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  • Classe de T S Sciences de lIngnieur

    decma mw cinematique.doc Decma park Page 1

    CENTRE DINTERET :

    CI.5 : Transmission de puissance Transformation de mouvement

    TP de dcouverte.

    Application - mise en uvre de savoirs et savoir-faire.

    Recherche et validation de solutions.

    Evaluation.

    THEMATIQUES :

    D1 : Schmatisation mcanique.

    C111 : Les liaisons mcaniques : liaisons normalises C12 : Comportement nergtique des systmes.

    COMPETENCES ATTENDUES:

    Reprsenter le produit sous forme schmatique

    Dterminer les grandeurs nergtiques des lments fonctionnels de la chane dnergie

    PROBLEMATIQUE :

    Le problme consiste tudier le systme lve barrire laide du logiciel Motion Works pour en dterminer les caractristiques cinmatiques, effectuer les rglages ncessaires et ensuite les valider sur le systme didactis CONDITIONS DE DEROULEMENT DE LACTIVITE :

    Phases de

    travail

    Objectif Activit

    A Mise en situation

    Comprendre le fonctionnement du systme Faire fonctionner le systme manuellement et le schmatiser

    B Etude de la problmatique

    Recherche dun modle cinmatique et paramtrages

    Entrer les donnes sur MW et simuler le fonctionnement du systme

    C Synthse Application des paramtres sur le systme rel Rglage du systme

    suite

    DECMA PARK

    Lyce PE MARTIN

    TP N Dure: 2h

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 2

    A) MISE EN SITUATION

    I Observation du mcanisme lve barrire

    Manipulation 1 Mise en uvre du mcanisme rel lve barrire

    Provoquer le fonctionnement du lve barrire (manuel ) et observer l'volution de la chane cinmatique permettant la transmission "rotation moteur continue - rotation barrire discontinue".

    Manipulation 2 Mise en uvre du mcanisme virtuel lve barrire

    Sous solidworks, ouvrir le fichier "originaux\decma-park\decma-park MW\ensemble barrire dec-mw\barrire dec-mw.sldasm" et copiez le dans votre branche personnelle

    suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 3

    Quelques explications :

    L'assemblage reprsent l'cran est fait de 4 sous assemblages ( base, arbre-barrire, arbre-rducteur et biellette rglable ) constituant autant de classes d'quivalence du mcanisme considr. Un clic dans l'arbre solidworks sur tel sous assemblage permet de le mettre en vidence l'cran ( arbre-barrire par exemple ) :

    suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 4

    Provoquer son fonctionnement virtuel par manuvre de la "manivelle rducteur" du sous-assemblage "arbre-rducteur" :

    Observer comme prcdemment les mouvements des diffrentes classes d'quivalence du mcanisme et rendre compte de ces observations en compltant le schma cinmatique spatial (bauch sur feuille rponse), sur lequel on portera les lgendes "arbre-barrire", "arbre-rducteur" et "biellette rglable". Indiquer les mouvements de larbre rducteur/bti, de arbre-barrire/bti Le mcanisme est un transmetteur ou un transformateur ?

    suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 5

    B) ETUDE DE LA PROBLEMATIQUE

    II Modle cinmatique

    Quelques explications

    Un assemblage ( prcis ) de pices sous solidworks suppose certaines contraintes gomtriques de positionnement entre ces pices ( tel arbre coaxial avec l'alsage qui doit le guider en rotation par exemple ). Ces contraintes gomtriques, dfinies par des surfaces de contact entre pices constitutives de l'assemblage, autorisent alors un nombre limit de mouvements appels degrs de libert ( l'arbre peut tourner par rapport l'axe de l'alsage ). L'identification de ces degrs de libert ( ddl ), combins ou non, permet d'associer ces contacts entre solides des liaisons cinmatiques ( la rotation seule de l'arbre par rapport l'alsage correspond une liaison pivot ).

