Conception d’un Objet Technologique

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Conception d’un Objet

Technologique Jouet pantin

Travail Présenté à

Monsieur François Lavallée

Par

Abdellatif Amarir et Karima Abouliatim

Avril 2015

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Table des matières I. Introduction ..............................................................................................................................3

II. Frontière de l’étude ..................................................................................................................4

III. Analyse systémique ..............................................................................................................5

IV. Cahier des charges ................................................................................................................6

V. Étude de principe .....................................................................................................................8

1. Étude de fonctionnement ...............................................................................................8

2. Nomenclature .......................................................................................................................9

3. Schéma de principe ........................................................................................................... 10

VI. Étude de construction ....................................................................................................... 12

1. Solutions de construction .................................................................................................. 12

2. Schéma de construction .................................................................................................... 12

3. Analyse des liaisons ........................................................................................................... 14

4. Analyse des guidages ......................................................................................................... 15

VII. Étude de fabrication .......................................................................................................... 16

1. Cotation de trois pièces du pantin : .................................................................................. 16

2. Gamme de fabrication de trois pièces du pantin. ............................................................. 20

VIII. Les autres aspects .............................................................................................................. 27

3

I. Introduction

Dans le cadre de ce cours, nous avons procédé à la réalisation d’un projet technologique

portant sur la démarche de conception du prototype d’un jouet pantin qui tape les mains,

qui sourit et fait bouger le pied. Pour ce faire, il faut respecter la première contrainte de le

faire fonctionner avec de l’énergie éolienne.

Comme toute démarche de conception d’objet technologique, en premier lieu, nous allons

réaliser la frontière de l’étude en déterminant les aspects principaux et secondaires sur

lesquels portera l’analyse de notre objet. En deuxième lieu, nous allons procéder à

l’analyse systémique. En troisième lieu, nous allons Procéder à l’établissement du cahier

des charges au regard des différents milieux dans lesquels évolue l’objet. En quatrième

lieu, nous allons procéder à l’étude de principes de l’objet qui nous permet d’expliquer

son fonctionnement et à l’étude de son construction qui nous permet de préciser les

étapes de sa construction et les solutions retenues. Et finalement, nous allons procéder à

l’étude de fabrication de l’objet qui permet d’expliquer les étapes de sa fabrication dans

le milieu industriel.

4

II. Frontière de l’étude

ASPECTS ABORDÉS

ASPETS NON ABORDÉS

Scientifique Technique

Technologique

ENVIRONNEMENTAL

ESTHÉTIQUE

FINANCIER

HISTORIQUE ÉTHIQUE

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III. Analyse systémique

Contrôle de l’utilisateur :

Placer le jouet devant le ventilateur

Régler la vitesse du ventilateur

Fonction :

Faire bouger le pantin en

claquant les mains, en tapant

le pied et en souriant.

Matière d’œuvre en situation initiale :

Jouet immobile

Matière d’œuvre en situation finale :

Jouet mobile

(Tape les mains, bouge le pied et sourit)

Énergie éolienne

6

IV. Cahier des charges

Fonction globale

Au regard des différents milieux, le système devra :

Milieu humain :

Le système doit être :

facile d’utilisation.

facile à transporter, léger, attrayant et sécuritaire;

Facile à démonter pour la réparation.

Milieu physique :

Le système doit être:

fabriqué avec des matériaux légers pour faciliter le fonctionnement

fabriqué avec des matériaux disponibles en atelier

insensible à la corrosion

Milieu environnemental :

Le système doit :

Être munis de pièces qui sont facilement démontables et recyclables

après utilisation;

Être écologique

Nécessiter un minimum d’entretien.

Concevoir un jouet (Bonhomme) qui fait la musique en tapant les mains, fait bouger un

pied et sourit. Le jouet doit fonctionner à l’aide de l’énergie éolienne.

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Milieu technique :

Le système doit :

Fonctionner à l’aide de l’énergie éolienne.

Permettre au jouet de taper les mains, faire bouger les pieds et la tête en

alternance.

Permettre au jouet de fonctionner à un rythme régulier avec une vitesse du

vent moyenne

Être adaptable à des surfaces planes.

Être à commande mécanique.

