d'une partie mobile, et d'un système de serrage. 2. Fonctionnement: Le plan (page 4) représente un étau d’établi que l'on fixe sur un établi par des boulons (système vis-écrou, à négliger dans cette partie). La rotation de la vis de manoeuvre (6) commandée par la manivelle (8) assure le déplacement du mors mobile (3) ce qui permet le serrage ou le desserrage de toute pièce placée entre les deux machoires (2).

IV. MODELISATION STATIQUE ET CINEMATIQUE : Compléter le tableau suivant : Liaison

Désignation ……………………

3/1

……………………

……………………

6/3

……………………

……………………

6 / 10

……………………

……………………

8/6

……………………

……………………

10 / 1

……………………

……………………

8/9

……………………


Symbole

Modèle cinematique

Mc3/1 =

Mc6/3 =

Mc6/10 =

Mc8/6 =

Mc10/1 =

Mc8/9 =

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

Modèle statique

Ms3/1 =

Ms6/3 =

Ms6/10 =

Ms8/6 =

Ms10/1 =

Ms8/9 =

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

… Page 28

V. CLASSE D’EQUIVALENE CINEMATIQUE : Définition: Une Classe d'équivalence cinématique est l'ensemble des pièces qui ont le même mouvement pendant le fonctionnement du mécanisme. On met dans une même classe d'équivalence cinématique toutes les pièces en liaison encastrement les unes avec les autres (ou en liaison considérée comme étant un encastrement pendant la phase de fonctionnement du système). Pour modéliser un mécanisme, il faut exclure toutes les pièces dont la fonction est de se déformer (solides déformables), comme les ressorts, les joints et roulements. Déterminer les classes d’aquivalence et colorier les éléments de chaque classe avec une couleur : A = { 1, ……………………………………………… } B = { 3, ……………………………………………… } C = { 6, ……………………………………………… } D = { 8, ……………………………………………… } Remarque

:

……………………………………………………………………………………………………………………………….……… ……………………………………………………………………………………………………………………………….………

VI. GRAPHE DES LIAISONS : Définition: Un graphe des liaisons est une représentation plane qui définit les liaisons mécaniques reliant les classes d’équivalence deux à deux. Terminer le graphe des liaisons du système : …………………………………………………

A …………………………………………………

D

B

…………………………………………………

…………………………………………………

C …………………………………………………


Page 29

VII. SCHEMA CINEMATIQUE : Définition : Un schéma cinématique a pour but de représenter un mécanisme sous forme schématique en faisant apparaître seulement les mouvements relatifs possibles des différents ensembles de pièces qui le constitue. Terminer le schéma cinématique du système : …

…

…

…

VIII. ETUDE D’UNE SOLUTION CONSTRUCTIVE : En se reférant au dessin d’ensemble et du mécanisme réel.

1

La liaison entre le mors fixe (1) et la machoire (2) est : Complète

Partielle

Directe

Indirecte

Démontable

Indémontable

Par obstacle

Par adhérence

Donner le nom de cette liaison : …………………………………………………………….. Dessiner à l’échelle 2 : 1 l’assemblage des pièces (1) et (2) par une vis de fixation FS M5-30 :


Page 30

2

IX. EXERCICE D’APPLICATION : MEULE MANUELLE


Page 31

Définition : La meule manuelle se fixe sur un établie. Elle sert à affuter des outils de coupe. La meule (14) serrée sur l’axe (3) est entraînée en rotation par la main à l’aide de la poignée (7), l’axe (8) et la manivelle (2). Lecture de dessin : Repérer sur la vue en perspective éclatée les pièces constitutives de la meule en suivant la nomenclature fournie au cartouche du dessin d’ensemble.

….. . ….. . ….. . ….. . ….. .

….. .

….. . ….. . ….. .

….. .

….. . ….. .

….. .


Page 32

Etude des liaisons mécaniques : Compléter les classes d’équivalence cinématique A et B. A = { 1, …………..…… } ; B = { 2, …………………..…..…… } ; C= { 7 } ; D= { 11 } ; E= { 12 } ; F= { 13 } Remplir le graphe des liaisons en inscrivant les liaisons entre les différentes classes d’équivalence :

…. ..

E

D

…. ..

A …. ..

…. ..

F

…. ..

B

C

□ …… : ……………………………………………

□ …… : ……………………………………………

□ …… : ……………………………………………

□ …… : ……………………………………………

□ …… : ……………………………………………

□ …… : ……………………………………………

Compléter le schéma cinématique et repérer les blocs de pièces cinématiquement liées : …

…

… …

…

…


Page 33

X. EXERCICE D’APPLICATION : DISPOSITIF DE SERRAGE


Page 34

Présentation du système : Ce mécanisme permet la fixation des pièces lors d’une opération d’usinage sur des machines – outils. Bride

Support

Moteur

Cale oblique

Fonctionnement du système: L’alimentation du moteur entraine la rotation de la vis de manœuvre (10) ce qui provoque le déplacement de la cale oblique (4) permettant le serrage de la pièce par pivotement de la bride (3). 1. Compléter le modèle fonctionnel du système ………..……

……………

……………..

……………………..…… ……………………..……

……………………..…… ………………………….

A-0

…………………………………..……

1. Compléter le schéma cinématique minimal du système … .

…. … .

pièce

… .

… .

… .

La liaison (5 + 1) est une liaison encastrement : 2. Quels sont les éléments qui assurent cette liaison ? ………..……….……………………………………………… 3. dans quelle vue peut-on identifier clairement ces éléments ? ………….....…...……………………….…………… 4. La liaison est-elle ? Démontable

non démontable

Par obstacle

par adhérence


Page 35

06

LA SOLUTION ENCASTREMENT

I. MISE EN SITUATION : La liaison encastrement ne laisse subsister aucun degré de liberté. On parle aussi de liaison complète. Des adjectifs permettent d’affiner la classification. Ainsi une liaison encastrement peut être caractérisée de : LIAISON ENSASTREMENT

Complète

Partielle

Aucune liberté de déplacement.

Il reste une liberté de déplacement en rotation ou en translation.

Rigide

Elastique

Permanente

La position La position des pièces des pièces liées est liées varie au invariable au cours du cours du temps. temps.

Démontable

Les deux Impossible de pièces séparer sans peuvent être détruire l'une séparées ou des pièces. unies à volonté.

Indirecte

Directe

La liaison La liaison s’obtient en s’obtient par ajoutant une les formes ou plusieurs des pièces pièces elles-mêmes. intermédiaires

LIAISON ENCASTREMENT

Réaliser une liaison encastrement consiste à …….………… deux ou plusieurs pièces l’une par rapport l’autre.

oui

démontable

non

Solution démontable

Solution permanente

Il est possible de supprimer la liaison sans détériorer les pièces ou les éléments liés

Les deux pièces ne peuvent être démontées sans en détériorer l’une d’entre elles au moins.

Liaison encastrement permanente : Les deux pièces ne peuvent être séparées sans en détériorer au moins l’une d’entre-elle. Liaison encastrement démontable : Les deux pièces ne peuvent être montées et démontées à volonté. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 36

II. ASSEMBLAGE PAR ELEMENTS FILETES : Par vis d’assemblage : La pièce (2) seule possède un trou taraudé recevant la partie filetée de la vis. Les autres pièces possèdent un trou lisse.

Par vis de pression : L’effort de serrage nécessaire à liaison fixe est exercé par l’extrémité de la vis de pression (3).

Par boulon : Un boulon = vis + écrou Toutes les pièces à assembler possèdent un trou lisse

Par goujons : Il est composé d’une tige, filetée à ses deux extrémités séparées par une partie lisse. Le goujon (4) est implanté dans la pièce (5) possédant un trou taraudé. Les autres pièces possèdent un trou lisse


Page 37

III. EXERCICES D’APPLICATION : Exercice 01: Montage dans un trou taraudé débouchant Compléter la représentation de la liaison encastrement entre (1) et (2) par une vis H M…… -…… 1

2

Exercice 02: Montage dans un trou taraudé débouchant Compléter la représentation de la liaison encastrement entre (1) et (2) par une vis CHC M…… - …… 1


2

Page 38

Exercice 04: Liaison complète par pincement A gauche de l’axe Mettre en place la vis H, M12 agissant sur le chapeau (3), permettant ainsi la liaison complète entre (1) et (2) A droite de l’axe Représenter en vue extérieure les usinages nécessaires pour le montage de la vis. Prendre des cotes sur le dessin, à gauche de l’axe

Exercice 05: Terminer sur chacun des figures suivantes, le dessin de la liaison encastrement entre la poulie (3) et l’arbre (1) en utilisant les éléments suivants : (4) : Goupille élastique 8x45


(5) : Vis de pression HC M8-20

Page 39

(6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (7) : Anneau élastique pour arbre 22 x 1,2

C 1

2

3 6

(6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (10) : Vis de serrage H, M 10-22 (11) : Rondelle LL 10


(6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (7) : (8) écrou H, M 16 (9) rondelle, W16

7

(14) clavette disque, 5 x 6.5 (12) écrou KM 20 (13) rondelle frein MB 20

Page 40

07

TOLERANCES DIMENSIONNELLES

I. MISE EN SITUATION : Compte tenu du processus de fabrication choisi et des machines utilisées, une cote réelle mesurant l’une des dimensions d’un objet ne peut être exactement la même que celle indiquée sur le dessin de définition. Il est impossible de fabriquer une série d’objets identiques ayant toujours les mêmes dimensions. Mesurer une grandeur, c'est la comparer à une autre de même espèce prise comme unité, une mesure n'est jamais exacte, elle est toujours établit par comparaison avec une autre dite étalon de mesure. Le contrôle dimensionnel s'applique en particulier en construction mécanique et le mesurage se rapporte généralement à celui des dimensions linéaires et angulaires des pièces mécaniques. L'impossibilité de précision des procédés d'usinage fait qu'une pièce ne peut être réalisée de façon rigoureusement conforme aux dimensions fixées au préalable. Le contrôle nous permet de s'assurer que les dimensions des valeurs réelles sont comprises entre deux limites (compatibles avec un fonctionnement correct de la pièce) définies par la tolérance : IT = Cmax - Cmin Cote maximale Cote minimale

IT (tolérance)

II. NORMALISATION DES TOLERANCES : Le système ISO définit un ensemble de tolérances concernant la taille linéaire d’un élément c-à-d : □ Le diamètre d’un cylindre. □ Le diamètre d’une sphère. □ La distance entre deux surfaces planes parallèles. Les termes alésage et arbre désignent également l’espace contenant et l’espace contenu compris entre deux surfaces planes parallèles d’une pièce quelconque : largeur de rainure, épaisseur de clavette… ……………….

……………….


Page 41

Ecarts (+) …..…

…..…

…………..…

………..…

…………..…

…..…

…..…

…..…

ligne zéro …………..…

…………..…

…..…

……………….

Ecarts (-)

……………….

Eléments

Intervalle de tolérance

Ecart supérieur

Ecart inférieur

ALESAGE

IT = Es - Ei

Es = Cmax - Cnom

Ei = Cmin - Cnom

arbre

IT = es - ei

es = cmax - cnom

ei = cmin - Cnom

▻ Conventionnellement, écrire les valeurs :

ALESAGE en majuscules

arbre en minuscules

Pour chaque cote nominale, il est prévu toute une gamme de tolérances : Alésages : positions schématisées des tolérances

16 H 8 Degré de la tolérance Dimension nominale

Position de l’intervalle de tolérance.

Degré de la tolérance (en µm) Arbres : positions schématisées des tolérances


Page 42

III. LES AJUSTEMENTS : Un ajustement est l'assemblage de deux pièces (alésage & arbre) de même cote nominale au moyen d'une liaison qui permet ou non le mouvement relatif de l'une par rapport à l'autre. ▻ Pour qu'il y ait ajustement, il faut que l'une des pièces pénètre dans l'autre. Exemple : Chape de frein arrière biellette axe chape

L’ajustement entre la chape et la biellette à l’écriture suivante :

20 H8 e7 Cote nominale commune Tolérance ALESAGE

Tolérance ARBRE

…………….

ALESAGE

arbre

Elément

……………..…

……………..…

Désignation

……………..…

……………..…

………..

………..

……….………….…

….……………

……………...

……….………….…

….……………

……………...


Page 43

Principaux ajustements:

* Utiliser de préférence les qualités teintées

Principaux écarts des alésages:

JS = ± IT/2 (voir tableau : degré de la tolérance p.2)


Les valeurs sont exprimées en micromètres 1µm = 0.001mm


Page 44

Principaux écarts des alésages:

js = ± IT/2 (voir tableau : degré de la tolérance p.2)


Les valeurs sont exprimées en micromètres 1µm = 0.001mm


Page 45

D’après les tableaux des principaux écarts on peut exploiter : Tolérance normalisée

Cote nominale

Ecarts

…… ALSAGE

arbre

….….……

….….……

Tolérance chiffrée

IT (mm)

Es = ……… = …………

….….…

Ei = ……… = …………

……

es = ……… = …………

….….…

.........

