REPUBLIQUE TUNISIENNE

MINISTERE DE LEDUCATION ET DE LA FORMATION

Gnie Mcanique4me anne de lenseignement secondaire Sciences TechniquesTECHNOLOGIE

Manuel de cours

Les auteursSALHI Mohamed ZouhaerInspecteur principal des collges et des lyces

SLITI RidhaInspecteur principal des collges et des lyces

NAFAR NoureddineInspecteur des collges et des lyces

BEN ACHOUR NabilProfesseur principal

BAKINI NoomenProfesseur principal

Les valuateursKHOUAJA AliInspecteur principal des collges et des lyces

DOGUI AbdelwahebProfesseur Universitaire

BEN HAMADOU AbdellatifInspecteur principal des collges et des lyces

Centre National Pdagogique

RemerciementsLes auteurs adressent tous leurs remerciements : Monsieur le ministre de lducation et de la formation La direction gnrale des programmes, pour nous avoir donn la responsabilit et lhonneur dlaborer ce manuel. Les valuateurs, pour leur coopration constructive. Les inspecteurs et les professeurs qui voudront bien nous faire part de leurs remarques en vue dapporter une amlioration la deuxime dition. Lquipe technique de la direction de ldition du CNP, pour leurs contributions dans la mise en uvre de ce manuel.

Tous droits rservs au CNP

2

Ce manuel est rserv l'enseignement du gnie mcanique en 4me anne secondaire section Sciences Techniques. Il est destin la fois aux apprenants et aux enseignants et a l'avantage de: -Proposer l'apprenant la possibilit de s'exercer en autonomie, de dvelopper ses acquis et de les mobiliser judicieusement dans d'autres situations. -Permettre l'enseignant d'assurer un enseignement centr sur les systmes techniques et favorisant la manipulation, l'exprimentation, la constatation, l'analyse et la synthse. Les systmes techniques et les sous systmes utiliss, soit pour dvelopper les connaissances relatives chaque leon, soit pour raliser les diffrentes activits visant les consolider ou les valuer sont choisis en majorit parmi ceux qui existent dans les laboratoires de gnie mcanique. Ils forment ainsi de vritables objets sur lesquels, les apprenants exercent les actions utiles pour construire leurs propres savoirs. Le plan de ce manuel respecte la conception du programme officiel et traite les trois parties qu'il comporte : Partie A : Analyse fonctionnelle ; Partie B : Analyse structurelle ; Partie C : Analyse comportementale. Concernant l'organisation des leons, nous avons conserv volontairement celle du manuel de 3me anne, non seulement pour assurer la continuit entre les deux niveaux mais aussi pour garantir une utilisation facile et efficace de ce manuel. Les auteurs souhaitent que cet ouvrage rpond la fois aux attentes des enseignants et aux besoins des lves. Enfin, nous serons trs attentifs aux critiques et aux suggestions de celles et ceux qui utiliseront ce manuel. Les auteurs

3

C

e manuel qui rpond aux exigences didactiques et pdagogique du pro-

gramme officiel de l'enseignement du gnie mcanique en 4me anne secondaire section sciences techniques, est destin tre utilis comme un : Recueil des connaissances dfinies par le programme; Document ressource pour la conduite des activits pratiques; Outil personnel dappropriation, de consolidation et dvaluation de connaissances.

Organisation du manuel

Sommaire page 5

3 parties, 6 chapitres, 13 leons

Bibliographie page 312

Partie A : Analyse fonctionnelle un chapitre une leon Partie B : Analyse structurelle trois chapitres huit leons Partie C : Analyse comportementale deux chapitres quatre leons

Titre Objectifs viss Connaissances nouvelles

Organisation dune leon

Savoir plus

RappelDveloppement de connaissances

SynthseConsolidation des connaissances

Evaluation

4

SommaireAvant propos Prsentation du manuel Sommaire PARTIE A : ANALYSE FONCTIONNELLE Chapitre 1 Analyse fonctionnelle interne dun produit 9 PARTIE B : ANALYSE STRUCTURELLE Chapitre 2 Dfinition des lments dun produit 28 47 63 Leon 1 - Lecture dun dessin densemble Leon 2 - Cotation fonctionnelle Leon 3 - Reprsentation dun produit fini Chapitre 3 Les liaisons mcaniques - La fonction assemblage : Leon 1 Les assemblages dmontables Leon 2 - La fonction guidage en rotation: Guidage en rotation par roulements Leon 1 - Organisation fonctionnelle dun produit 3 4 5

85 109

Chapitre 4 Fonction transmission de mouvement Leon 1 - Transmission sans transformation de mouvement sans modification de vitesse angulaire: Accouplements Embrayages Limiteurs de couple Freins

147

5

Leon 2 - Transmission sans transformation de mouvement avec modification de la vitesse angulaire: Engrenage cylindrique denture droite Engrenage cylindrique denture hlicodale Engrenage conique Roue et vis sans fin Leon 3 -Transmission avec transformation de mouvement: Systme vis crou Excentrique Bielle manivelle Came Pignon et crmaillre PARTIE C : ANALYSE COMPORTEMENTALE Chapitre 5 Comportement dun solide dformable

202

237

Leon 1 - Flexion plane simple Leon 2 - Torsion simple Chapitre 6 Leon 1 Leon 2 Obtention des pices - Ralisation des surfaces lmentaires sur un micro-tour - Ralisation des surfaces lmentaires sur une micro-fraiseuse Bibliographie

274 294 306 309

312

6

CHAPITRE 1

ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE D'UN PRODUITLeon 1 : Organisation Fonctionnelle Dun Produit

O B J E C T I F S

A1.1 Dcomposer un produit en chanes fonctionnelles. A1.2 Identifier et ordonner les fonctions techniques qui contribuent la satisfaction des fonctions d'usage A1.3 Identifier les lments assurant une fonction technique

CONNAISSANCES NOUVELLES

- Chanes fonctionnelles. - Fonctions techniques - Diagramme de dcomposition fonctionnelle (F.A.S.T.)