Être à réglage manuel.

Être facilement stockable.

Milieu industriel :

Le système doit :

Être entièrement réalisé dans l’atelier de technologie;

Respecter les normes de sécurité en atelier de technologie.

Milieu économique :

Le système doit :

Avoir un rapport qualité prix

Avoir un prix raisonnable pour séduire le public scolaire (environ 8 $);

Permettre l’utilisation d’un minimum de pièces différentes.

8

V. Étude de principe

1. Étude de fonctionnement

Le jouet pantin se met en action à l’aide de l’énergie éolienne transformé en énergie

mécanique. Notre objet technologique est muni d’un axe principal lié directement à

l’éolienne et d’un axe secondaire. L’axe principal contient une came circulaire qui

transmet le mouvement de la tige au pied du pantin. La tige est munie également d’un

système d’engrenage qui permet de transmettre le mouvement à l’axe secondaire. Sur

l’axe principal, il y a une petite roue dentée qui fait tourner une grande roue dentée fixé

sur l’axe secondaire ce qui permet de ralentir le mouvement.

L’axe secondaire est muni d’une came triangulaire fixe. Lorsque cette dernière tourne

avec l’axe, elle transmet un mouvement de translation à un un appui qui est lié

directement à un axe (la colonne du pantin). Ce mouvement de translation fait sourire le

pantin en bougeant la tête dans le sens verticale.

Sur l’axe (colonne du pantin, au niveau du thorax, il y a une tige fixée

perpendiculairement qui permet de faire bouger les 2 fourchettes en transformant le

mouvement rectiligne en mouvement circulaire. Cette transformation permet au pantin de

taper les mains.

9

2. Nomenclature

13

1

3

2

5

6

7

4

9

11

10

12

8

10

Tableau : Identification des différentes composantes et leurs fonctions

3. Schéma de principe

Numéro Composantes Matériau Fonction Quantité

1. Pantin Bois Tape les mains, bouge le pied et sourit 1

2. Came triangulaire Bois Transmet le mouvement de rotation en mouvement

de translation

1

3. Pilier d’axe Bois Guide en rotation les tiges d’axe 2

4. Tige d’axe Bois Guide en rotation le système d’engrenage et les

cames

2

5. Hélice Aluminium Transmet l’énergie éolienne en énergie mécanique 1

6. Roues dentées Plastique Réduction de la vitesse de mouvement 2

7. Came circulaire Bois Transmet le mouvement circulaire au pied du pantin 1

8. Vis Acier Fixe la tige acrylique sur le pied 1

9. Tige acrylique acrylique Transmet le mouvement de rotation au pied du pantin 1

10. Pièce de guidage Bois Assure le déplacement en ligne droite de l’axe 1

11. Fourchette Bois Transmet le mouvement de translation en

mouvement de rotation aux bras

2

12. Chaise Bois Tient le pantin fixe à la base 1

13. Axe (colonne de

pantin)

Bois Transmet le mouvement de translation à la tête et le

transforme en mouvement de rotation aux bras

1

11

Tige acrylique

Tige d’axe

Roue dentée

Pilier d’axe

Articulation

cylindrique

Pantin

Chaise

Pilier d’axe

Came

triangulaire

Appui

Tige d’axe

Tige de

support

Came

Vis et Écrou

Schéma de principe

Pilier de

guidage

12

VI. Étude de construction

L’étude de construction soulignera les solutions de construction, le choix des matériaux,

l’analyse des liaisons et les types de guidage.

1. Solutions de construction

2. Schéma de construction

Pendant la conception, nous avons choisis d’utiliser des cames triangulaires

qui transmettent le mouvement circulaires aux bras. Cependant, on a réalisé

que cette solution ne permet pas aux bras de retourner à leur position

initiale. Donc, nous avons opté pour des fourchettes qui assurent le

rapprochement et l’éloignement des bras efficacement. En effet, le pantin

tape les mains durant tout le fonctionnement du système.

Au début du projet, nous avons utilisé un appui qui transmet un mouvement

vertical à l’axe (colonne du pantin) qui assure le mouvement de la tête et

des mains. Pendant l’actionnement du système, nous avons réalisé que

l’appui lui manque un système de guidage pour un fonctionnement optimal.