….….…

….….…

….….…

….….…

.......

......... .........

….….… ……

Cote minimale

.........

….….… ……

Cote maximale

ei = ……… = …………

.......

IV. NATURE D’UN AJUSTEMENT : 1. Ajustement avec jeu: exemple (H8 / f7) On donne l’ajustement ∅12H8f7 Compléter le tableau suivant : ALESAGE

arbre

Tolérance normalisée

….….……

….….……

Ecart supérieur (mm)

….….……

….….……

Ecart inférieur (mm)

….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......

Intervalle de tolérance (mm)

….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……

Positionner les IT par rapport à la ligne « zéro » (ligne des écarts nuls) 40

▻ Les I.T ….…………………………..……

30 20

▻ Cote (alésage) toujours .………….… à Cote (arbre) Ligne zéro

Ajustement ….…………………………..…


10

-----

--20 --30 --40 --10

Page 46

Calculer les jeux possibles :

IT jeu = ……….…… - …….………… = ……….… - ……….… = ………………….

…………..…

………..…

……………….. .

…………...…..

Jeu min = ………...… - ……..……..… = ……. - ……. = ………….

……………….. .

……………...……

Jeu max = ………...… - …….……..… = ……. - ……. = ………….

Pour vérification :

IT jeu = ……….…… + …….………… = ……….… + ……….… = ………………….

2. Ajustement avec serrage: exemple (H7 / p6) On donne l’ajustement ∅20H7p6 Compléter le tableau suivant : ALESAGE

arbre


….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......


….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……


▻ Les I.T ….…………………………..……

30 20

▻ Cote (alésage) toujours .………….… à Cote (arbre) Ligne zéro

Ajustement ….…………………………..…


10

-----

--20 --30 --40 --10

Page 47

Calculer les serrages possibles :

…………..…

………..…

…………...…..

Serrage min = ……..……. - …………..… = ….…. - ……. = ….....…. IT serrage = ………..….… - ……….…… = ….…. - ……. = ….....…. Pour vérification :

……………….. .

……………….. .

……………...……

Serrage max = …………. - ……………… = ….…. - ……. = ….....….

IT serrage = ………….… + ……………… = ….…. + ……. = ….....….

3. Ajustement incertain: exemple (H7 / js6) On donne l’ajustement 24H7js6 Compléter le tableau suivant : ALESAGE

arbre


….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......


….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……


▻ Les I.T ….…………………………..…… ▻ L’ajustement obtenu sera □ soit ….……………………… □ soit ….……………………… Ajustement ….…………………………..…


30 20

Ligne zéro

10

-----

--20 --30 --40 --10

Page 48

Calculer les jeux / serrages possibles :

……...

…..…

………..

………..…

Jeu max

= ……..……. - ……..……… = ….…. - ……. = ….....….

Serrage max = ………..…. - ..………...… = ….…. - ……. = ….....….

……………...

……………...

V. AJUSTEMENT NORMALISES USUELSS :

Observations

Arbre

Le choix d'un ajustement se fait en fonction du jeu ou du serrage désiré, et en fonction du type de mécanisme dans lequel il est utilisé. Remarques : □ Système de l’alésage normal : on conserve la même position H de la zone de tolérance de l’alésage. □ On associe habituellement un alésage de qualité de tolérance donnée avec un arbre de qualité de tolérance voisine inférieure. Exemples : H6 k…. ou D8 p….

Jeu élevé

Pièce dont le fonctionnement nécessite un grand jeu (dilatation, mauvais alignement, portées très longues, etc.)

Jeu moyen

Cas ordinaire des pièces tournant ou glissant dans une bague ou palier (bon graissage assuré)

e f

Jeu faible

Pièce avec guidage précis pour mouvement de faible amplitude

Pièces mobiles Jeu

Type

Pièces immobiles Serrage Incertain

Ajusté Très ajusté Peu serré

Démontage et remontage possible sans détérioration des pièces

L'ajustement ne peut pas transmettre d'effort

Serré

Serré fort

Mise en place possible à la main Mise en place au maillet Mise en place à la presse

Démontage impossible sans détérioration des pièces

L'ajustement peut transmettre des efforts

Mise en place à la presse lourde ou par dilatation (frettage)

Alésage H6

H7

H8

H9

H11

c

9

11

d

9

11

7

8

6

6-7

7

g

5

6

h

5

6

js

5

6

k

5

m p

7

9

8

7 6

s

7

u

7

x

7

z

7

A retenir : Pièces mobiles l’une par rapport à l’autre Pièces immobiles l’une par rapport à l’autre


Guidage avec jeu Guidage précis Assemblage à la main Assemblage au maillet Assemblage à la presse

H8 / f7 H7 / g6 H7 / h6 H8 / m7 H8 / p6 Page 49

VI. EXERCICE D’APPLICATION : Liaison entre un piston et une bielle. ∅12F7f7

∅12H6p6 piston axe bielle

Liaison bielle / axe: Donner la désignation de l’ajustement : ….………………………..…… Positionner les IT par rapport à la ligne zéro : Ecarts (µm)

Ligne zéro

30

--

20

---

10

-10

--

-20

--

-30

--

Quelle est la nature de l’ajustement : Ajustement ….…………………………..…

ALESAGE

arbre


….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......


….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……

Calculer l’intervalle de tolérance ▻ …….… max = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. ▻ ….…… min = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. IT …....… = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. □ Vérification de l’IT : …...……………………………….….………………………………………..…….


Page 50

VI. EXERCICE D’APPLICATION : VERIN DE SERRAGE Mise en situation : Ce vérin de serrage permet d'obtenir à l'aide d'huile sous pression le serrage de pièce par l'extrémité du piston 2.

7

1

Anneau élastique pour alésage

6

1

Coussinet

5

1

Ressort

4

1

Joint d’étanchéité

3

1

Chapeau

2

1

Piston

C 35

1

1

Corps

A-U 8S

REP.

QTT.

C 60 A-U 8S

DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Q1. Sachant que l'huile arrive par l'orifice A, colorier en rouge le volume occupé par l'huile dans la position du dessin d'ensemble. Q2. Reporter sur les dessins de définition des pièces 1, 2, 3 et 6 les cotes tolérancées relatives aux ajustements.


Page 51

Q3. Le coussinet 6 permet de réduire les frottements entre le piston 2 et le chapeau 3. D’après les ajustements, ce coussinet est-il monté serrer sur la pièce 2 ou la pièce 3 ? Ajustement coussinet (6) / piston (2) : ….………………………..…… Ecarts (µm)

Ligne zéro

30

--

20

---

10

-10

--

-20

--

-30

--

Ajustement ….…………………………..… Calculer l’intervalle de tolérance

ALESAGE

arbre

Elément

….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......


….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……

▻ …….… max = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. ▻ ….…… min = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. IT …....… = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. □ Vérification de l’IT : …...……………………………….….………………………………………..……. Ajustement coussinet (6) / chapeau (3) : ….………………………..…… Ecarts (µm)

Ligne zéro

30

--

20

---

10

-10

--

-20

--

-30

--

Ajustement ….…………………………..…

ALESAGE

arbre

Elément

….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


….….……

….….……


.........

.........

.........

.........

.......

.......


….….……

….….……

Cote maximale (mm)

….….……

….….……

Cote minimale (mm)

….….……

….….……

Calculer l’intervalle de tolérance ▻ …….… max = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. ▻ ….…… min = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. IT …....… = ……….…… - …….………… = ……….………………………… = ……………..……. □ Vérification de l’IT : …...……………………………….….………………………………………..……. Réponse : ▻ …...…………………………………………………………………………….….………………………………………..………….. .


Page 52

08

TOLERANCES GEOMETRIQUES

I. MISE EN SITUATION : L’imperfection des procédés d’usinage fait qu’il est impossible d’obtenir des surfaces géométriquement parfaites.

x point

ligne

cercle

plan

cylindre

sphère

x

Modèle de peau: représentation imagée du produit avec des défauts possibles. Les tolérances dimensionnelles usuelles (ajustements, …) ne suffisent pas pour définir avec exactitude la forme géométrique d’un objet. Les tolérances géométriques permettent de corriger ces insuffisances et précisent les variations permises.

II. INTRODUCTION : Il existe trois grands types de tolérances géométriques : □ Tolérances de forme : Les tolérances de forme, sous forme d’éléments géométriques de base s’appliquent à l’élément lui-même (ligne ou surface) indépendamment de la position et de l’orientation. □ Tolérances d’orientation : Les tolérances d’orientation associent deux éléments entre eux uniquement par l’angle défini et par leur direction. Cela concerne l’orientation des éléments les uns par rapport aux autres. □ Tolérances de position : La tolérance de position définit une zone de tolérance dans une position fixée par des cotes encadrées par rapport à un ou plusieurs éléments de référence. C’est leur positionnement dans l’espace. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 53

III. INSCRIPTION DES TOLERANCES : La forme à coter est repérée par une flèche. Les tolérances s’inscrivent dans un cadre pouvant avoir 2 ou 3 cases (parfois plus). Dans ces cases sont inscrites dans l’ordre : □ Le symbole du défaut géométrique à coter. □ La valeur de la tolérance (I.T) en mm. □ La lettre majuscule repérant le ou les éléments de référence (si nécessaire). 

0,1

A

………………………………..………….

………………………………..………….

………………………………..………….

L’élément de référence se repère par une lettre majuscule inscrite dans un carré relié à un triangle noirci dont la base touche l’élément de référence.

A

Lorsque l’élément de référence est proche du cadre de la tolérance, il est possible de les relier directement.  0,1

IV. INDICATION D’UN ELEMENT :

Surfaces / lignes

Grand cylindre Labo Génie Mécanique de Kélibia

Axe de la pièce

Axe du grand / petit cylindre

Plan médian de la pièce Page 54

V. TOLERANCES GEOMETRIQUES: 1. Tolérances de forme : SYMBOLE

EXEMPLE

SIGNIFICATION

EXEMPLE

SIGNIFICATION

 Planéité

 Rectitude

 Circularité

 Cylindricité

2. Tolérances d’orientation : SYMBOLE

 Parallélisme


Page 55

 Perpendicularité

 Inclinaison

3. Tolérances de position : SYMBOLE

EXEMPLE

SIGNIFICATION

 Coaxialité

 Symétrie

 Localisation


Page 56

4. Tolérances de battement : La tolérance de battement s’applique aux pièces de révolution en traduisant directement le défaut maximal admissible lors de la rotation de la pièce. Le battement peut être mesuré suivant : □ La même direction que l’axe de rotation : Battement Axial. □ Perpendiculairement à l’axe de rotation : Battement Radial. EXEMPLE

SIGNIFICATION

radial

SYMBOLE

oblique

Battement simple

axial



VI. EXERCICE D’APPLICATION : * Inscrire dans les cadres les tolérances géométriques permettant d’assurer les conditions de fonctionnement :

□ □ □ □ □ □

Elément de référence : Axe du cylindre (A). Le plan médian de rainure de clavette est symétrique par rapport au plan médian de (A) … IT = 0,04 L’extrémité de la pièce est perpendiculaire par rapport à l’axe du cylindre (A) ……………… IT = 0,1 Les deux alésages sont coaxiaux ………………………………………………………………………… IT = ∅0,2 L’alésage est circulaire …………………………………………………………………………..………… IT = 0,01 Le taraudage est perpendiculaire par rapport à l’axe du cylindre (A) …………………………… IT = 0,2


Page 57

* Vérin pneumatique à simple effet : 1

2

3

4

Inscrire dans les cadres les tolérances géométriques permettant d’assurer les conditions de fonctionnement données. Chape (1) : □ Elément de référence : Axe du cylindre (A) □ La mortaise est parallèle à l’axe du cylindre (A) avec IT= 0,1/100 □ L’alésage coté ∅ est perpendiculaire à l’axe du cylindre (A) avec IT= 0,05 □ La surface plane est perpendiculaire à l’axe du cylindre (A) avec IT= 0,05

Piston (3) : □ Elément de référence : Axe de l’alésage (B) □ Les cylindres cotés ∅ sont coaxiaux à l’alésage de référence (B) avec IT= ∅0,05

Cylindre (4) : □ Elément de référence : Axe du cylindre (D) □ L’alésage est circulaire avec IT= 0,01 □ L’extrémité de la pièce est perpendiculaire à l’axe du cylindre (A) avec IT= 0,01


Page 58

VII. ETATS DE SURFACE : Une surface usinée n’est jamais parfaitement lisse. Elle comporte des aspérités plus ou moins profondes dues aux moyens d’usinage. Si l’on coupe normalement une surface par un plan, on obtient une courbe appelée « profil de surface ». C’est à partir de ce profil que l’on analyse les différents défauts de la surface.