8

1- Cycle de vie d'un produit1 2 3 4 5Analyse du besoin Etude de la faisabilit Conception Dfinition Industrialisation C.d.C.F Dossier d'avant projet Dossier projet - Dossier industriel - Postes et outillages

6Matire d'uvre

Homologation Production

Dossier de qualification

7 8 9 10

Commercialisation Utilisation du produit Elimination du produit - Dossier de suivi - Dchets

Informations technico-commerciales Matire d'uvre rutilisable

2- L'analyse fonctionnelle externe dun produitL'analyse fonctionnelle externe consiste analyser le besoin auquel devra rpondre le produit, les fonctions de service qu'il devra remplir, les contraintes auxquelles il sera soumis et caractriser ces fonctions et ces contraintes. C'est la base de l'laboration du Cahier des Charges Fonctionnel.

9

1- L'analyse fonctionnelle interne d'un produitUn produit peut tre considr comme le support matriel dun certain nombre de fonctions techniques. Lanalyse fonctionnelle interne dun produit dgage chaque fonction technique permettant dassurer les fonctions de service et permet la matrialisation des concepts de solutions techniques.Cest le point de vue du concepteur. Ce type danalyse consiste rechercher les fonctions techniques, les solutions optimales et les composants qui doivent satisfaire une fonction de service.

2- La dmarchePour aboutir au dossier avant-projet partir du C.d.C.F.d'un produit, il faut passer par ltape (ou lactivit) concevoir du diagramme des activits dcrivant le cycle de vie d'un produit.Celle-ci se dcompose et se structure selon les phases suivantes:

Concevoir

Besoin exprim (CdCF) Solutions antrieures

Rechercher des ides et des solutions

Etudier les (ou la) solutions

Evaluer les (ou la) solutions

Dossier avant-projet

3- Rechercher des ides et des solutions :Cette phase importante fait appel aux outils de crativit ; elle a pour objectif de recenser le maximum de solutions possibles. Sachant que le problme est globalement complexe d'une part, et que le produit est conu pour assurer des services l'utilisateur, il est de loin prfrable de raisonner fonction par fonction, c'est--dire : Rechercher le maximum de solutions possibles permettant de satisfaire chacune des fonctions de service ; Ne figer aucune solution avant danalyser toutes les fonctions ; Combiner toutes les solutions. 10

Rechercher des ides et des solutions

Besoin exprim (CdCF) Solutions antrieures

Rechercher des solutions pour chaque fonction

Combiner les solutions

Slectionner les solutions

Propositions de solutions

NB : Dans tout ce qui suit on se limitera ltude de la tche rechercher des solutions pour chaque fonction.

4- Recherche des solutions pour chaque fonction :Pour rechercher le maximum de solutions : Il est ncessaire de procder une recherche progressive et descendante des fonctions techniques partir de chacune des fonctions de service. L'outil permettant de raliser de visualiser cet enchanement s'appelle le F.A.S.T. signifiant : Function Analysis System Technic, que l'on peut traduire par : Technique d'Analyse Fonctionnelle et Systmatique Le modle F.A.S.T. se prsente sous forme d'un arbre fonctionnel tabli partir de la fonction globale ou d'une fonction de service, en rpondant aux questions : Pourquoi ? Cette fonction doit-elle tre assure ? Comment ? Quand ?

Quand ? Pourquoi ? Fonction Comment ?

Quand ?

11

Pourquoi ?

Cette question concerne la fonction prcdente, la rponse commence par "pour ". Quand ? Cette question s'applique une ou des fonctions situes au mme niveau. La rponse commence par "si simultanment ". Comment ? Cette question s'adresse la fonction suivante, la rponse commence par "en". Les rponses ces questions permettent de dcomposer en plusieurs niveaux la fonction tudie. Le dernier niveau fait apparatre des fonctions lmentaires auxquelles on associe des solutions techniques. Chane fonctionnelle La phase de recherche des solutions relatives aux fonctions de service (en utilisant loutil F.A.S.T.) conduit plusieurs cheminements ou chanes fonctionnelles. La comparaison et lvaluation de ces chanes fonctionnelles conduit identifier la chane la mieux adapte dite Chane fonctionnelle optimale.

O UFT11 FT1 FT21 Fonction de service FT2 FT22 FT31 FT3

Chane fonctionnelle optimaleFT211 FT212 FT213

FT311

ET

FT32

FT321

12

Pour illustrer ce qui prcde, prenons lexemple : la pompe pied La pompe pied figure ci-contre permet d'emmagasiner dans une enceinte ferme un fluide (air) sous une pression maximale de 6 bars. Exemples : Chambre air, bateau pneumatique, etc.

Pompe pied

Lanalyse fonctionnelle externe a permis daboutir au diagramme suivant : Diagramme d'interactionEnceinte Utilisateur FP Pompe pied Air ambiant FC1 Stabilit FC2 Scurit FC4 FC3 Cot

Oeil

Cahier des charges fonctionnelFS FP Expressions Critres Niveaux-Flexibilit

Permettre lutilisateur daspirer lair ambiant - Leffort de l'utilisateur - Effort mini et le refouler une pression voulue dans une - Pression dair - 6 bars enceinte - Dure de vie - 10 ans 5 ans Ne pas prsenter de danger pour lutilisa- Scurit teur - Centre de gravit - Surface dappui - Prix abordable - Couleur - Forme Respect des normes de scurit - Le plus bas possible - 3 points mini 15 dinars Choix en fonction de la sensibilit de lutilisateur

FC2

FC1 tre stable FC3 Cot minimal FC4 Plaire l'il

13

Vue clate

14

Diagramme F.A.S.T. relatif la fonction FP:

Fonction de service

Fonctions techniques

Solutions technologiques

FpPermettre lutilisateur daspirer lair ambiant et le refouler une pression voulue.

Ft1Transmettre et amplifier leffort de lutilisateur.

Ft11Utiliser un systme articul. Pdale articul

Ramener le mcanisme sa position initiale.