En effet, nous avons décidé de faire deux planches verticales qui assurent le

guidage d’une manière efficace.

Pour assurer la transmission des mouvements assurés par l’énergie

éolienne, nous avons utilisé un système de poulie et courroie. Cependant,

nous avons constaté qu’il y a un risque glissement de la courroie et de la

poulie ce qui provoque une transmission d’un mouvement irrégulier. En

effet, on a choisi d’utiliser un système d’engrenage.

On a ajouté deux rondelles de différentes longueurs du gros goujon pour

assurer un meilleur mouvement des deux fourchettes.

13

Schéma de construction Légende des matériaux

Bois

Bois

Plastique

Goujon

Acrylique

Acier

Pantin

Chaise

Pilier d’axe

Came

triangulaire

Appui

Tige d’axe

Tige de

support

Tige d’axe

Roue dentée

Pilier d’axe

Vis et écrou

Came

Articulation

cylindrique

14

3. Analyse des liaisons

Les liaisons entre certaines composantes du pantin sont résumées dans le tableau ci-dessous.

Pièces liées

Type de liaison Mode Caractères de la liaison

1) pied du pantin et Tige acrylique

Hélicoïdale indirecte Démontable, rigide et partielle

2) pied et cuisse du pantin

Pivot indirecte Démontable, rigide et partielle

3) Deux roues dentées

Pivot Directe

Démontable, élastique et partielle

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4. Analyse des guidages

Photos des guidages

Type de guidage Explication

Translation

Le trou sur la table assure le

déplacement en ligne droite de

l’axe (colonne du pantin)

Rotation

La petite tige fixée à l’axe (colonne du pantin) permet de contrôler le mouvement circulaire des deux fourchettes qui font bouger les deux bras

Translation

La petite pièce trouée assure le

déplacement en ligne droite de

l’axe (colonne du pantin) par

rapport au corps du pantin

16

VII. Étude de fabrication

1. Cotation de trois pièces du pantin :

Dans ce travail, trois pièces ont été cotées : tronc du pantin, cuisse du pantin et la fourchette.

17

10

Ø 3

15

Ø 35

18

9

10

75

Vue de haut

Vue de côté Vue de face

Titre : Tronc du pantin

Échelle: 1 : 1

Date : 11/04/2015

Pages : 1/1 Nbre de pièces : 1

25

65

Ø 3

5

18

Vue de haut

Titre : cuisse du pantin

Échelle: 1:1

Date : 11/04/2015



60

15

20

7.5

5

18

5 10

Ø 3 Ø 3

9

19

40

Vue de haut


Ø 3

10

25 20

10

7

Titre : Fourchette

Échelle: 1:1

Date : 11/04/2015


20

2. Gamme de fabrication de trois pièces du pantin.

Amarir Abdellatif

Abouliatim Karima

Mars 2014

GAMME DE FABRICATION ET D’ASSEMBLAGE

ENSEMBLE : Tronc du pantin

GAMME N° 1 Feuille 1 de 3

Nombre : 1 Matériau : bois

N° PHASE, SOUS-PHASE OU

OPÉRATION

CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

10 Traçage et mesurage

Règle

Crayon

11 Prendre une pièce de bois

85x75 mm tracer le tronc

du pantin .

20 Sciage

-Scie à ruban

21 Scier le tronc en respectant

le tracé.

30 Ponçage

-Ponceuse 31 Poncer les arêtes en se

rapprochant le plus possible

du tracé.

21

Gamme de fabrication du Tronc du pantin Feuille 2 de 3


OPÉRATION


OUTILLAGE

40 Traçage

Règle

Crayon

41 Tracer une ligne sur le côté

de la pièce de bois.

Cette ligne divise en deux

l’épaisseur de la pièce de

bois.

À 10 mm d’un bout, faire

une croix.

Recommencer les mêmes

opérations pour l’autre coté

50 Usinage et Formage

-Pointeau

-Marteau

51 Pointer les croix à l’aide

d’un pointeau.