1. Rugosité Ra : L’écart moyen arithmétique de rugosité est la mesure arithmétique, calculée sur la longueur d’évaluation L de tous les écarts Y1, Y2, Y3, …, Yn | |

| |

| | n

2. Valeurs usuelles :

⋯

| |

Les valeurs usuelles de Ra en fonction de l’état de surface à titre indicatif Ra Surface Très lisse

0,025

0,05

0,1

0,2

x

x

x

x

Lisse Moyenne Rugueuse

0,4

0,8

1,6

x

x

x

3,2

6,3

x

x

12,5

25

x

x

3. Symboles d’indication : Le symbole de base est constitué de deux branches de longueurs inégales, inclinées de 60° environ, comme l'indique la figure ci-contre. Remarque : pris individuellement, ce symbole indique que l'état de la surface repérée est pris en considération, sans pour autant avoir d'exigence particulière concernant la rugosité.


Page 59

a. Symbole utilisé lorsqu' un enlèvement de matière par usinage est exigé : Si un enlèvement de matière par usinage est exigé, un trait doit être ajouté au symbole de base. Remarque : pris individuellement, ce symbole indique que la surface repérée doit être usinée, sans pour autant avoir d'exigence particulière concernant la rugosité. b. Symbole utilisé lorsqu'un enlèvement de matière est interdit : Lorsqu'un enlèvement de matière est interdit, un cercle doit être ajouté au symbole de base. Remarque : utilisé sur un dessin d'opération, le symbole indique que la surface repérée doit rester en l'état (au stade précédent de la fabrication). c. Symbole utilisé pour écrire des caractéristiques complémentaires : S'il est nécessaire de fournir des caractéristiques ou des valeurs concernant la surface, le symbole de base doit être complété par un trait horizontal supplémentaire destiné à recevoir les indications. d. Symbole utilisé pour coter en même temps toutes les surfaces d'une même pièce : Si un même état de surface est exigé pour toutes les surfaces d'une même pièce, il suffit d'ajouter un cercle au symbole précédent. 4. Exemples d'indications : L’enlèvement de matière par usinage est : facultatif

obligatoire

Observations

interdit Surface avec rugosité Ra max de 3,2µm

Surface avec rugosité Ra maxi de 3,2µm et Ra min de 1,6µm 5. Positions du symbole : Les symboles de base, ou les lignes de repère, sont tracés du côté libre de matière. Les inscriptions doivent être orientées pour être lues depuis le bas ou depuis la droite du dessin.


Page 60

09

STATIQUE GRAPHIQUE

I. MISE EN SITUATION : La statique est l’étude de l’équilibre des solides. Principe Fondamental de la Statique (P.F.S) : Un système matériel est en équilibre lorsque

∑

∑ "" # (

Système matériel :

" 0

Théorème de la résultante statique

" 0

)

Théorème du moment statique

Un système matériel est un solide ou un ensemble de solides considérés comme indéformables. Force "&'() : Une force extérieure est l’action mécanique exercée par un système matériel sur un autre système matériel. On représente une force par un vecteur caractérisé par : □ Un point d’application □ Une direction □ Un sens □ Une intensité

(unité : N)

Une action mécanique peut s’exercer : ￭

de contact

ponctuel ￭

linéaire

superficiel

à distance - action de la terre (poids) *

+. -

- action d’un aimant (champs magnétique)


Page 61

""" / (& "): Moment d’une force . Le moment d’une force

par rapport au point A est une action

mécanique qui possède les caractéristiques suivantes : □ Point d’application : A □ Direction : perpendiculaire au plan formé par A et □ Sens : (vois schéma)

"1 □ Intensité : ./ 0&

"3 2. 3&

(unité : Nm)

Bilan des actions mécaniques extérieures : Isoler un solide consiste à le séparer du reste du mécanisme afin d’effectuer le bilan des actions mécaniques qui lui sont appliquées par l’extérieur.

II. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE : Description : Le mécanisme représenté sur le dessin ci-contre

"&

est une bride à serrage manuel. Fonctionnement : La pièce à usiner (6), en appui sur le bâti (1) est serrée en C par la bride (2). La bride (2) est articulée en B sur le bâti (1). L’effort de serrage est fourni par le boulon à oeil (4+5) articulé en A sur la bride (2). L’action exercée par l’écrou (5) sur la vis (4) est modélisée par une force verticale la vis telle que 3 3 Hypothèses :

dans l’axe de

300 5 (voir schéma)

￭

Le mécanisme est représenté dans son plan de symétrie (6, 8 , 9)

￭

Les actions à distance (poids propres des pièces) sont négligées.

￭

La liaison en C est une liaison ponctuelle de normale (C, 9)

￭

Les liaisons sont considérées comme parfaites (pas de jeu, pas de frottements…)

Travail demandé: Etudier l’équilibre de la bride (2).


Page 62

III. SOLIDE SOUMIS A L’ACTION DE DEUX FORCES : Dans cette partie, on va isoler la vis (4) afin d’étudier son équilibre 1. Isolement:

"&

La vis étant soumise à l’action de □ La force verticale □ Une force :

/;

en D

en A

Bilan des actions

:

/;

D

Vertical

A

………

300 N ………

………

α

1. Principe fondamental de la statistique (P.F.S):

"/ " C/D

La vis (4) est en équilibre lorsque

"0

∑ ∑ "" < $

:

%

" 0

"" = $ %

/;

" 0

"" = (:

(1) /; )

" 0

(2)

Etude de l’équation (1) :

Proj (A, 8)

0 + 3:

/; 3.

Proj (A, 9)

3 3 - 3:

Proj (A, B)

0 + 3 "" # (:

>? (@) = 0

/; 3.

A ( @) = 0

>? (@) = 0 A ( @) > 0

(3) (4)

Etude de l’équation (2), le calcul du moment s’effectue par rapport au point A :

(3) & (4)

@ = 0

La direction de :

(5) Donc :

/;

et

/; )3

:

/;

/;

=0

(5)

est opposée à

passe par le point A

sont directement opposées et 3:

/; 3

300 5

Pour qu’un système matériel soumis à deux forces soit en équilibre, Il faut que ces deux forces soient : □ de même direction □ de sens opposés □ de même intensité


Page 63

IV. SOLIDE SOUMIS A L’ACTION DE TROIS FORCES PARALLELES : Dans cette partie, on va isoler la bride (2) afin d’étudier son équilibre

+

9

1. Isolement:

:;/

La bride étant soumise à l’action de

EF/

□ La force verticale :;/ en A □ La force verticale EF/ en A

" □ Une force 6

/

en A

Bilan des actions

:;/

A

Verticale

300 N

EF/

C

Verticale

………

" 6

B

………

/

………

8

α

………

52

2. Principe fondamental de la statistique (P.F.S):

" 6

/

40

La vis (4) est en équilibre lorsque

∑

" =0

∑ "" < (

" :;/ + 6

" )=0

/

" + EF/ = 0

"" = (:;/ ) + "" = (6 "

/

" ) + "" = (EF/ ) = 0

(1) (2)


Proj (O, 8)

…………………………………………………………………………...…….

Proj (O, 9)

…………………………………………………………………………...…….

Etude de l’équation (2), le calcul du moment s’effectue par rapport au point B :

Proj (A, B)

…………………………………………………………………………...…….

……………………………………………………..………………………………….…………………………...……. ………………………………………………...……………………………………….……………………………...… ……………………………………………………..……………………………………….……………………...……. ……………………………………………………..……………………………………….……………………...……. ………………………………………………...……………………………………………….……………………...…

3 :;/ 3 = ……………… Labo Génie Mécanique de Kélibia

" F/ 3 = ……………… 36

3EF/ 3 = ……………… Page 64

3. Résolution graphique: Pour résoudre graphiquement ce problème, on utilise la technique du « polygone funiculaire » qu’on admettra le tracé sans chercher à le justifier Pour qu’un système matériel soumis à trois forces dont deux parmi eux sont parallèles soit en équilibre, Il faut que la troisième force soit parallèle aux autres :

EF/

:;/

EF/

Dynamique

Funiculaire

Ech

1 mm

:;/

……

mm -----> …… N

/

……

mm -----> …… N

……

mm -----> …… N

" 6

EF/

-----> 10 N

Démarche à suivre : □ □ □ □ □ □ □ □ □

" Tracer la force """ 6′ // 6 Choisir arbitrairement un pole (H) Tracer deux lignes polaires 0 et 1 Choisir un point ≪ + ≫ quelconque sur la direction de la force B Mener une droite 0L // 0 qui coupe la direction de E en un point Mener une droite 1L // 1 qui coupe la direction de : en un point M Tracer la ligne M de fermeture du funiculaire. Mener une droite M′NL // MN qui passe par (H) Déduire le résultat en fermant le dynamique.


Page 65

V. SOLIDE SOUMIS A L’ACTION DE TROIS FORCES NON PARALLELES : Description : Le mécanisme représenté sur le dessin ci-contre est un dispositif de blocage manuel. Fonctionnement : Un dispositif de blocage est constitué par une bride coudée (1), articulée sur un axe (3) fixé sur un bâti fixe (5) et dans lequel se visse une vis de pression (2). Quand le blocage de la pièce (4) est réalisé, l'action exercée par la vis sur la pièce :

/;

est de module 800 N en A.

Hypothèses : ￭

Le mécanisme est représenté dans son plan de symétrie (E, 8 , 9)

￭

Les actions à distance (poids propres des pièces) sont négligées.

￭

La liaison en B est une liaison ponctuelle de normale (B, 8)

￭

Les liaisons sont considérées comme parfaites (pas de jeu, pas de frottements…)

Travail demandé: Etudier l’équilibre de la bride (1). 1. Isolement: 50

La bride étant soumise à l’action de

9

□ La force verticale :;/ en A

" ;/ en A □ La force verticale 6 □ Une force E

/

E

en C

/

α

Bilan des actions

" ;/ 6 E

/

A

Verticale

800 N

C

Horizontale

………

B

………


………

8

:;/ 50

:;/

………

" 6

/

Page 66

2. Principe fondamental de la statistique (P.F.S): La bride (1) est en équilibre lorsque

∑ ∑ "" < $

= "0


" ;/ :;/ 6

" 0

%

E

/

"" = $:;/ % "" = (6 " ;/ )

"0

(1)

"" = (E

/

)

"0

Proj (O, 8)

…………………………………………………………………………...…….

Proj (O, 9)

…………………………………………………………………………...…….

Proj (C, B)

…………………………………………………………………………...…….

(2)

Etude de l’équation (2), le calcul du moment s’effectue par rapport au point C :

……………………………………………………..………………………………….…………………………...……. ………………………………………………...……………………………………….……………………………...… ……………………………………………………..………………………………….…………………………...……. ………………………………………………...……………………………………….……………………………...… ……………………………………………………..………………………………….…………………………...……. ………………………………………………...……………………………………….……………………………...… ………………………………………………...……………………………………….……………………………...…

3 :;/ 3 = ………………

" ;/ 3 = ……………… 3 6

3 E

/

3 = ………………

D’après (…) on a trouvé que que α = ...…… Tracer la direction de E

/

passant par le point C

Que peut-on conclure ? ……………………………………………..…………… ……………………………………………..…………… ……………………………………………..…………… ……………………………………………..…………… ……………………………………………..…………… ……………………………………………..……………


Page 67

3. Résolution graphique: Pour résoudre graphiquement ce problème, on utilise la technique de la « dynamique ». Pour qu’un système matériel soumis à trois forces non parallèles soit en équilibre. Il faut que: ▷ Les trois forces sont coplanaires et concourantes en un même point ▷ Le dynamique des vecteurs forces est fermé.

Ech

1 mm

:;/

……

mm -----> …… N

" ;/ 6

……

mm -----> …… N

/

……

mm -----> …… N

E

Dynamique


-----> 10 N

Démarche à suivre: □ Isoler le système à étudier et faire le bilan des forces extérieures (point d’application, direction, sens, valeur). □ Tracer les supports des forces connues, leur intersection donne le point de concours (I). □ Tracer le 3è support de la force inconnue passant par le point d’application et le point de concours. □ Choisir une échelle des forces convenable. □ Construire le dynamique fermé (SFext = 0) ; pour cela : A partir d’une origine choisie arbitrairement, tracer à l’échelle le 1er vecteur force (connue) parallèle à son support. A partir de l’extrémité du 1er vecteur, tracer la direction de la 2éme force parallèle à son support. A partir de l’extrémité de la 2ème force tracer la direction de la 3émeparallèle à son support. □ Relever les modules des vecteurs forces et déduire les résultats.