Ressort

Ft2Transformer lnergie mcanique en nergie pneumatique.

Ft12Vrin

Ft3Indiquer la valeur de la pression dair. Manomtre

A partir de ce diagramme : En posant la question : Comment permettre lutilisateur daspirer lair ambiant et le refouler une pression voulue? (Fp) Nous rpondons : En transmettant et amplifiant leffort de lutilisateur, (Ft1) en transformant l'nergie mcanique en nergie pneumatique (Ft2) et en indiquant la valeur de la pression (Ft3). On peut rpondre la question : Pourquoi transmettre et amplifier l'effort de l'utilisateur? par : Pour permettre l'utilisateur daspirer lair ambiant et le refouler une pression voulue. En posant la question : Quand faut il indiquer la valeur de la pression dair ? nous rpondons par : Si seulement si on a transmis et amplifi leffort de lutilisateur et on a transform lnergie mcanique en nergie pneumatique.

15

Dispositif de serrage

(voir dessin densemble suivant)

Le dispositif de serrage est utilis dans un poste automatique de fraisage en vue de fixer une pice usiner. Le dispositif est fix sur la table de la fraiseuse par quatre vis non reprsentes. Le serrage et le desserrage de la pice usiner sont obtenus grce la rotation de la vis de manuvre (7) (lie l'arbre moteur (19)) qui provoque la translation de la cale (6) assurant le pivotement de la bride (1) autour de l'axe (2). 1 6

2 Moteur 9

Dispositif de serrage en 3D

Nomenclature10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Clavette parallle forme A Support Anneau lastique pour arbre Vis de manoeuvre Cale oblique Galet Axe Chape Axe Bride 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 1 2 1 4 1 1 2 1 Arbre moteur Coussinet Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762-M4 Anneau lastique pour arbre Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762-M3 Moteur Botier Vis sans tte six pans creux bout plat ISO 4726-M5 Douille

Rep Nb

Dsignation

Rep Nb

Dsignation

DISPOSITIF DE SERRAGE16

17

Travail demand ComposantsFT1111 : Lier la vis (7) larbre moteur FT111 : Assurer la rotation la vis (7) FT1112 : guider la vis (7) en rotation ................................ ................................ Accouplement (10 ;11;12 )

En se rfrant au dessin densemble fourni (page 17) du dispositif de serrage, on demande de :

Complter le diagramme F.A.S.T. relatif la fonction principale : FP fixer la pice usiner Complter le schma cinmatique en prcisant lemplacement de chaque fonction technique figurant dans le F.A.S.T.FT11 : Interposer une liaison hlicodale FT112 : Assurer la translation de la cale (6) FT1121 : prvoir une forme prismatique

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

FP : Fixer la pice usiner FT121 : Fixer la chape (3) au support (9)

FT1 : Transmettre lnergie motrice la bride (1) FT12 : Interposer un systme articul FT122 : Guider la bride en rotation (2 FT11.................. ..................

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

18 Moteur..................

................................ ................................me

Schma cinmatique

solution)

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

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

Proposer une autre solution technique (composants) pour la fonction FT122 guider la bride en rotation

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

Diagramme FASTFT1111 : Lier la vis (7) larbre moteur FT111 : Assurer la rotation la vis (7) FT1112 : guider la vis (7) en rotation - Forme cylindrique - Coussinet (18) - Anneau lastique (8) Accouplement (10 ;11;12)

FT112 : Assurer la translation de la cale (6)

FT1121 : prvoir une forme prismatique

- Rainure sur (9) - Forme de (6)

FT121 : Fixer la chape (3) au support (9)

- 2 vis tte cylin-

drique six pans creux M4 (17)

- Axe (2) - Anneau lastique (16) - Chape (3) FT122 : Guider la bride en rotation (2me

solution)

- Axe (2) - Anneau lastique (16) - Coussinet

Schma cinmatiqueFT122 FT11 FT1112 FT1111

Moteur

FT121

FT1121

19

TOUR SEMI-AUTOMATIQUE 1- FonctionProduire automatiquement des pices de rvolution.

2- DescriptionLa pice, fixe dans le mandrin est entrane en rotation par le moteur de broche. Deux chariots (un chariot longitudinal et un chariot transversal) guids en translation par queue daronde permettent l'outil de se dplacer dans deux directions perpendiculaires. Les deux chariots sont entrans par des vis commandes par des moteurs pas pas.Moteur de la broche

Zone dtudeMandrin porte pice Tourelle porte-outil

Chariot transversal Chariot longitudinal (tranard)

Moteur du chariot longitudinal

Moteur du chariot transversal Banc du tour

3- Description du fonctionnement : Voir dessin densemble page suivante.La rotation du moteur de broche (1) est transmise au mandrin porte-pice (18) par lintermdiaire des deux poulies (9-2) et la courroie (5). 20

21

Nomenclature14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Coussinet Botier Broche Coussinet Rondelle Poulie rceptrice Carter Clavette parallle Anneau lastique pour arbre Courroie trapzodale crou Vis tte Hexagonale ISO 4014-M8 Poulie motrice Moteur 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 4 1 1 1 1 1 1 4 1 1 4 1 2 Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762-M6 Ergot Bague de centrage Support moteur Arbre moteur Rondelle plate Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762-M4 Vis tte Hexagonale ISO 4014-M8 Glissire Mandrin Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762-M5 Plaque Pied de centrage

Rep Nb

Dsignation

Rep Nb

Dsignation

TOUR SEMI-AUTOMATIQUEExtrait du cahier des charges fonctionnelFS FP Expressions Permettre lutilisateur dusiner des pices. Critres - Avoir 3 vitesses diffrentes de la broche - La puissance

FC1

Supporter les actions mcaniques dveloppes - Rigidit pendant l'usinage. - Stabilit - Lencombrement - Ltanchit - Dchets - Couleur - Forme FT1 : Animer la pice dun mouvement de rotation continue

FC2 Respecter lenvironnement.

FC3 Plaire l'il.