52 Percer un trou de

profondeur 10 mm dans les

deux côtés avec un foret de

Ø 3 mm

-Perceuse à colonne

-Foret Ø 3 mm

-Étau de perceuse

53 Mesurer et couper deux

goujons d’une longueur de

20 mm et de Ø 3 mm

-Règle

-Crayon

-Scie à ruban

22

Gamme de fabrication du Tronc du pantin Feuille 3 de 3


OPÉRATION


OUTILLAGE

54 À l’aide d’un marteau,

insérer les goujons dans les

deux trous pour fixer les

hanches.

-Marteau

55 Pointer et percer les deux

trous du centre à l’aide d’un

foret de Ø 3 mm

-Pointeau

-Marteau


-Foret Ø 3 mm

-Étau de perceuse

-Serre

23

Amarir Abdellatif

Abouliatim Karima

Mars 2014


ENSEMBLE : Cuisse du pantin




OPÉRATION


OUTILLAGE

10 Traçage

Règle

Crayon

11 Sur un morceau de bois

70 x 30 mm, tracer les

contours de la cuisse.


-Pointeau

-Marteau

21 Pointer les trous à l’aide

d’un pointeau.

22 Fixer le morceau à l’aide

d’un serre et percer les

deux trou avec un foret

de Ø 3 mm .

-Serre


-Foret Ø 3 mm

24

Gamme de fabrication de la cuisse du pantin Feuille 2de 2


OPÉRATION


OUTILLAGE

30 Sciage

-Scie à ruban

31 Scier à 2 mm de la ligne

délimitée par le contour

40 Ponçage

-Ponceuse 41 Poncer les arêtes en se

rapprochant le plus

possible du tracé.

50 Sciage

-Scie à ruban

51 Avec la scie à ruban,

découper la partie avant

de la cuisse.

25

Amarir Abdellatif

Abouliatim Karima

Mars 2014


ENSEMBLE : Fourchette




OPÉRATION


OUTILLAGE

10 Mesurage et traçage

-Règle

-Crayon

11 Sur un morceau de bois

50x30 mm, tracer le

contour de la fourchette.

20 Sciage

-Scie à ruban

21 Scier à 2 mm de la ligne

délimitée par le contour.

30 Ponçage

- Ponceuse

31 Poncer jusqu’à la ligne de

crayon

26



- Foret Ø 3 mm 41 Pointer et percer un trou de

Ø 3 mm

27

VIII. Les autres aspects

Historique du jouet et du pantin

Des jouets et des jeux ont été découverts sur les sites

des civilisations anciennes (tombes d'enfants, stèles grecques).

Ils ont été décrits dans certains écrits de nos plus anciennes littératures.

Les premiers jouets sont fabriqués à partir de matériaux trouvés dans la nature, comme des roches, des

bâtons, et de l'argile.

Les jouets provenant des fouilles de la civilisation de la vallée de l'Indus (-3000, -1000 avant Jésus-

Christ). Il y a des milliers d'années, les enfants égyptiens jouent avec des poupées qui portent des perruques et des membres mobiles en pierre, en céramique ou en bois

Les jouets, comme les jeux eux-mêmes, ont de multiples utilités à la fois pour les humains et les animaux. Ils

offrent du divertissement tout en remplissant un rôle éducatif. Les jouets peuvent améliorer le comportement

cognitif et stimuler la créativité

Geppetto, un pauvre menuisier italien, fabrique par accident dans un

morceau de bois à brûler un pantin qui pleure, rit et parle comme un

enfant, une marionnette qu’il nomme Pinocchio. Celui-ci lui fait tout de

suite des tours et il lui arrive de nombreuses aventures : il rencontre

Mangefeu, le montreur de marionnettes, le Chat et le Renard qui

l’attaquent et le pendent. C’est la Fée bleue qui le sauve. Son nez s’allonge

à chaque mensonge… Il part ensuite avec son ami Lumignon pour le Pays

des jouets, et ils sont transformés tous les deux en baudets. Il est ensuite

jeté à la mer et avalé par une énorme baleine dans le ventre de laquelle il

retrouve Geppetto. Finalement il se met à travailler et à étudier et il se

réveille un beau jour transformé en véritable petit garçon en chair et en os.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Civilisation_de_la_vall%C3%A9e_de_l%27Indus

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