Page 68

VI. EXERCICE D’APPLICATION : BRIDE DE SERRAGE Description : La bride de serrage présentée ci-contre est utilisée sur un montage d’usinage afin de réaliser l’ablocage de la pièce (2). But de l’étude : Déterminer les charges dans les liaisons afin de les dimensionner et de déterminer le couple de serrage nécessaire sur la vis (4). Hypothèses d’étude : ￭ Le mécanisme est représenté dans son plan de

9 8

symétrie (:, 8, 9) ￭ Les poids des pièces seront négligés devant les autres efforts mis en jeu. ￭ Les liaisons sont considérées parfaites (pas de jeu, pas de frottement, pas de déformations) ￭ La

liaison entre la bride (3) et le bâti (1) sera modélisée par une liaison pivot d’axe (:, B)

￭ Les

liaisons en N et en I seront assimilées à des contacts ponctuels :

" ) telle que (8 , O " ) = 30°. □ En N (0 , -35) : Liaison ponctuelle de normale (5, O

" On estime que l’effort de serrage minimum en N doit avoir une intensité de 35 " 1000 5. On donne 5

/

3

= 866. 8 + 500. 9 □ En I (-40 , -20) : Liaison ponctuelle de normale (P, 9) Travail demandé: ￭ Isoler le système matériel S = {3+4} et dresser le bilan des actions mécaniques extérieures. /

Appliquer le Principe Fondamental de la Statique Exprimer les équations d’équilibre puis les résoudre analytiquement. ￭ Présenter une synthèse des résultats Représenter graphiquement les actions agissant sur S = {3+4}. (Échelle : 1 mm → 20 N) ￭

1. Isolement système matériel S = {3+4} ………………………………..………………………………………… ………………………………..………………………………………… ………………………………..………………………………………… ………………………………..…………………………………………

Bilan des actions

" 5 P

:

/

N

………

………

1000 N

/;

I

………

………

………

/

A

………

………

………


Page 69

2. Principe fondamental de la statique (P.F.S) ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..……………………………………… ………………………………………………………………………….........………………..………………………………………

4. Résolution graphique : …………………………..………………………..……..…………… …………………………………..……………………………….…… …………………………..………………………..……..…………… …………………………………..…………………………………… …………………………..………………………..……..…………… …………………………………..…………………………………… …………………………..………………………..……..…………… …………………………..………………………..……..……………

1 mm

" 5

/

……

mm --------> …… N

/;

……

mm --------> …… N

/

……

mm --------> …… N

P

:


--------> 20 N

Ech

Page 70

10

COTATION FONCTIONNELLE

I. MISE EN SITUATION : Un système mécanique est réalisé par un ensemble de pièces mises en relation (en contact) les unes avec les autres. Or, pour que ce système remplisse les fonctions pour lesquelles il a été créé, il faut que certaines conditions fonctionnelles soient assurées (par exemple : jeu, serrage, réserve de filetage, dépassement ...). La cotation fonctionnelle permet la recherche des différentes cotes à respecter pour le bon fonctionnement d’un mécanisme. Les cotes obtenues par la cotation fonctionnelle sont appelées cotes fonctionnelles.

……………

II. CHAÎNE DE COTES : Une chaîne de cotes est un ensemble de cotes, disposés bout à bout, nécessaires et suffisantes au respect de la cote condition. ￭

Cote condition

Une cote condition est une cote tolérancée qui exprime une exigence liée à l'assemblage, ou au fonctionnement du mécanisme, représentée sur le dessin par un vecteur à double trait orienté : □ Horizontalement : de gauche à droite □ Verticalement : du bas en haut

⇒ ⇑

Remarques : * Dans le cas d’une cote condition positive, on parle de jeu. * Dans le cas d’une cote condition négative, on parle de serrage. ￭

Surfaces terminales:

Surfaces d’un ensemble de plusieurs pièces entre lesquelles le jeu est compris. ￭ Surfaces de liaison: Nommées aussi surfaces d’appui, ce sont les surfaces de contact d’un ensemble de plusieurs pièces à tenir en compte. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 71

III. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE : Dans ce qui suit, notre étude portera sur le système : axe d’articulation. 2

3

1

4

5

6

Ja

….. …..

1 – bâti 2 – axe 3, 4 – coussinet 5 – rondelle 6, 7 – écrou

…..

…

… ….. …..

On demande de : □ Tracer la cote condition Ja □ Repérer les surfaces terminales. □ Repérer les surfaces de liaison.

IV. ETABLISSEMENT D’UNE CHAINE DE COTES : 1. But: Tracer une chaîne de cotes, c’est trouver efficacement et sans ambiguïtés toutes les cotes des pièces influant sur la cote condition et les rassembler sous forme d'une chaîne de cotes (addition vectorielle de toutes les cotes fonctionnelles mises bout à bout et formant une chaîne fermée). Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 72

7

2. Règles à respecter: Pour la bonne réalisation d’une chaîne de cotes, plusieurs règles sont à respecter : □ La chaîne de cotes débute à l’origine du vecteur cote condition et se termine à son extrémité. □ Chaque cote de la chaîne commence et se termine sur la même pièce, le problème initial de la cotation fonctionnelle étant de coter les différentes pièces du mécanisme. □ Il ne peut y avoir qu’une seule cote par pièce dans une même chaîne de cotes. La chaîne de cotes doit être la plus courte possible afin de faire intervenir le moins de cotes possibles.

Si deux maillons d'une chaîne de cote appartiennent à la même pièce, c'est qu'il existe une chaîne encore plus courte ! □ Le passage d’une cote à la suivante se fait par la surface d’appui entre les deux pièces.

VI. CALCUL D’UNE CHAINE DE COTES : ￭

￭

Ecriture vectorielle:

"""""" = ∑ UT VTOW XT VAOVT YT AVT ZA? V>A??TYYT STO

Ecriture algébrique:

STO

∑ AVT (+ê+T T? ) \ ∑ AVT ( T? A?VWM>WT)

STO +M8 STO +>?

￭

∑ AVT +M8 (+ê+T T? ) \ ∑ AVT +>? ( T? A?VWM>WT)

∑ AVT +>? (+ê+T T? ) \ ∑ AVT +M8 ( T? A?VWM>WT)

Intervalle de tolérance:

P . STO = ∑ P VAOVT YT AVT ZA? V>A??TYYT Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 73

□ Sachant que :

S =2

±=._

;

M =

c=. 45 =

;

M = M; = 5±=.

;

M_ = 3±=.

;

MF = Md = 12,2±=.

Donner l’utilité de la cote condition Ja …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

Ecrire les équations relatives à la condition Ja …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

Calculer la cote nominale et les limites à donner à la cote a2 relative à la condition Ja …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

a2 = ……………………… Vérifier le résultat obtenu : …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

…………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………


Page 74

VII. EXERCICES D’APPLICATION : * Système d’articulation : On donne le dessin d’ensemble partiel d’un système d’articulation : 1

Jc

2

3

4

5

6

Ja Jb Jd

Tracer les chaines de cotes relatives aux conditions Ja , Jb , Jc et Jd Reporter les cotes fonctionnelles obtenues sur les dessins des pièces séparées :


Page 75

Donner l’utilité conditions Ja , Jb , Jc et Jd

Ja

…………………………….……..…..……………………………………………………………………

Jb

……………………….…………..…..……………………………………………………………………

Jc

………………………………………..……………………………………………………………………

Jc

………………………………………..……………………………………………………………………

Sachant que :

Se =

+0.1 0,5−0.3

;

N = 20

±=.

; N =

= 65g=.

Ecrire les équations relatives à la condition Jb …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………

Calculer la cote nominale et les limites à donner à la cote b4 relative à la condition Jb …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… ……………………..………………………………...………………………………..……………………………………………… ……………………..………………………………...………………………………..……………………………………………… …………………………..…………………………...………………………………..………………………………………………

b4 = ……………………… Vérifier le résultat obtenu : …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………


Page 76

* Butée de serrage : Justifier la présence de la condition Ja Ja

…………………………………………………………………………………………………………………………

Compléter la chaîne de cote installant la condition Ja

Sachant que :

M = 8±=. ; M

= 10±=.

;M

c=.

;

= 22g=.

Calculer la condition Ja : …………………………..………………………………...…………..……………………………………………………………… ……….……..………………………………...………………………………..……………………………………………………… ………………………..……………………………………...………………………………………………………..……………… ……………………...………………………………..………………………………………………………………………………

Ja = ……………………… Vérifier le résultat obtenu : …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..………………………………………… …………………………..………………………………...………………………………..…………………………………………


Page 77

11

FLEXION PLANE SIMPLE

I. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE :

8

1

Ecrou en T M10

7

1

Table machine

6

1

Cale étagée

5

1

Rondelle d’appui M10

4

1

Goujon M10

3

1

Ecrou hexagonal M10

2

1

Bride

1

1

Pièce

REP

QTT

DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Echelle ………


Page 78

1. Description : Pour serrer une pièce de grandes dimensions, que l’étau ne peut recevoir, sur la table d’une machine outils (Perceuse, fraiseuse. . .) on utilise des brides. En serrant l’écrou (3) on développe un effort capable d’immobiliser la pièce (1) en position. L’utilisation de la cale étagée (6) permet un serrage pour différentes hauteurs.

II. ETUDE STATIQUE : 1. Hypothèses : La bride est assimilée à une poutre - La section est rectangulaire - la ligne moyenne formée par la droite passante par le centre G de la section droite rectangulaire ; - Le poids de la bride (2) est négligé 2. Modélisation :

A

B

C

a – Placer les actions appliquées sur la bride (2) On donne : L’action de serrage est de 300N b – Calculer les actions appliquées sur la bride (2) ……………………………………………………..………………………………….……………………………...…… ………………………………………………...…………………..…………………….……………………………….... ……………………………………………………..………………………………….……………………………...…… ………………………………………………...…………………..…………………….……………………………….... ……………………………………………………..………………………………….……………………………...…… ………………………………………………...…………………..…………………….………………………………....

c – Donner le type de sollicitation : ……………………………………………………………...…………………… Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 79

III. FLEXION PLANE SIMPLE : Une poutre est sollicitée à la flexion plane simple lorsqu’elle est soumise à l’action de plusieurs forces parallèles entre eux et perpendiculaires à la ligne moyenne. 1. Diagramme des efforts tranchants : jk C’est la répartition des actions perpendiculaires à la ligne moyenne sur toute la longueur de la poutre. ……………………………………………………..………………………………….……………………………...…… ………………………………………………...……………………………..………….………………………………....

Effort tranchant : Zone (….)

..... ≤ 8 ≤ .....

= ……………………………………………………..……………………..………………………...……

Zone (….)

..... ≤ 8 ≤ .....

= ……………………………………………………..……………………..………………………...……

(5)

Echelle : 10mm

…… N

8

m


= …………...……...... Page 80

2. Diagramme des moments fléchissants : .no C’est la répartition des moments autour de l’axe (p, B) sur toute la longueur de la poutre. ……………………………………………………..………………………………….……………………………...…… ………………………………………………...……………………………..………….………………………………....

Moment fléchissant : Zone (….)

..... ≤ 8 ≤ .....

Z = ……………………………………………………..……………………..………………………...…… ……………………………………………………..……………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Zone (….)

Pour 8 = ......

Z = ……………………………………………

Pour 8 = ......

Z = ……………………………………………

..... ≤ 8 ≤ .....

Z = ……………………………………………………..……………………..………………………...…… ……………………………………………………..……………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Pour 8 = ......

Z = ……………………………………………

Pour 8 = ......