FP : Permettre lutilisateur dusiner des pices FT2 : Animer loutil dun mouvement de translation

22

Travail demand En se rfrant au dessin densemble du tour semi-automatique (page 21), on demande de : Complter le diagramme F.A.S.T. relatif la fonction technique : FT1 Animer la pice d'un mouvement de rotation continue en indiquant les noms des composants.Composant(s)

FT1111 : Lier la poulie motrice larbre moteur

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

FT1 : Animer la pice dun mouvement de rotation continue.

FT11 : Transmettre la rotation de larbre moteur au mandrin en 3 vitesses

FT111 :Interposer deux poulies tages + courroie

FT1112 : Lier la poulie rceptrice la broche

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

FT1113 : Interposer un lien flexible entre les deux poulies

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

FT112 : Rgler la tension de la courroie

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

FT12 : Fixer le moteur

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

FT13 : Assurer le guidage en rotation de la broche (12)

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

23

Lanalyse fonctionnelle externe dun produit a pour objectif de prsenter ce produit comme un ensemble cohrent de satisfactions aux besoins noncs par lutilisateur cest dire un ensemble de fonctions de service. Lanalyse fonctionnelle interne dun produit consiste rechercher le maximum de solutions chacune des fonctions techniques permettant dassurer les fonctions de service avant de choisir la solution la mieux adapte et la moins coteuse en utilisant les outils daide adapts la dcision. Loutil utilis pour rechercher les solutions dune fonction technique sappelle le F.A.S.T. Quand ? Son laboration seffectue en rpondant aux questions suivantes : Comment ? Pourquoi ? Pourquoi cette fonction existe-t-elle ? Fonction Comment cette fonction existe-t-elle ? Quand cette fonction existe-t-elle ?Quand ?

Demandeur Utilisateur

BESOIN

FONCTIONS DE SERVICE CdCF

FONCTIONS TECHNIQUES Concepteur Ralisateur

SOLUTIONS

COMPOSANTS 24

ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE DUN PRODUIT

ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE DUN PRODUIT

DMARCHE DE CRATION DUN AVANT PROJETEtude Analyse CdCF Conception Dossier davant projet Optimisation

Besoin exprim CdCF Rechercher des solutions Solutions antrieures

Etudier des solutions

Evaluer des solutions

Dossier davant projet

Rechercher des solutions pour chaque fonction

Combiner les solutions

Slectionner les solutions

Evaluation technicoconomique Evaluation fiabilit Travailler avec des rgles de scurit suffisantes. Rechercher la simplicit. Utiliser de prfrence des solutions dja mise lpreuve. Intgrer la fabrication le plutt possible. tre fiable.

Synergie

Outil F.A.S.T

Quand ? Pourquoi ? Comment ?

Fonction

Choix des critres

Valorisation par critre

Valorisation globale

Analyse des rsultats

25

CHAPITRE 2

DFINITION DES LMENTS DUN PRODUITLeon 1 : Lecture Dun Dessin Densemble Leon 2 : Cotation Fonctionnelle Leon 3 : Reprsentation Dun Produit Fini

O B J E C T I F S

B1.1- Identifier les diffrentes pices constituant un mcanisme. B1.2- Situer une cote condition sur un dessin densemble. B1.3- Dgager les surfaces fonctionnelles B1.4- Dterminer une cote fonctionnelle B1.5- Raliser ou complter le dessin de dfinition dune pice

CONNAISSANCES NOUVELLES

Analyse des solutions constructives Cotation fonctionnelle : traage dunechane unilimite

Les coupes particulires :- coupe brise plans parallles - coupe brise plans scants

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1- Mthode de lecture dun dessin densembleLECTURE D'UN DESSIN D'ENSEMBLE

Aborder le dessin d'une manire synthtique : l'observer dans sa globalit

Aborder le dessin d'une manire analytique : l'observer en rentrant progressivement dans les dtails

Analyse fonctionnelle : Matire d'uvre d'entre; matire d'uvre de sortie; fonction globale.

Analyse du fonctionnement : chane cinmatique; les liaisons mcanique; les composants

Analyse des solutions constructives

28

2 - Le dessin densembleLe dessin densemble donne de faon plus ou moins dtaille, la reprsentation de tout ou partie (sous-ensemble) dun Numro repre:Il localise llment sur le dessin systme, dun objet technique ou dune installation. Nombre de pices similaires llment repr dans lensemble. En faisant apparatre tous ses lments constitutifs, il permet de comDsignation/nom de llment (normaliprendre le fonctionnement du mcanisme. se chaque fois que cela est possible). Le dessin densemble est accompagn dune nomenclature (NF E 04-504) qui Matire de llment dsign fournit avec prcision la liste complte des (dsignations normalises) lments fonctionnels ainsi que certaines caractristiques. Observations ventuelles sur Mis part lindication de certaines llment (traitement thermiques, peinture...) conditions fonctionnelles (jeu) le dessin densemble ne fait pas lobjet dune cotation spcifique.14 1 Couvercle 13 1 Meule 12 1 Flasque gauche 11 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 Arbre 1 Rondelle 1 Flasque droit 1 Bague 1 Chapeau 1 Roulement 1 Entretoise 1 Roulement 1 Moyeu 1 Corps Dsignation C 40 Zamak 3 Matire Observation Trait S 235 S 235 S 235 S 235 C 40 Trait 10 1 Ecrou Zamak 3

Rep Nb

Ech 1:1

TOURET MEULER Cartouche et nomenclature

Dessin densemble

29

1- Support dtude : Presse La fonction de cet appareil est d'assembler deux lments, un en plexiglas et lautre mtallique (pour former un voyant du niveau d'huile pour une bote de transmission de mouvement) l'aide d'air sous pression 6 bars. Cette pression tant multiplie l'aide d'huile et de 2 pistons. Un piston pneumatique et un piston hydraulique. L'utilisateur plaant les deux pices assembler dans un des deux logements du support (24), puis dplace ce dernier pour les amener en position sous le piston hydraulique. Presse en 3D (1/4 de coupe)