    Le progiciel motionworks sait analyser un assemblage solidworks et traduire les contraintes gomtriques nonces prcdemment en liaisons cinmatiques clairement dfinies.

    coaxialit ( + concidence ) degr de libert rotation interprtation du traducteur de contrainte

    Suite

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    Manipulation 3 Traduction des contraintes gomtriques

    Afficher l'arbre motionworks ( onglet puis double clic sur la "base" ) et lancer le "traducteur de contraintes" ( en affichant le menu contextuel d'un lment de l'arbre motionworks par un clic droit sur "arbre-barrire" par exemple et "rendre tout mobile" ) :

    Le modle est alors dclar "hyperstatique de degr 2" ( diagnostic que l'on valide pour obtenir

    quelques justifications ) garder la vrification

    Suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 7

    Explications : motionworks travaille sur des chanes cinmatiques fermes ( "boucles" ). Motionworks identifie comme boucle la dernire "liaison" cre ( par contrainte gomtrique d'assemblage ) dans l'arbre solidworks.

    suite

    bas arbre barri

    biellette

    arbre rduc

    boucle

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 8

    Le traducteur de contraintes a donc diagnostiqu un hyperstatisme dans la chane cinmatique teste, et propose ainsi de remplacer la liaison "pivot glissant" ( interprtation des contraintes d'assemblage solidworks entre "arbre-rducteur" et "biellette rglable" ) par une autre liaison qui rendrait la configuration isostatique. Un degr 2 d'hyperstatisme sous-entend 2 degrs de libert supprims "en trop". Une liaison "pivot glissant" liminant 4 degrs de libert, il faudrait la rduire une liaison n'liminant que 2 degrs de libert, tout en conservant la fonction technique initialement prvue, savoir la transmission de mouvement entre "arbre-rducteur" et "biellette rglable".

    Il convient donc de supprimer la liaison "pivot glissant" et de la remplacer par une liaison "linaire annulaire" convenant parfaitement au problme pos :

    clic droit sur la boucle "pivot glissant " pour activer son menu contextuel puis "dtruire la liaison"

    suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 9

    y x

    z

    Il peut tre utile ( et vivement conseill ), afin de slectionner prcisment l'cran les pices et axes objet de la liaison crer, de "cacher les composants" mentionns ci-dessous dans l'arbre solidworks. Motionworks fonctionnant sous solidworks, on passe aisment de l'arbre motionworks l'arbre solidworks en slectionnant les onglets respectifs : onglet motionworks onglet solidworks Composants qu'il est utile de cacher : "axe rotule", "rotule", et "segment d'arrt " du sous-assemblage "arbre-rducteur" "embout" de l'"embout biellette (2)" du sous-assemblage "biellette rglable" Un zoom de la zone d'tude est alors fortement conseill Il est galement conseill de "reconstruire" le mcanisme lorsque 'arbre solidworks le propose : La cration de liaison va gnrer des repres dont les axes sont modliss de faon implicite :

    suite

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    decma mw cinematique.doc Decma park Page 10

    alsage manivelle

    forme sphrique intrieure

    cylindre extrieur

    du palier

    2

    3

    4

    5

    6

    La cration de liaison suppose alors le choix d'un modle de liaison ( linaire annulaire en l'occurrence ) et la slection des surfaces de rfrence des pices "1" et "2" lier. La fentre motionworks "ajout de liaison" fait tat de pices "1" et "2", qu'il faut considrer l'une par rapport l'autre ( on parlera des mobilits, degrs de libert, de la pice "2" par rapport la pice "1" ).

    Et si tout se passe bien, l'arbre motionworks dclare comme "boucle" la "linaire annulaire" prcdemment cre ( elle doit apparatre non barre dans l'arbre motionworks ). Complter alors le graphe de liaisons configurant la chane cinmatique du lve-barrire sur la feuille rponse fournie, en mentionnant les liaisons traduites par le progiciel et leurs axes support.

    suite

    1

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    III Animation et test du mcanisme en rapport avec le cahier des charges

    Manipulation 4 Pilotage de la liaison motrice

    Commencer par faire rapparatre ( "montrer les composants" ) les pices caches prcdemment.

    Le moteur asynchrone et le rducteur n'tant pas retenus dans la chane cinmatique virtuelle propose, la liaison pivot "base arbre-rducteur" sera considre liaison motrice. On peut dans un premier temps, et sans aucun calcul, vrifier la motricit de cette liaison par rapport aux autres classes d'quivalence du mcanisme, en faisant varier manuellement la position angulaire de l'arbre-rducteur par rapport la base : Clic droit sur la liaison pivot "base arbre-rducteur" dans l'arbre motionworks pour faire apparatre la bote "proprits" ( gomtriques, cinmatiques et dynamiques ) du "ddl" ( degr de libert ) "R" (