Z = ……………………………………………

(5)

Echelle : 10mm

…… Nm

8

Z Labo Génie Mécanique de Kélibia

m

= …………...……...... Page 81

3. Contrainte normale maximale : qrs(

tm avec □ tm □

: contrainte normale maximale

Z

(en 5. ++)

□ Pu : moment quadratique

□ v : désigne la valeur de 9 la plus élignée

□

wxy z

: module de flexion

4. Contrainte tangentielle : {r|k

m

(en ++; )

(en ++)

(en ++ )

}m~

avec □ }m~ : contrainte tangentielle moyenne □

Zm Pu v

(en 5/++ )

: moment fléchissant maximal

m

=

: effort tranchant maximal

m

• (en 5/++ ) (en 5)

□ • : section de la poutre

(en ++ )

5. Condition de résistance : Pour qu’une poutre, sollicitée à la flexion plane simple, puisse résister en toute sécurité ; il faut que :

tm avec □ □ □

≤

€

où

€

=

•

‚

: résistance élastique d’extension du matériau

(en 5/++ ou

HM)

: résistance pratique à l’extension du matériau

(en 5/++ ou

HM)

: coefficient de sécurité

(sans unité)

6. Moment quadratique de quelques surfaces usuelles :

Pu

Nℎ = 12

v=

ℎ 2


Pu

6„ − Nℎ = 12

v=

„ 2

Pu

…†; = 64

v=

† 2

Pu

…(†; − X ; ) = 64

v=

† 2 Page 82

Calculer le moment quadratique d’une poutre de section carré . ……………………………………………………..……………………… ……………………………………………………..……………………… ……………………………………………………..………………………

IV. EXERCICES D’APPLICATION : Exercice 1: Une poutre de section rectangulaire pleine de largeur b et de hauteur h est modélisée par la figure cidessous : Y x

+

B

A

15 mm

On donne : 3

‡3

C

FB

30 mm

450 5, 3

ˆ3

D

15 mm

x

FD

z

h

b

300 5

1. Calculer les réactions d’appuis 3 " # 3 et 3 " ‰ 3 aux points A et C ………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………


Page 83

2. Tracer le diagramme des efforts tranchants et déduire la valeur de ‖j‹rs( ‖ ………………………………..………………………………… …………………………………..………………………………

Ty (N)

Ech : …… mm ---> …… N

………………………………..………………………………… …………………………………..………………………………

x (mm)

………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..…………………………………

‖

………………………………..…………………………………

•m

‖ =

…………………

3. Tracer le diagramme des moments fléchissant et déduire la valeur de ‖.&Œrs( ‖ ………………………………..………………………………… …………………………………..………………………………

MFz (Nm)

Ech : …… mm ---> …… Nm

………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..…………………………………

x (mm) ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… …………………………………..………………………………

‖

………………………………..…………………………………

–m

‖ =

…………………

4. L’arbre est réalisé d’un acier de limite élastique •' = DŽ• •/rrC , de largeur b = ‘’rr et

de hauteur h= ‘Crr On adopte un coefficient de sécurité “ = ” a. Calculer la valeur de la contrainte tangentielle moyenne

{r|k

………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..………………………


Page 84

b. Calculer la valeur de la contrainte normale

qrs(

dans la section la plus sollicitée de la poutre

………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

c. Tracer le diagramme de répartition des contraintes normales dans la section la plus sollicitée. Ech :

(hauteur)

……

mm ---> …… mm

(contraintre)

……

mm ---> …… Nm

t

x

d. Calculer la valeur de la résistance pratique

•—

de la poutre

………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

e. Vérifier la résistance de la poutre ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..………………………

5. On désire utiliser une poutre de section circulaire de diamètre d fabriquée du même matériau. Chercher le diamètre minimal de la poutre 2r˜™ à partir duquel la poutre peut résister aux efforts appliqués ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..………………………


Page 85

12

DESSIN DE DEFINITION

I. MISE EN SITUATION : Le dessin de définition représente une pièce ou une partie d'objet projeté sur un plan avec tous ses détails comme les dimensions en cotations normalisées et les usinages. On l'appelle également plan de détails. Il doit être conforme aux critères suivants Le dessin de définition détermine complètement et sans ambiguïté les exigences fonctionnelles auxquelles doit satisfaire le produit dans l’état de finition prescrit. Il est destiné à faire loi lors du contrôle de réception du produit. Un dessin de définition doit être coté fonctionnellement. La cote indiquée correspond à la dimension de la pièce finie, y compris le revêtement de protection, le traitement de surface, etc. Les dessins de définition servent souvent à établir des contrats entre concepteurs et réalisateurs car ils représentent le cahier des charges. En d’autres termes, le dessin de définition décrit, pour chacune des pièces du mécanisme, les formes, les dimensions et les spécifications qui lui permettent de remplir ses fonctions.

II. ETAPES DE REALISATION D’UN DESSIN DE DEFINITION : Lire attentivement le dessin d’ensemble et relever les dimensions extérieures. Choisir les vues principales et étudier la mise en page. Exécuter l’esquisse de tout le dessin

Reporter les cotes fonctionnelles et inscrire les conditions géométriques et les rugosités pour les surfaces fonctionnelles Faire la mise au net. L’utilisation de l’outil informatique (CAO) au cours de toutes les étapes est recommandée. Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 86

III. DESSIN DE DEFINITION :

On demande de dessiner cette pièce à l’échelle donnée en : □ vue de face. □ vue de droite. □ vue de dessus. Donner les noms des trois formes : □ A : ………………………………..……….. □ B : ………………………………..……….. □ C : ………………………………..………..

Echelle 1 :1


Page 87

IV. LA COUPE SIMPLE : Une coupe ou vue en coupe est une représentation permettant une meilleure définition et une compréhension plus aisée des formes intérieures d’un ou plusieurs composants.

Les surfaces coupées seront représentées par des hachures (traits fins) dont la forme dépend de la matière la pièce Métaux Ferreux (acier, fonte)

Matières plastiques

Cuivre

Aluminium

Cas particuliers: Les pièces de révolution pleines (cylindriques ou sphériques telles que axes, arbres, billes….) ne se coupent pas


Page 88

On donne la vue de face, la vue de droite et la vue de dessus incomplètes d’un étrier. On demande de terminer : □ La vue de face. □ La vue de droite en coupe A-A □ La vue de dessus. Désigner le plan de coupe et la vue en coupe.

Echelle 1 :1


Page 89

Exercice 1: Pour chaque exercice, tracer la vue coupée manquante. Utiliser le plan de coupe indiqué.

Coupes locales : II arrive fréquemment que l'on ait besoin de définir uniquement un seul détail (un trou, une forme particulière etc.) du contour intérieur. Il est alors avantageux d'utiliser une coupe locale plutôt qu'une coupe complète amenant trop de tracés inutiles. L'indication du plan de coupe est inutile dans ce cas. Un trait fin ondulé ou en zigzags sert de limite aux hachures.

V. LES SECTIONS : Les sections permettent d’améliorer la clarté et la lisibilité du dessin et d’éviter les vues surchargées tout en isolant les formes qu’on désire préciser. Principe : Dans une coupe, normalement, toutes les parties visibles au-delà (en arrière) du plan de coupe sont dessinées. Dans une section, seule la partie coupée est dessinée (là où la matière est réellement coupée ou sciée).


Page 90

Les sections sont définies de la même manière que les coupes : plan de coupe, flèches, etc. Sections sorties : Elles sont dessinées, le plus souvent, au droit du plan de coupe si la place le permet. L'inscription du plan de coupe peut être omise.


Page 91

Sections rabattues : Ces sections sont dessinées en traits continus fins (pas de traits forts) directement sur la vue usuelle (en superposition). Pour plus de clarté il est parfois préférable de gommer ou d'éliminer les formes de l'objet vues sous la section ; si ces formes sont nécessaires, préférer une section sortie. L'indication du plan de coupe est en général inutile.

Exercice: Tracer la vue coupée manquante. Utiliser le plan de coupe indiqué.


Page 92

Nota : Le trou taraudé débouchant M8 n’est effectué que dans la partie avant de la pièce. Effectuer : □ La sec>on sor>e A-A □ La sec>on raba?ue autour de l’axe vertical (b)

Echelle 1 :1


Page 93

Exercice: D'après la pièce (1), exécuter la coupe A-A et la section A-A pour les pièces 2, 3 et 4.

coupe A-A


section A-A

Page 94

13

GUIDAGE EN TRANSLATION

I. MISE EN SITUATION : La solution constructive qui réalise une liaison glissière est appelée guidage en translation. Les termes courants associés sont nombreux : rail, guide, coulisseau, glissière, etc… Représentation normalisée en projection orthogonale

Représentation spatiale

y z

x

Degrés de liberté Tx = 1

Rx = 0

Ty = 0

Ry = 0

Tz = 0

Rz = 0

II. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE : 1. Présentation du mécanisme : Le vé réglable se fixe sur une table d’une machine. Il permet de positionner l’axe d’une pièce cylindrique horizontalement, à une hauteur déterminée par rapport à la table de la machine. 2. Fonctionnement : On fait tourner la vis de manœuvre (2), la pièce guide (3) se translate verticalement pour déplacer le vé de positionnement (4) vers le haut ou vers le bas suivant le sens de rotation de la vis.


Page 95

6

1

Ecrou hexagonal ISO 4032 M6-08

C 35

5

1

Vis sans tête à téton long ISO 4026 M6x15

4

2

Vé de positionnement

C 30

3

1

Guide

EN-JM 1050

2

2

Vis d’entraînement

…………….

1

1

Corps

EN-JM 1050

REP

QTT

DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Echelle 1 : 1

3. Liaisons mécaniques : Donner le nom et le symbole de chacune des liaisons suivantes. Liaison

2/1

4/1

2/3

3/4

…………………….…

…………………….…

…………………….…

…………………….…

Dessin

Nom Symbole


Page 96

4. Schéma cinématique : On donne les blocs A, B, C et D des pièces encastrées : A = {1, 5, 6} C = {3}

D

B = {2} D = {4}

A C

On demande de compléter le schéma cinématique en

B

plaçant dans les rectangles les symboles des liaisons mécaniques correspondantes. 5. Etude de la fonction technique « guidage en translation » : La liaison glissière entre le corps (1) et le vé (4) est réalisée à l’aide des surfaces de contact qui assurent le guidage en translation du vé. Plus généralement, dans une liaison glissière : □ Les surfaces de guidage sont …………..……..…............................... □ L’organe fixe s’appelle ………………………………............................. □ L’organe mobile s’appelle ……………………………….........................

III. ACTIVITE TOUR PARALLELE :


Page 97

1. Chariot longitudinal : Faire déplacer le chariot longitudinal Quel est son mouvement par rapport au banc du tour ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la liaison entre les deux éléments soulignés ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la forme des surfaces de frottement ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

En cas d’usure des surfaces de frottement (surfaces fonctionnelles), comment le jeu sera rattrapé ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

2. Chariot porte outil : Faire déplacer le chariot porte outil Quel est son mouvement par rapport au chariot transversal ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la laison entre les deux éléments soulignés ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……


En cas d’usure des surfaces de frottement (surfaces fonctionnelles), comment le jeu sera rattrapé ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

3. Chariot transversal : Faire déplacer le chariot transversal Quel est son mouvement par rapport au chariot longitudinal ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la laison entre les deux éléments soulignés ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……


Remarquer l’existence d’une 3ème pièce intercalée entre les deux chariots ? Quelle est sont rôle ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quel nom peut-on lui attribuer ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

4. Poupée mobile : Faire débloquer la manette et faire tourner le volant Quel est le mouvement du fourreau par rapport au corps de la poupée ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la liaison entre les deux éléments soulignés ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Quelle est la forme des surfaces fonctionnelles ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Démonter le fourreau Donner le nom de l’usinage réalisé sur le fourreau ? ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

Remarquer l’existence d’une pièce implantée dans l’alésage du corps de la poupée Donner le nom et le rôle de cette pièce. Nom : …………………………… Rôle : ………..………………………………….…………..………… Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 98

IV. GUIDAGE EN TRANSLATION PAR FROTTEMENT DE GLISSEMENT : 1. Guidage par section prismatique : Sans dispositif de réglage de jeu :

Guidage prismatique

Forme en Té

Queue d’aronde

Guidage par forme en U

Sans jeu :

Plan + Surfaces latérales réduites

Plan + Vé

Plan + Vé

Ce guidage prismatique est utilisé sur les tables des machines-outils (exemple: trainard du tour). Le jeu sera éliminé par le poids propre de l’élément mobile (coulisseau). Avec dispositif de réglage de jeu : Le guidage par forme prismatique impose souvent un mécanisme de rattrapage de jeu, sinon le processus de fabrication doit être d’une grande précision si l’on désire un guidage précis. Le dispositif de réglage de jeu permet de : □ obtenir un jeu fonctionnel aussi réduit que possible sans imposer une fabrication d’excellente qualité pour l’obtention d’un ajustement précis. □ rattraper le jeu dû à l’usure au bout d’un certain temps de fonctionnement. Le principe de ce réglage consiste à rendre la position de l’une des surfaces de contact réglable. Vis de réglage

Vis de réglage

Réglages par cales à section constante Labo Génie Mécanique de Kélibia

Réglage par cale pentée

Guidage par forme en U

Page 99

Exercices d’application : Sur chaque exemple : - Repasser en couleur les surfaces fonctionnelles qui participent au guidage en translation de (2) sur (1). - Dans quel ordre faut-il manœuvrer les éléments pour effectuer le réglage du jeu ?