Support

Logement de pices assembler

Transmission de l'nergie permettant lassemblage. Arrivant par lorifice "O" la pression de 6 bars,lair pousse vers le bas le piston pneumatique (6) et (13) en crant un effort presseur. La pntration de la tige (6) augmente la pression de lhuile du fait de sa petite surface dappui sur lhuile (pression suprieure 6 bars). Lhuile pousse vers le bas le piston hydraulique (3) avec une force amplifie. 30

31

25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

2 1 2 2 1 2 2 4 4 1 5 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1

Vis Support Ecrou Vis Coulisse Ressort Doigt Vis Tige filete Ressort cylindrique de compression Joint torique 21, 95x1,78 Joint lvre type A, 14, 20, 6 Piston pneumatique Ecrou Fond suprieur Ecrou Rondelle Cylindre suprieur Rondelle Tige piston pneumatique Cylindre intermdiaire Cylindre tube Piston hydraulique Cylindre infrieur Corps

C 60

Tremp revenu

C 60 60 Si Cr 7 C 60 S 23560 Si Cr 7

Tremp revenu

fil 3 moy 40.5

51 Cr V4 C 60

Tremp revenu

E 335 42 Cr Mo 4 C 60 E 335 51 Cr V4 C 60 GS 275

Anodis Tremp revenu Anodis Anodis

Rep

Nb

Dsignation

Matire

Observation

PRESSE 2- L'approche synthtique

Lecture du dessin : (voir dessin d'ensemble la page 31)Fonction globale : Assembler les lments dun voyant L'chelle du dessin : Echelle 1:3 : donne une ide sur la taille relle du mcanisme. L'observation globale des vues donne une ide sur les formes gnrales de l'ensemble mcanique et des instructions sur la position normale d'utilisation de l'ensemble.

3- L'approche analytiqueAnalyse fonctionnelle : recherche des matires d'uvres (d'entre et de sortie) et la fonction globale. Dans notre exemple : Presse La matire d'uvre d'entre : Pice en plexiglas et pice mtallique La matire d'uvre de sortie : Voyant de niveau dhuile La fonction globale : Assembler les lments dun voyant 32

4- Analyse du fonctionnement :

On reprend en dtail l'analyse de la chane cinmatique en mettant en vidence tousles mcanismes intermdiaires qui font passer de l'entre la sortie par transmission et / ou transformation de puissance.

Reconnatre les liaisons entre les diffrentes pices.Cette analyse peut conduire l'laboration : - des classes d'quivalence cinmatiquement lies ; - du graphe des liaisons; - des schmas cinmatiques et technologiques. a- Les classes d'quivalence : A (pices fixes) : bti, 1, 2, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 17, 18 B : 6, 7, 12, 13 C:3 D (pice dformable) 16 E (pices mobiles en translation horizontale) :19, 20, 21, 22, 23 b- Le graphe des liaisons : c- Le schma cinmatique de la presse

A Pivot glissant

Pivot glissant Bgl is si r e

C

E

33

5- Analyse des solutions constructives :- Dtailler les solutions constructives utilises pour raliser chaque fonction technique lmentaire. - Analyser plus finement les formes des pices. a- les solutions constructives : Voir tableau ci-dessousFonction technique lmentaire Lier le fond suprieur (11) sur le corps (1) Positionner les pices assembler Fixer le corps (1) sur le bti Lier le piston (13) avec la tige (6) Rgler la position de la coulisse (21) / au bti Solution(s) constructive(s) utilise(s) Tige filete (17); Rondelle (9); Ecrou (10) logement dans la coulisse (24); doigt (19); ressort (20) 4 Vis (18) Centrage; paulement ; Ecrou (12); Rondelle (7) Vis (22) et Ecrou (23)

Ramener le piston hydraulique (3) sa posi- Ressort (16) tion initiale

b- Analyse fine des formes -Pour quelle(s) raison(s) a-t-on prvu des chanfreins (extrieurs) sur le piston (13) ? (figure 1) : Pour faciliter le montage du piston - Pourquoi a-t-on prvu un lamage sur le fond (11) ? (figure 2) : Pour viter la collision de la tige (6) et l'crou (12) avec le fond - Pourquoi a-t-on prvu les taraudages aux orifices O et P ? (figure 3) et le dessin densemble : Pour connecter la presse avec le circuit dair sous pression par lintermdiaire des raccords filets Figure 1 Figure 2 Figure 3

34

SYSTEME DE CONDITIONNEMENT DE PARFUMI- FONCTION GLOBALE DU SYSTEME : Remplir des bouteilles avec du parfum liquide ; les bouchonner et les charger en gaz. II- DESCRIPTION DU SYSTEME :

Principe de fonctionnement du systme :Le systme est constitu par quatre units A, B, C et D comme le montre la figure ci-dessus. Un tapis roulant T1 possdant, sur un pas rgulier, des supports pour le maintien des bouteilles qui se dplacent successivement devant les quatre units A, B, C et D. Les bouteilles dposes automatiquement sur le tapis (ne pas en tenir compte) arrivent devant les diffrentes units, leur prsence est dtecte par un capteur P , puis passent par les tapes suivantes : Remplissage en parfum liquide ; Bouchonnage des bouteilles remplies ; Contrle du bouchonnage ; Chargement des bouteilles remplies et bouchonnes en gaz puis vacuation par le vrin C6 sur le tapis T3 . Les bouteilles vacues sur le tapis T3 sont par la suite emballes dans des cartons. 35

Description du systme dvacuation des cartons pleins de flacon :Ce systme est compos essentiellement : dun moteur dun rducteur deux tages (poulies courroie et engrenages) dune table coulissante (leffecteur du systme).

Fonctionnement du systme : (voir le dessin densemble la page suivante)Larbre du moteur (1) transmet son mouvement au pignon arbr (12) (grce au systme : poulies courroie ) son tour il communique son mouvement laxe filet (23) (grce au systme : engrenage : 12-15). Cet axe (23) en liaison hlicodale avec lcrou spcial (19) engendre le mouvement de translation (par rapport au bti (17)) la table coulissante (18).