▷ Manœuvrer dans l’ordre :

▷ Manœuvrer dans l’ordre : ▷ Peut-on régler le jeu supérieur autrement

▷ Quel est la fonction de l’écrou (6) : …………………………………………………………



qu’en utilisant les clinquants (8) : ……………………………………………………………


Page 100

Exercice : Le guidage en translation du coulisseau (1) par rapport à la glissière (2) est assuré par la forme en queue d’aronde. Le réglage du jeu fonctionnel est assuré par la cale (3) (Le réglage en position de la cale (3) est obtenu par pression de la vis sans tête à six pans creux à téton court (4) freinée par l’écrou (5) et le maintien en position est obtenu par la vis à tête cylindrique à six pans creux (6)). On demande de compléter le dessin ci-dessous par les composants représentés ci-contre.

2. Guidage par forme cylindrique : La forme des surfaces en contact permet une liaison pivot-glissant, pour réaliser une liaison glissière, il suffit de supprimer le mouvement de rotation par obstacle (clavette, vis, cannelures, méplat …)

Clavetage libre Labo Génie Mécanique de Kélibia

Arbre cannelé

Profil polygon

Guidage par double tige Page 101

ERGOT

VIS A TETON

▷ Colorier les surfaces fonctionnelles de guidage.


▷ Sans l’ergot, la liaison 1/2 est :

▷ Quel est le rôle du vis a têton :

………………………...…………………………………

▷ Quel est le rôle de l’ergot : …………………………..………………………………

………………………...…………………………………

▷ Donner l’expression de la course maximale : C = ……………………...………………………………

CLAVETTE

VIS A TETON



▷ Quel est le rôle de la clavette :

▷ Quel est le rôle du vis a têton :

…………………………...…………..…………………


………………………...…………………………………

Page 102

Exercice d’application : Le guidage de l’arbre (1) est réalisé par centrage cylindrique et une vis sans tête fendue à téton long (3). Le freinage de cette vis est assuré par un écrou hexagonal (4) .Le rattrapage du jeu dû à l’usure est obtenu par serrage de la vis à tête fraisée à six pans creux (5). On demande de compléter le dessin ci-dessous par les composants représentés ci-contre.

V. GUIDAGE EN TRANSLATION PAR ROULEMENT : Introduction: Pour réduire les résistances passives et faciliter les mouvements dans certains mécanismes, il est avantageux de remplacer le frottement de ……………………………………… par le ……………………………….…….……

☺ Frottement de ………………..………

Frottement de ………………………

Il existe une grande variété d’éléments roulants standards permettant de réaliser une liaison. Le coût de ces éléments limite leur utilisation aux cas pour lesquels le frottement doit être réduit et les efforts sont importants. Ces éléments admettent des vitesses importantes, un bon rendement et une grande précision

Galet sur rail Labo Génie Mécanique de Kélibia

Douille à billes

Colonne à billes Page 103

Cage à rouleaux croisés

Cage à rouleaux parallèles

Cage à billes

Patin à rouleaux

Cage à aiguilles

Exemples de réalisation

Exercices d’application : 2

3

4

6

5 5

3

2

7

1

1

4

Guidage sur cage à rouleaux croisés

Guidage sur plaquette à aiguilles

▷ Dans quel ordre faut-il manœuvrer les éléments

▷ Dans quel ordre faut-il manœuvrer les éléments

pour effectuer le réglage du jeu

pour effectuer le réglage du jeu :


Page 104

14

TRANSMISSION DE MOUVEMENT

I. MISE EN SITUATION : Une transmission est un dispositif mécanique permettant de transmettre un mouvement d'une pièce à une autre. Cet élément de la chaine d'énergie a pour fonction l'adaptation du couple et de la vitesse entre l'organe moteur et l'organe entraîné. La transmission du mouvement est l'une des fonctions les plus courantes des éléments de la mécanique générale, c'est-à-dire des dispositifs mécaniques destinés à remplacer la main de l'homme.

II. TRANSMISSION PAR POULIE ET COURROIE : 1. Présentation du système d’étude : Machine à coudre La poulie réceptrice est entraînée en rotation par l’intermédiaire d’une courroie. Cette courroie est entraînée par une petite poulie (poulie motrice) montée sur l’arbre du moteur électrique.

…………………………….….

…………………………….…. …………………………….….

……………………

2. Fonction des poulies et courroies : Transmettre par ……........................ à l’aide d’un lien flexible « ……........................ » un mouvement de rotation continu entre deux arbres éloignés


Page 105

3. Différents types des courroies :

Courroie …………………




4. Etude cinématique de la transmission : d2 d1

O1

ω1

ω2

U """"

O2

U U """"

Poulie ………………….….

Poulie ………………….….

(………………………)

(………………………)

Vitesse de rotation : N exprimée en …..…..........

soit :

□ 5 : vitesse de rotation de la poulie menante

X : diamètre de la poulie menante

□ 5 : vitesse de rotation de la poulie menée

X : diamètre de la poulie menée : rayon de la poulie menante

Vitesse angulaire : ω exprimée en …..….......... □ š : vitesse angulaire de la poulie menante

: rayon de la poulie menée

□ š : vitesse angulaire de la poulie menée Vitesse linéaire : › exprimée en …..….......... □ U : vitesse linéaire de la poulie menante □ U : vitesse linéaire de la poulie menée En négligeant le glissement entre les poulies et la courroie

U =

…………..……..…..

U =

La courroie est considérée comme inextensible Labo Génie Mécanique de Kélibia

…………..……..…..

U = U

…………………

………………………

Page 106

En tenant compte que : š = …………..……..….. ………………………………..……………

š = …………..……..…..

……………………………………

Le rapport de transmission (W) est : œ=

•—|•ž˜' r'™é' 2—|•ž˜' r'™s™)' •—|•ž˜' r'™s™)' = •—|•ž˜' r'™s™)' 2—|•ž˜' r'™é' •—|•ž˜' r'™é'

1er cas

W<1

…………………………………………………….……

2eme cas

W=1

…………………………………………………….……

3eme cas

W>1

…………………………………………………….……

Exercice d’application : Machine à coudre On donne :

▷ Calculer le rapport de transmission du moteur :

- poulie motrice de diamètre X = 20 ++

……………………………………………………….…………

- poulie réceptrice de diamètre X = 80 ++

▷ Calculer la vitesse de rotation de la poulie réceptrice (2) :

- vitesse de rotation du moteur U¢ = 100 VW/

……………………………………………………….…………

+>?

……………………………………………………….…………

d'après la plaque signalétique du moteur. 4. Etude dynamique de la transmission : Couple de transmission : £ exprimé en ………………………… " 3×• £ = 3& Au repos """= : Tension de pose de la courroie

Au repos, les deux brins de la courroie sont soumis à deux tensions égales à = appelées tension de pose. La poulie motrice ne transmet pas de couple £ = ( = − =) × =0 Labo Génie Mécanique de Kélibia

En mouvement " : Tension du brin tendu de la courroie V : Tension du brin tendu de la courroie

En marche, on a une tension sur le brin tendu et une tension V sur le brin mou tel que + V = 2 = Soit = − V la force d’entraînement de la poulie. La poulie motrice transmet un couple £ = ( − V) × Page 107

Puissance transmissible : ¥ exprimé en ………………………… ¥ = £ ¤ ¦

□ E : Couple de transmission □ š : vitesse angulaire

Rendement : §

§

□ ¥œ : Puissance de l’arbre récepteur

¥œ ¥r

□ ¥r : Puissance de l’arbre moteur

Exercice d’application : Machine à coudre - D’après la plaque signalétique du moteur de la

▷ Calculer le couple moteur de la machine à

machine à coudre : ¥r

coudre :

‘C•¨

- Le rendement de la transmission par poulies et

……………………………………………………….……

courroies est évalué à §

……………………………………………………….……

•, ©Ž

- poulie réceptrice de diamètre X

- vitesse de rotation du moteur U¢

80 ++

100 VW/+>?

d'après la plaque signalétique du moteur.

▷ Calculer la puissance sur l’arbre récepteur : ……………………………………………………….…… ……………………………………………………….……

▷ Calculer le couple sur la poulie réceptrice : ……………………………………………………….……

5. Exercice : Perceuse sensitive Présentation La perceuse sensitive est une machine-outil servant à réaliser des opérations de perçage sur des pièces. Elle se compose essentiellement de : - un moteur électrique - un système de transmission de mouvement - une broche (portant l’outil) - un système de maintien de la pièce (étau). Caractéristiques de la perceuse : Moteur électrique - Tension d’alimentation : 220V-50 Hz - Vitesse de rotation : 1430 tr/mn - Puissance : Pm = 250 W


Broche - Gamme des vitesses disponibles: 515 915 1 430 1950 2580 …. (en tr/min) - Diamètre maximal de perçage : ∅13 mm - Course du fourreau : 50 mm Page 108

Description du système de transmission de mouvement: Les deux poulies motrice et réceptrice sont à gorges multiples identiques et leur sens de montage sur l’axe du moteur et l’axe de la broche est inversé. Le réglage de la vitesse de rotation de la broche se fait en plaçant la courroie sur le gradin (étage) souhaité. On obtient ainsi quatre rapports de vitesse: œ‘ , œC , œ” et œD Travail demandé: 1 - Indiquer le nom du processeur assurant la transmission du mouvement de rotation de l’arbre moteur à l’outil : FT1 Animer l’outil d’un mouvement de rotation

FT11 Transmettre la rotation de l’arbre moteur à l’outil en 4 vitesses

……………………………… ……………………..………

2 - On donne les diamètres des poulies étagées :

∅ = 160 ++ ∅C ∅

∅;

140 ++

120 ++ 100 ++

a - Calculer les 4 rapports de vitesses œ‘ , œC , œ” et œD

respectifs aux 4 étages.

œ‘ = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… œC = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….………

œ” = ………………………………………………………………………..………………………………………..…….……… œD = ………………………………………………………………………..………………………………………..…….……… b - Calculer les 4 vitesses de rotation de la broche

•‘ = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… •C = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… •” = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… •D = …………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 109

3 - On désire percer un trou de diamètre X = 10++ sur une pièce en aluminium avec une vitesse de coupe U« = ……… m/min

a - Calculer la vitesse de rotation •n du foret. (Sachant que : •n

‘••• ¤ ›¬ - ¤2

)

…………………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… …………………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… …………………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….………

b - Choisir la vitesse convenable parmi les vitesses inscrites sur la plaque signalétique de la perceuse …………………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….……… …………………………………..…….……………………………………..………………………………………..…….………

III. TRANSMISSION PAR ROUES DE FRICTION : 1. Présentation du système d’étude : Dévidoir L’appareil représenté ci-dessous sert à enrouler ou dérouler un tuyau de jardin sur une bobine.

2. Principe de fonctionnement : Transmettre un mouvement de rotation continu par ……........................ entre deux arbres qui peuvent être :

□ ……............................


□ ……............................

Page 110

Les roues de friction sont utilisées essentiellement dans des transmissions à faible puissance. Les roues de friction. Afin de transmettre le mouvement de rotation, deux roues sont pressées l'une contre l'autre. C'est le frottement qui en assure la liaison, c'est pourquoi ce mécanisme ne tolère aucun corps gras AVANTAGES

INCONVENIENTS

□ Fonctionnement silencieux

□ Efforts importants sur les paliers d’où usure

□ Réalisation simple et économique .

□ Transmission de faible puissance

□ Glissement entre les roues en cas de variation brusque du couple résistant Condition d’entraînement : □ Coefficient de frottement important entre les deux roues □ Forces pressante créant l’adhérence Exemlpes

……………….……………

Galet ………………… et plateau

Galet ………………… et plateau

3. Etude cinématique de la transmission :

Poulie ………………….….

Poulie ………………….….

(………………………)

(………………………)


Page 111

Vitesse de rotation : N exprimée en …..…..........

soit :

□ 5 : vitesse de rotation de la roue menante

X : diamètre de la roue menante

□ 5 : vitesse de rotation de la roue menée

X : diamètre de la roue menée : rayon de la roue menante

Vitesse angulaire : ω exprimée en …..….......... □ š : vitesse angulaire de la roue menante

: rayon de la roue menée

□ š : vitesse angulaire de la roue menée Vitesse linéaire : › exprimée en …..….......... □ U : vitesse linéaire de la roue menante □ U : vitesse linéaire de la roue menée En négligeant le glissement entre les poulies et la courroie

U =

…………..……..…..

U =

…………..……..…..

On admet que les deux roues roulent sans glisser l’une sur l’autre

U = U

…………………

………………………

En tenant compte que : š = …………..……..….. ………………………………..……………

š = …………..……..…..