Rducteur engrenages Accouplement

Moteur

Table

Vis

Rducteur poulies-courroie

Bti

36

37

26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 2 1 2 10 6 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Coussinet Vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762 Arbre de sortie Vis de manoeuvre Cale de rglage Boulon ajust Manchon Ecrou spcial Table Bti Coussinet Clavette parallle Roue dente ............................. Pignon arbr Carter Joint plat Carter ............................. Anneau lastique Poulie rceptrice Cage de protection ............................. ............................. Vis sans tte six pans bout plat ISO 4726 Moteur

Cu Sn 8

C 35 35 Ni Cr 6

Tremp revenu

C 60 EN-JM 1050 Cu Sn 8 EN-GL-200 EN-GL-200 Cu Sn 8

Tremp

C 60 Cu Sn 8 C 60 EN-GL-200 EN-GL-200

Tremp revenu

Tremp revenu

C 60 Zamack 3 S185

trait

Zamack 3

Rep

Nb

Dsignation

Matire

Observation

TABLE COULISSANTE

38

Travail demand a- En se rfrant au dessin densemble de la table coulissante (page 37), complter dans lordre : le tableau des classes dquivalence cinmatique, le graphe des liaisons et le schma cinmatique. Les classes dquivalence cinmatique Classes A B C D Composants 12;..................................... 11;..................................... 14;..................................... 18;..................................... ...... ...... ...... ...... C B Graphe des liaisons A

D

Schma cinmatique

moteur

b- Complter le tableau suivant en indiquant la dsignation et la fonction des pices repres : Repre (3) (4) (8) (13) Dsignation ....................................... ....................................... ....................................... ....................................... Fonction .................................................................... .................................................................... .................................................................... ....................................................................

c- Justifier la prsence des videments (H) raliss sur la roue dente (14) : ........................................................................................................................................ 39

a- Les classes dquivalence cinmatique. Classes A B C D Composants 12;6;7;8 B 5;11;16;13;9;10;17;26 14;.15;23;20;21;24 18;19;25;22

Graphe des liaisonsot

iv L. p

A

L. g

lissi

re

t ivo .p L

D CL. L.. linaire rctiligne ico hl ida le

Schma cinmatique B A D C

moteur

b- Complter le tableau suivant en indiquant la dsignation et la fonction des pices repres : Repre (3) (4) (8) (13) DsignationPoulie motrice Courroie trapzodale Clavette parallle Coussinet

FonctionParticiper la transmission du mouvement du moteur (12) Transmettre le mouvement de (3) (6) Eliminer la rotation relative entre (6) et (12) Guider en rotation (12) par rapport au bti

c- La justification de la prsence des videments (H) raliss sur la roue dente (14): Allger la masse de la roue (14). 40

BROCHE DE CENTRE D'USINAGE VERTICAL 1- Mise en situation :En production, lutilisation des machines commande numrique est de plus en plus courante. Le centre dusinage axe de broche vertical, dcrit ci-dessous, permet lusinage de pices complexes de petites dimensions en alliage lger. Il est compos de trois sous ensembles : une palette qui supporte la pice usiner, une broche permettant de faire tourner loutil (mouvement de coupe) et un changeur automatique doutils contenant 15 outils. On dsigne par le terme outil , lensemble {outil, porte-outil}. Les mouvements davance suivant X0 et Y0 sont donns la pice par lintermdiaire du chariot. Le mouvement d'avance suivant Z0 est communiqu la broche. L'tude propose sur le dossier de travail porte sur le systme de verrouillage et dverrouillage de l'outil dans la broche (voir plan d'ensemble la page 44 et sa nomenclature). Ce systme associ au changeur permet de raliser automatiquement les changements d'outil (sans intervention humaine).

41

2- FonctionnementImmobilisation d'un outil dans la broche La mise en position de l'outil (22) par rapport la broche (19) est ralise par lintermdiaire dun emmanchement conique. Deux entraneurs (23) interdisent la rotation de loutil (22) par rapport la broche (19). Le maintien en position de l'outil (22) est assur par les billes (24) qui interdisent, en position verrouille, le dplacement axial de la tirette lie compltement loutil. Le changement d'outil ne peut tre ralis que lorsque la broche est compltement arrte. * Phase 1 : La broche se dplace suivant "z0" afin que l'outil soit au niveau du plateau porte-outils. * Phase 2 : Le plateau porte outils se dplace et vient pincer l'outil (22) qui se trouve dans la broche (19). * Phase 3 : L'action du vrin (31) sur le levier (30) va provoquer : le dplacement vertical de l'ensemble compos des pices {12, 13, 15, 37, 38} entranant la compression de l'empilage des rondelles lastiques (13). Les billes (24) se trouvant alors libres radialement, la tirette n'est plus verrouille. Le dgagement vertical de la broche libre compltement l'outil et le changeur peut s'escamoter. L'opration inverse, associe une rotation du plateau, permet de charger un nouvel outil dans la broche.

Schma cinmatique spatial 42

Dtail A

Dtail A bille non reprsente

Unit dusinage en 3D

43

44

38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep

2 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 2 4 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 15 1 1 1 1 3 2 2 1 1 1 1 1 Nb

Pion de pousse Axe Chape TELEMECANIQUE Ecrou HM M16 Tige du vrin, M16 Vis tte cylindrique six pans creux M8-22 Support de vrin Levier Vrin pneumatique TELEMECANIQUE Levier Goupille cylindrique Bague Ecrou encoches KM 55 Rondelle frein MB 55 Roulement billes contact oblique 55x100x21 Billes de diamtre 4 Entraneur Outil Vis tte cylindrique six pans creux M5-12 Bague filete Broche Corps Entretoise Entretoise Rondelle plate Tirant Rondelle ressort lastique ELADIP Goupille lastique paisse 4x18 Bague de pousse Douille moteur Axe Ecrou tte hexagonale M12 Goupille lastique, paisse, de 8x14 Capteur inductif TELEMECANIQUE Came d'indexation Clavette parallle, forme A, 6x6x28 Arbre moteur Vis sans tte, bout cuvette M5-6 Moteur lectrique