……………………………………

Le rapport de transmission (W) est : œ=

•œ|•' r'™é' 2œ|•' r'™s™)' •œ|•' r'™s™)' = •œ|•' r'™s™)' 2œ|•' r'™é' •œ|•' r'™é'

* Le rapport de transmission n’est pas constant puisque le glissement est inévitable. 4. Etude dynamique de la transmission :


Page 112

Couple de transmission : £ exprimé en ………………………… Pour un rayon donné, le couple à transmettre par le système roues de friction est proportionnel : □ au coefficient de frottement Z entre les roues □ à l’effort

normal au contact des surfaces

d’où le couple est égal à :

" 3¤n¤• £ = 3&

avec □ • : rayon de la roue (en mm)

□ n : coefficient de frottement entre les roues (n " 3 : Norme de la force pressante (en N) □ 3&

)s™(®)

Puissance transmissible : ¥ exprimé en …………………………

¥

£ ¤ ¦

Rendement : §

§

¥œ

□ E : Couple de transmission

□ ¥œ : Puissance de l’arbre récepteur

□ š : vitesse angulaire

¥

r

□ ¥r : Puissance de l’arbre moteur

IV. APPLICATION : VARIATEUR DE VITESSE 1. Mise en situation : Le mécanisme proposé est un variateur de vitesses à friction. Il est utilisé pour transmettre et modifier la vitesse de rotation entre deux arbres à axes perpendiculaire. Il est formé principalement par: - Un arbre d’entrée et un arbre de sortie. - Un galet réglable en position pour varier la vitesse. 6 - Un plateau lié à l’arbre de sortie. - Un ressort pour assurer l’adhérence entre le galet et le plateau 2. Nomenclature : 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 Rep.

1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 Nb.

Ecrou hexagonal – M8 Anneau élastique pour arbre Flasque Vis à tête fraisée plate – M4 Galet Baladeur Roulement à billes Bague entretoise Roulement à billes Anneau élastique Couvercle Arbre d’entrée Désignation


24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 Rep.

1 4 1 1 1 1 1 1 6 1 1 1 Nb.

Joint à lèvres Vis à tête cylindrique Corps du variateur Clavette parallèle Coussinet cylindrique Arbre de sortie Butée à billes Ressort Vis à tête cylindrique Plaque Plateau Rondelle d’appui Désignation Page 113

3. Dessin d’ensemble :

4. Principe de fonctionnement : La modification du rapport des vitesses s’obtient en modifiant le rapport des diamètres des circonférences de contact. m¯

≤ l

m

5°m¯ l 5° l 5°m

5. Travail demandé : a/ Compléter le schéma cinématique du variateur

Coté moteur

Coté récepteur Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 114

b/ Quelle est la fonction du ressort (17) ? : ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

c/ Proposer des matériaux pour le galet (8) et le plateau (14) : ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

d/ Relever sur les deux figures ci-dessous (à l’échelle 1:1), les rayons

±

= …………………

;m

= …………………

±

,

;m

;m¯

et

;m¯

= …………………

e/ Sachant que l’arbre d’entrée (1) est accouplé à l’arbre d’un moteur électrique tournant à la vitesse 5m = 750 VW/+>?. Calculer les vitesses limites 5°m¯ et 5°m de l’arbre de sortie (19). ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...……

3-6 : Calculer la puissance sur le plateau (14) dans la position ou sa vitesse est minimale sachant que : L’effort exercé par le ressort (17) est || F || = 400 N Le coefficient de frottement galet / plateau est f = 0,3. ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...…… ……………………………………………………..…………………………..………………………...……


Page 115

V. TRANSMISSION PAR PIGNONS ET CHAINES : 1. Présentation du système d’étude : Bicyclette Les pédales, reliées au plateau denté (pignon menant) entraînent la roue arrière par l’intermédiaire d’une chaîne.

………………

…………… …

2. Fonction des poulies et courroies : Transmettre par ……........................ à l’aide d’un lien articulé « ……........................ » un mouvement de rotation continu entre une roue dentée menante et une roue dentée menée sans contact entre elles. 3. Différents types des chaînes et pignons :

Chaîne …………………



4. Etude cinématique de la transmission :

pignon ……………….….

pignon ……………….….

(………………………)

(………………………)


Page 116

Soit : X³ : diamètre primitif du pignon menant X³ : diamètre primitif du pignon mené ´ : nombre de dents du pignon menant ´ : nombre de dents du pignon mené œ=

•—˜µ™|™ r'™é 2—˜µ™|™ r'™s™) Œ—˜µ™|™ r'™s™) = = •—˜µ™|™ r'™s™) 2—˜µ™|™ r'™é Œ—˜µ™|™ r'™é

Exercice d’application : Transmission de vélo ▷ Calculer le diamètre primitif X³ du pignon (1) :

On donne :

…………………………………………………….…………

-´

(m

-´

(m

) é )

= 52 dents

▷ Calculer la vitesse angulaire š du pignon (2 :

= 20 dents

…………………………………………………….…………

▷ Exprimer et calculer le rapport de transmission

…………………………………………………….…………

……………………………………………………….……

▷ Calculer la vitesse linéaire U de la chaîne :

……………………………………………………….……

…………………………………………………….…………

……………………………………………………….……

…………………………………………………….…………

VI. APPLICATION : MECANISME DE POSE DE RUBAN ADHESIF 1. Présentation du système : La figure ci-dessous représente partiellement le sous-système «module de pose de ruban adhésif» utilisé dans une chaîne de fabrication de biscuits. Après l'encaissage des paquets de biscuit dans le carton et la fermeture de celui-ci (rabattement des volets supérieurs), ce dernier est entraîné par les quatre tapis roulants pour être définitivement fermé à l'aide d'un ruban adhésif. 2. Nomenclature : 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

REP

1 3 2 1 1 2 1 1 1 1 1

Chaîne Vis à tête hexagonale Roulement Vis à tête fraisée Rondelle spéciale Anneau élastique Boîtier Roue arbrée Courroie Carter gauche Carter supérieur

QTT DESIGNATION


22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12

REP

1 2 1 2 8 2 1 2 1 1 1

Roue de chaîne Bague entretoise Boitier Roulement Vis H Bague entretoise Arbre de sortie Rouleau Anneau élastique Arbre intermédiaire Roulement

QTT DESIGNATION

33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23

REP

1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1

Carter du moteur Arbre moteur Pignon Bague Pignon chaîne Courroie Carter droit Roue dentée Ecrou hexagonal Rondelle plate Carter inférieur

QTT DESIGNATION Page 117

Echelle 1 : 2


Page 118

1. Compléter l’actigramme du niveau A-0 du module de pose de ruban adhésif. ………..………..

………..………..

……………..……

……………..……

……………………..…… ………..…………..……

……………………..…… ………………………….

A-0

……………………..…… ………..…………..……

Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (32) vers l’a arbre (16)

Module de pose de ruban adhésif 2. En se référant au dossier technique, compléter le diagramme suivant en indiquant la fonction et/ou le processeur convenable.

Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (32) à l’arbre intermédiaire (13)

……………………………… ………………………………

……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Deux écrous (25)

……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Deux roulements (12)

Transmettre le mouvement de rotation de la roue dentée (26) à la roue arbrée (4)

……………………………… ………………………………

Guider en rotation la roue arbrée (4) par rapport au boitier (5)

……………………………… ………………………………

……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Trois vis (10)

……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Deux pignons (22) et (29) chaîne (11)

……………………………………………………………… ………………………………………………………………

Deux roulements (19)

3. Chercher les classes d’équivalence : A = { 1 , …………..…………………………………………………………………………………….…… B = { 32 , …………..…………………………………………………………………………………….…… C = { 26 , …………..…………………………………………………………………………………….…… D = { 4 , …………..…………………………………………………………………………………….…… E = { 15 , …………..…………………………………………………………………………………….…… Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 119

4. Compléter le graphe des liaisons : …………………………………………………

C

…………………………………………………

D …………………………………………………

B ………………………………………………… …………………………………………………

E …………………………………………………

A 5. Compléter le schéma cinématique minimal :

…

…

Moteur …

Bâti

Rouleau

...

6. On cherche à choisir un moteur adéquat

Moteur

Poulies / Courroie

Poulies / Courroie

Pignons / Chaîne

Rouleau

(31 – 26a / 28)

(26b – 4 / 3)

(29 – 22 / 11)

N15=120 tr/min

r1

;

η1=0,85

r2

;

η2=0,85

r3

;

η3=0,92

C15= 7 N.m

On donne :

d31 = 30 mm d26a = 60 mm Labo Génie Mécanique de Kélibia

d26b = 30 mm d4 = …… mm

Z29 = …… dents Z22 = 36 dents Page 120

a/ Etude cinématique de la transmission [1] par poulies / courroie (31 – 26a) a.1/ Quel est le type de la courroie (28) ……………..………………………..………………………………….………………………………….

a.2/ Calculer le rapport de transmission r1 ……………..………………………..………………………………….………………………………….

b/ Etude cinématique de la transmission [2] par poulies / courroie (26b - 4) b.1/ Calculer le diamètre de la poulie (4) sachant que le rapport de transmission r2 = 1/4 ……………..………………………..………………………………….………………………………….

c/ Etude cinématique de la transmission [3] par pignonss / chaîne (29 - 22) c.1/ Quel est le type de la chaîne (11) …………..…………..……………..………………………………….………………………………….

c.2/ Calculer le rapport de transmission r3 sachant que le rapport global de la transmission est rg = 1/12 ……………..………………………..………………………………….………………………………….

c.3/ En déduire le nombre de dents Z29 du pignon (29) ……………..………………………..………………………………….………………………………….

d/ Calculer la vitesse de rotation du moteur Nm …………..…………..……………..………………………………….………………………………….

e/ Calculer le rapport global de la transmission ηg …………..…………..……………..………………………………….………………………………….

f/ En déduire la puissance du moteur Pm …………..…………..……………..………………………………….…………………………………. …………..…………..……………..………………………………….………………………………….

g/ Calculer la vitesse de translation du tapis roulant V15 sachant que R15 = 60mm …………..…………..……………..………………………………….…………………………………. …………..…………..……………..………………………………….…………………………………. …………..…………..……………..………………………………….…………………………………. …………..…………..……………..………………………………….………………………………….


Page 121

15

GUIDAGE EN ROTATION

I. MISE EN SITUATION : La solution constructive qui réalise une liaison pivot est appelée guidage en rotation. Le guidage en rotation est nécessaire dans de nombreux cas (moteurs, roues de véhicules, hélices d’avion ou de turbine…). On appelle arbre le contenu, logement ou alésage le contenant. Représentation normalisée en projection orthogonale

Représentation spatiale

y z

x

Degrés de liberté Tx = 0

Rx = 1

Ty = 0

Ry = 0

Tz = 0

Rz = 0

II. PRESENTATION DU THEME D’ETUDE : 1. Présentation du mécanisme : Le tendeur de courroie représenté ci-dessous permet le réglage de la tension d’une courroie avec augmentation des angles d’enroulement α1 et α2.

2. Fonctionnement : Le galet (4) tourne librement sur un axe (3) fixé sur un support (2). Celuici peut osciller autour d’un axe (7) et être bloqué par un goujon (6) après réglage de la tension de la courroie. L’angle d’oscillation maximum du support est de 30°.


Page 122

6 8 7 6 5 4 3 2 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

REP

QTT

Anneau Elastique Rondelle Axe Goujon Ecrou Galet Axe Support Bâti DESIGNATION

MATIERE

OBSERVATIONS

Echelle 1 : 1

2. Etude du guidage en rotation du galet : La liaison entre le galet (4) et l’axe (3) permet une rotation. □ C’est une liaison …………..……..….......................................................... □ Cette liaison réalise un ………………………………............................. Le guidage en rotation consiste à réaliser une liaison PIVOT entre un arbre et un alésage (moyeu). Le guidage en rotation en phase d’utilisation doit assurer les fonctions suivantes : Positionner l’arbre et le logement : notions de jeu et de précision de guidage ; Permettre un mouvement relatif (rotation) : notions de rendement et de vitesse de rotation ; Transmettre les efforts : dimensionnement des pièces et durée de vie du montage ;


Page 123

III. GUIDAGE EN ROTATION PAR GLISSEMENT : 1. Guidage par contact direct : Cette solution est la plus simple, et la plus économique. Les surfaces directement en contact sont cependant soumises du frottement, ainsi cette solution ne peut pas être envisagée pour des vitesses élevées, ni même pour des pièces effectuant de nombreuses rotations. Il s’agira de prévoir un ajustement adapté sur le diamètre, ainsi qu’un jeu axial.

Montage porte à faux

Montage en chape 2

1

La liaison pivot 2/1 est réalisée par contact direct. ∅…….