C60 E 37 Cr 4 C60 C60 E EN-GJL-250 EN-GLJ MB-300-6 C60 C60 100 C6 100 C6 C60

C60 36 Ni Cr Mo 16 EN-GJL-250 C60 C60 C60 36 Ni Cr Mo 16 Cr Ni 18-10 C60 E S235 C35

C35 C60 C60

Dsignation

Matire

Obs

UNITE DUSINAGE45

Travail demand Analyse fonctionnelle du systme : En se rfrant au dossier technique, * dgager : -la fonction globale du systme: ................................................................................... -la matire d'uvre d'entre : ................................................................................... -la matire d'uvre de sortie : ................................................................................... Analyse du fonctionnement du systme : Schma cinmatique : Complter le tableau suivant : Pices 34/35/36 36/30 38/11 19/18 22/19 Liaisons ........................... ........................... ........................... ........................... ........................... symbole Solutions technologiques ....................................................... ....................................................... ....................................................... ....................................................... .......................................................

Complter le schma cinmatique ci-dessous :

46

1- Objectif :La cotation fonctionnelle permet de faire un choix raisonn entre diverses dimensions gomtriquement quivalentes et de ne coter et tolrancer que celles qui expriment directement les conditions daptitude lemploi du produit (conditions fonctionnelles).

2- Exemple : Systme dtude Presse (voir dessin densemble la page 31)Montage du piston (13) sur la tige (6) : (figure 1)

figure 1

Mise en place de la condition fonctionnelle : Le respect des surfaces de contact entre (6) et (12) implique une condition entre la surface terminale de (12) et du dbut de filetage sur (6). Cette condition fonctionnelle (JA : condition de serrage) est repre sur le dessin d'ensemble par un vecteur double trait orient de gauche droite lorsqu'il s'agit d'une condition horizontale. 47

Etablissement de la chane de cotes relative la condition JA (voir fig 1): 1- Installer la condition fonctionnelle (JA); 2- Reprer les deux surfaces terminales (encadrant JA) : - une surface terminale sur la pice (6) - une surface terminale sur la pice (12) ; 3- Reprer les surfaces de contact entre les pices (ou surfaces de liaison); 4- En partant de la surface terminale origine de la cote condition fonctionnelle, relier les surfaces entre elles (comme un jeu de dominos: 12 avec (12/7) et (12/7) avec (7/13) etc.) et revenir l'autre surface terminale ; 5- Reporter les cotes fonctionnelles sur le dessin de dfinition de chaque pice (voir figure 2). figure 2

3- Vrifications indispensables :Vrifier que la chane est ferme; Vrifier qu'il n'y a qu'une seule cote par pice, condition pour que la chane soit minimale; Vrifier que chaque cote dsigne bien une dimension que l'on retrouve sur une seule pice. 48

CHANES DPENDANTESDans l'exemple trait prcdemment "Presse" ( voir dessin densemble page 31), la position des surfaces terminales de la condition A dpend d'autres conditions : J1 : Jeu entre le piston (3) et P1 (Position initiale du piston voir figure 3) J2 : Jeu entre le piston (3) et la noix (5) (Position finale du piston voir figure 4) En effet le dplacement des pices ( la fin de l'assemblage des deux pices P1 et P2) modifie la dimension de la condition A. figure 3

Chane dpendante : jeu maximal 49

La figure (3) reprsente les cotes fonctionnelles qui permettent d'obtenir la condition Amax ; la figure (4) donne Amin.

figure 4

Chane dpendante : jeu minimal

50

Application 1 : Arbre de transmissionOn donne le dessin densemble (partiel) dun mcanisme de transmission. (Voir ci-dessous) compos essentiellement : - de la poulie (13); - du pignon arbr (2); - du carter (1; 6 ). Travail demand : 1- Localiser les surfaces terminales qui limitent la condition "jeu pour le montage de l'anneau lastique", placer son vecteur cote-condition "A" et tracer sa chane de cotes. 2- Justifier la prsence de la condition B (voir dessin d'ensemble): .. 3- Justifier la prsence de la condition C (voir dessin d'ensemble): .. 4- Tracer la chane de cote relative B. 5- Tracer la chane de cote relative C.

51

Cotations et ajustements 1- En se rfrant au dessin densemble partiel de larbre de transmission, complter le tableau ci-dessous. Pices roulement (4) / arbre (2) roulement (4) / botier (1) joint lvre (10) / bague (12) bague (12) / arbre (2) Ajustements .......................... .......................... .......................... ..........................

2- Reporter les cotes fonctionnelles sur les dessins de dfinition ci-dessous.

Pignon arbr (2)

Echelle 2:1

Bague entretoise (12) 52

Application 2 : Arbre dentre Table coulissante

......

1/ La condition A est elle minimale ou maximale ?....................................................... Justifier :................................................................................................................. Sur le dessin ci-dessus, tracer la chane de cotes relative la cote A : 2/ Justifier la prsence de la condition B :................................................................ Sachant que 0,1 B 0,5 ; B6 = 400,1 et B7 = 1,5 0 .Calculer la cote B12 relative la chane B ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................+0,1

53

Cotations et ajustements 1- En se rfrant au dessin densemble partiel de larbre dentre de la "Table coulissante", complter le tableau ci-dessous. Pices coussinet (13) / pignon arbr (12) coussinet (13) / botier (11) poulie (6) / pignon arbr (12) Ajustements .......................... .......................... ..........................

2- Reporter les cotes fonctionnelles sur les dessins de dfinition ci-dessous. Pignon arbr (12)

Echelle 1:1

Coussinet (13)

Poulie (6)

Echelle 1:1

54

Application 1 : Arbre de transmission1- Voir le dessin ci-dessous 2- Justifier la prsence de la condition B : Cest une condition pour viter les contacts surabondants entre (1) et (6). 3- Tracer la chane de cote relative B: Voir le dessin ci-dessous. 4- Justifier la prsence de la condition C (voir dessin d'ensemble): Cest une condition de serrage (pour sassurer du bon serrage des lments (8),(12) et (13) contre (2). 5- Tracer la chane de cote relative C: Voir le dessin ci-dessous.