Pour assurer un bon guidage, il faut respecter deux conditions : □ Un jeu axial (ou latéral) J. □ Un jeu radial (ou diamétral), imposé par le choix d'un

3

4

ajustement tournant. Exemple : ∅ …………………

6

5

Jeu (J)

Questions : Colorer les surfaces fonctionnelles de guidage en rotation de lavis (2). Indiquer sur le dessin l’ajustement 2/1. 2. Guidage par contact indirect : L'usure due au frottement est subie par une bague de frottement interposé entre le moyeu et l’arbre. Cette bague appelé …………………….……... est en matériau à faible coefficient de frottement, à bas prix et facile à remplacer.


Page 124

Types de coussinets :

Coussinet …………………………… Le coussinet peut être réalisé par :

Coussinet ……………………………

□ Bronze fritté BP25 □ Alliage ferreux FP15 □ Matière plastique (Nylon) Montage de coussinets : Afin de limiter les frottements, le coussinet doit être monté : □ serré sur l’alésage □ glissant sur l’arbre De cette façon la vitesse de glissement est la plus faible Exercices d’application :

Galet tendeur de courroie

Porte à faux

On donne dessin de l’articulation du tendeur de

On donne le dessin d’une articulation en porte à

courroie (D = 45mm ; d = 36mm)

faux.

▷ Compléter le guidage en rotation par deux

▷ Compléter le dessin de la liaison pivot entre la

coussinets à collerette, une rondelle et un anneau

bielle (2) et l’axe (3) par un coussinet à collerette

élastique

et un anneau élastique pour arbre. (Penser à la

▷ Indiquer les ajustements nécessaires au montage

lubrification des surfaces fonctionnelles). ▷ Indiquer les ajustements nécessaires au montage.


Page 125

III. GUIDAGE EN ROTATION PAR ROULEMENT : 1. Principe : En remplaçant le frottement de glissement par du frottement de roulement, on diminue la puissance absorbée. Le rendement du guidage en rotation est donc meilleur. On place alors des éléments de roulement (billes, rouleaux ou aiguilles) entre deux bagues. L’une (la bague intérieure) est ajustée sur l’arbre, l’autre (la bague extérieure) est ajustée sur l’alésage. 2. Composition d’un roulement :

…………………………………………………………………….…

.….

.….

…………………………………………………………………….…

…………………………………………………………………….… …………………………………………………………………….…

………………

……………………

………………

3. Type de charges supportées par les roulements :

Charge ……………………




Page 126

4. Principaux types de roulements : Il existe deux grandes familles de roulements

Le roulement à billes : Le roulement à billes est le plus utilisé dans le monde industriel parce qu’il a le meilleur rapport performance/prix. On en trouve dans les roues, les transmissions d’automobile, les machines agricoles, les broches de machine-outil… Le roulement à rouleaux : Il existe par ailleurs différents types de rouleaux : * Cylindrique : Le roulement à rouleaux cylindriques est utilisé dans les boîtes de vitesses automobile, sur le palier 4 du moteur CFM56 de Boeing et Airbus, dans le ferroviaire. * Conique : Le roulement à rouleaux coniques a l'avantage de pouvoir supporter des charges combinées*, tout en étant peu encombrant. Il est utilisé notamment dans les roues d'automobiles, les bogies ferroviaires…

Type de roulement et désignation

Représentation Aptitude à la charge Aptitude à Normale Simplifiée Radiale Axiale la vitesse

Roulement à billes à contact radial

+++

++

+++

+++ +++

++

Type BC Roulement à une ou deux rangées de billes à contact oblique Roulement à deux Rangées de billes à rotule Roulement à rouleaux cylindriques

Roulement à rouleaux coniques Légende :

++++ Très élevé


Remarques Utilisations

Le plus utilisé. Très économique. Existe en plusieurs variantes (Etanche, avec rainure et segment d’arrêt) Les roulements à une rangée de billes doivent être montés par paire. Avec une rangée de billes, la charge ne peut être appliquée que d’un côté.

+++

+

++

++++

0

+++

Il se monte par paire. Il est utilisé lorsque l’alignement des paires est difficile ou dans le cas d’arbre de grande longueur pouvant fléchir sensiblement. Il supporte des grandes charges radiales. Les bagues sont séparables, facilitant le montage.

++

Il se monte par paire et en opposition. Les bagues sont séparables, facilitant le montage.

++++ +++ +++ Elevé

++ Modéré

+ Passable

0 Nul Page 127

5. Règles de montage des roulements : Les roulements sont en général montés par paire. Les bagues intérieures et extérieures doivent être convenablement ajustées sur l’arbre et dans leurs logements. Ajustement des bagues avec l’arbre et l’alésage : □ La bague TOURNANTE (par rapport à la direction de la charge) doit être montée SERREE sur sa portée, sinon il y aurait « laminage ». □ La bague FIXE (par rapport à la direction de la charge) doit être montée avec JEU (coulissante) sur sa portée. Montage arbre tournant

Montage moyeu tournant

▷ La bague intérieure est ………

▷ La bague extérieure est ………

……..………………………….……..…

……..………………………….……..…

▷ La bague extérieure est ………

▷ La bague intérieure est ……….

……..………………………….……..…

……..………………………….………..

6. Condition des portées de roulements des roulements : □ Seul le diamètre des portées de l’arbre ∅d et de l’alésage ∅D sont à coter.

7. Immobilisation des bagues tournantes : Immobilisation axiale des bagues intérieures d’un roulement :

………………… ………………… ………………… Principe Immobilisation axiale des bagues extérieures d’un roulement :

Principe

…………………


…………………

…………………

………………………

………………………

Page 128

8. Montage des roulements à billes a contact radial : Pour une paire de roulement : □ Les deux bagues tournantes doivent être immobilisées axialement des deux cotés. ( 4 obstacles)

□ L’ensemble mobile doit être positionné axialement par rapport à l’ensemble fixe par deux arrêts latéraux. Ces deux arrêts seront placés sur la bague fixe, soit sur un seul roulement, soit partagés sur deux

roulements. (2 obstacles)

Cas 1 : arbre tournant □ Ajustements : * Les bagues intérieures ………………...……… sont montées …………………………… Tolérance de l’arbre : ………… * Les bagues extérieures………………...……… sont montées …………………………… Tolérance de l’alésage ………… □ Arrêts axiaux des bagues : - Les bagues intérieures ………………...……… sont arrêtées en translation par …… obstacles : …...… - Les bagues extérieures ………………...……... sont arrêtées en translation par …… obstacles : …… Cas 2 : moyeu tournant □ Ajustements : * Les bagues intérieures ………………...……… sont montées …………………………… Tolérance de l’arbre : ………… * Les bagues extérieures………………...……… sont montées …………………………… Tolérance de l’alésage ………… □ Arrêts axiaux des bagues : - Les bagues intérieures ………………...……… sont arrêtées en translation par …… obstacles : …...… - Les bagues extérieures ………………...……... sont arrêtées en translation par …… obstacles : ……


Page 129

IV. EXERCICES D’APPLICATION : Application 1 : Guidage d’un arbre pignon

1

5

R1

4

2

R2 6

3

4

7

1- De quel type de roulement s’agit-il ? …………………………………………………………………………………… 2- Est-ce que le montage est à arbre ou moyeu tournant ? ………………………………………………………… 3- Quelles sont les bagues qui doivent être monté serrées (extérieures ou intérieures) ? …………….……… 4- Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : ……………….…………… 5- Les bagues extérieures sont-elles montées avec jeu ou avec serrage ? ………………………….…………… 6- Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : ……………….…………… 7- Coter sur le dessin les portées des roulements sur l’arbre (4) et sur les alésages de (1) et de (2). Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 130

Application 2 : Galet tendeur de courroie Le galet (9) est guidé en rotation par rapport à l’axe (1) par deux roulements (5) et (8). 10 1 Ecrou à encoches 9 1 Galet (moyeu) 8 1 Roulement type BC 7 1 Joint feutre 6 1 Couvercle 5 1 Roulement type BC 4 1 Bague entretoise 3 6 Vis CHc M6-15 2 1 Couvercle 1 1 Axe (arbre) Rep Nb Designation GALET TENDEUR

1

2

3

E A

7

4

G

H

C

D

F B

8

5

6

9 10

1- Colorier l’ensemble des pièces en rotation. 2- Est-ce qu’il s’agit d’un arbre tournant ou moyeu tournant ? …………………………………………...………… 3- Quelles sont les bagues montées serrées ? ………………………………………………………………...………… 4- Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : …………………………… 5- Les bagues intérieures sont-elles montées avec jeu ou avec serrage ? ………………………………..……… 6- Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : …………………………… 7- Coter les portées des roulements sur l’arbre (1) et sur l’alésage (9). Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 131

Application 3 :

1- Montage des roulements : a- Compléter le montage de ces roulements. b- Indiquer les tolérances des portées des roulements c- Compléter le dessin du couvercle (08) et assurer sa fixation sur le boîtier (04). (Ne représenter qu’une seule vis) 2- Compléter la nomenclature des éléments ajoutés. Joint

02

03

04

05

06

07

01 08 8

1

………………………...………

7

4

………………………...………

6

1

………………………...………

5

1

………………………...………

4

2

Support

3

1

Pignon

2

1

Roulement type …...…………

1

1

Couvercle

Rep Nb Designation Labo Génie Mécanique de Kélibia

Page 132

Application 4 : L’arbre pignon (3) est guidé en rotation par deux roulements à billes de type BC (R1, R2). 1- Compléter le dessin de montage des roulements. 2- Assurer l’encastrement de la roue dentée (2) sur l’arbre (3). 3- Indiquer les ajustements nécessaires au montage des roulements. N.B: Utiliser les composants standards fournis à la page suivante pour réaliser l’encastrement de la roue dentée.

d

Rondelles plates B

x k

C

c

A

l-x l

d b1=d

6

10

5

10-12-16-18 l

8

13

6

12-16-18-20

10

16

8

16-18-20-25 l

A


Z

12 16 20 24 27

14 18 24 6,25 7 1,2 18 22 30 8,25 9 1,5 22 27 36 10,25 11 2 27 32 40 12,50 14 2,5 30 36 45 14,50 16 2,5

Clavette parallèle d a b

b

l l

Usin Brut C LL U N

Série M L

j

12 à 17inc

5

5

d-3

17 à 22inc

6

6

d-3,5

22 à 30

8

7

d-4

30 à 38

10

8

d-5

k

18-20-25-30

a

j

18 10

6 8 10 12 14

B

Vis à tête cylindrique CHc d c k longueurs l x

12

d

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Application 5 : Tambour de tapis roulant Le tambour (1) actionné en rotation par le pignon (3) est guidé en rotation par rapport à l'arbre (4) par deux roulements à billes de type BC (R1, R2). On demande de compléter □ L’encastrement du pignon (3) sur le plateau (2) □ L’encastrement du plateau (2) sur le tambour (1) par 8 vis CHc 6-14 (représenter une seule vis) □ Le montage des roulements R1 et R2. □ Les ajustements des portées des roulements et du joint à lèvre.

V. PROTECTION DES ROULEMENTS : 1. Lubrification des roulements : La lubrification des roulements a pour buts principaux : - diminuer les frottements - réduire l’usure - éviter l’échauffement - protéger contre la corrosion Lubrification à la graisse : La lubrification à la graisse est économique et relativement simple, mais elle n’est pas indiquée pour les grandes fréquences de rotation. En plus, Lubrification à l’huile : L’huile réalise une excellente lubrification pour tous les types de roulements. On utlisie des huiles minérales sans acide ni particule abrasive. La lubrification peut être réalisée par bain ou par projection. Ce procédé permet des vitesses plus élevées. 1. Etanchéité des roulements : Labo Génie Mécanique de Kélibia

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Une étanchéité est nécessaire pour retenir le lubrifiant dans le volume occupé par les roulements et pour les protéger des agressions extérieures (eau, boue, poussière…) Elle peut être assurée par : couvercles, joints d’étanchéité, succession de passages étroits remplies de graisse (labyrinthe, chicanes,…). Les roulements sont néanmoins souvent équipés de flasques permettant d'éviter d'avoir à effectuer l'étanchéité. Pour un roulement de type classique, l'étanchéité est réalisée par des joints à lèvres. Joint à lèvres : Nommé aussi Bague d'étanchéité Rotative (joint spi). On peut l’utiliser lorsque la vitesse de rotation est importante Tôle pliée et roulée Ressort pour plaquer la lèvre Un profil en élastomère

Le profil comporte parfois une lèvre secondaire

……………………..…….. ……………………..……..

……………………………

……………………………

Représentation générale : Dans tous les cas, le contour exact du joint est représenté par un rectangle. La croix centrale peut être complétée par une flèche indiquant l’étanchéité principale assurée. Représentation particulière : Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial

Symbole

Rep. réelle


Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial + lèvre anti-poussière

Symbole

Rep. réelle

Joint d’étanchéité à lèvre à frottement radial (V-Ring)

Symbole

Rep. réelle

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Cahier Meca 3 ST

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