55

Cotations et ajustements 1- En se rfrant au dessin densemble partiel de larbre de transmission, complter le tableau ci-dessous. Pices roulement (4) / arbre (2) roulement (4) / botier (1) joint lvre (10) / bague (12) bague (12) / arbre (2) Ajustements 17 k6 40 H7 22 h11 14 H7/h6

2- Reporter les cotes fonctionnelles sur les dessins de dfinition ci-dessous. Pignon arbr (2)

Bague entretoise (12)

Echelle 2:1

56

Application 2 : Arbre dentre Table coulissante1/ La condition A est maximale Justification : Car laxe (12) a la possibilit de se dplacer jusqu' ce quil bute contre le coussinet (13). Tracer la chane de cotes relative la cote Amax : (voir le dessin ci-dessous) 2/ Justifier la prsence de la condition B: Cest un jeu pour le montage de lanneau lastique (7). +0,1 Sachant que 0,1 B 0,5 ; B6 = 400,1 et B7 = 1,5 0 . Calcul de la cote B12 relative la chane B B= B12 - (B6+B7) Bmax = B12max - (B6+B7)min B12max =Bmax + (B6+B7)min Bmin = B12min - (B6+B7)max B12min = Bmin + (B6+B7)max B12max = 0,5 + 39,9 + 1,5 = 41,9 B12min = 0,1 + 40,1 + 1,6 = 41,8

57

Cotations et ajustements : 1- En se rfrant au dessin densemble partiel de larbre dentre du systme table coulissante, complter le tableau ci-dessous. Pices coussinet (13) / pignon arbr (12) coussinet (13) / botier (11) poulie (6) / pignon arbr (12) Ajustements 18 H7/f6 25 H7/p6 15 H7/g6

2- Reporter les cotes fonctionnelles sur les dessins de dfinition ci-dessous. Pignon arbr (12)

Echelle 1:1

Poulie (6)

Coussinet (13)

Echelle 1:1

58

Application 1 : Arbre de sortie de mcanisme de prhension

1/ La condition Ja est-elle minimale ou maximale ?.................................................... Justifier :........................................................................................................................ 2/ Sur le dessin ci-dessus, tracer la chane de cotes relative la condition Ja. 3/ Justifier la prsence de la condition Jb :................................................................. ........................................................................................................................................ 4/ Sachant que b25 = 650,1 et b17 = 15 -0,120 . Quelle sera la longueur de la bague entretoise b27 si Jb= 1 0 ? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 5/ Complter les ajustements sur les portes des roulements (17a,17b) et de la poulie (28). 59+0,7 0

Application 2 : Vis de manoeuvre

1/ Justifier le choix du matriau des coussinets (33) et (33):................................... 2/ Tracer sur le dessin ci-dessus la chane de cotes relative la condition A. 3/ Justifier la prsence de la gorge sur la vis de manoeuvre (8). ....................................................................................................................................... 4/ Indiquer sur le dessin les ajustements. 5/ Reporter respectivement sur les dessins de dfiniton de la vis de manoeuvre (8) et le bouton (10), les cotes fonctionnelles.

Bouton (10)

Vis de manoeuvre (8) Echelle 1:1 60

MTHODE DU TABLEAUCette dmarche est conue pour faciliter les calculs des valeurs limites de la cote inconnue ; cette technique est couramment utilise l'atelier et en technologie de fabrication pour calculer les cotes de fabrication et de brut.

Principe de la mthode du tableau* Soit la chane de cotes suivantes :

* lquation condition minimale scrit: Amin = A1min + A3min + A4min - A2Max

(1)

* lquation (1) prcdente est quivalente lquation (2) ci-dessous : Amin + A2Max = A1min + A3min + A4min (2) m + M = m + m + m

* Que constatons-nous dans lquation (2)? Prsentons les diffrents lments sous la forme dun tableau. 61

A gauche du signe = nous trouvons : -la condition (positive) avec sa limite mini ; -les composantes ngatives avec leurs limites Max gauche

A droite du signe = nous trouvons : -les composantes positives avec leurs limites min droite

Condition mini M Rep. m Amin A1min A2Max A3min A4min m Composantes Condition

A A1 A2 A3 A4

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

=

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

Lorsque les sommes sont effectues (colonne de gauche et colonne de droite), une simple soustraction suffit pour calculer la limite (Max ou min) de la cote recherche. * Lquation des intervalles de tolrance (IT) nous donne rapidement lIT attribuer la cote dont on vient de dfinir une limite. Condition A A1 Composantes A2 A3 A4 IT A IT A1 IT A2 IT A3 IT A4 IT A IT de la cote condition = IT composantes

IT composantes

* Avec la limite (Max ou min) calcule et lintervalle de tolrance, il est possible dexprimer correctement la cote recherche (la cote nominale et les carts) 62

1- Reprsentation en phase d'tude :Le dessin de dfinition d'une pice : Ce dessin reprsente une seule pice d'un ensemble ou d'un sous-ensemble. Il dfinit compltement et sans ambigut les exigences auxquelles doit satisfaire le produit. Ce dessin a une valeur de contrat et doit permettre terme la fabrication de la pice partir des informations suivantes : matire, forme, cotation dimensionnelle, spcifications gomtriques (perpendicularit entre les surfaces, planit,), qualit de l'tat des surfaces obtenir (rugosit). Pour cela on est invit (dans la plus part des cas) utiliser les coupes et les sections afin de montrer les parties intrieures d'une pice.

2- Support d'tude : Pince de bras manipulateur "Schrader"Voir le dessin d'ensemble la page suivante :

Fonction d'usage : la pince permet la saisie de pices. Cette pince comprend : - un actionneur pneumatique type vrin simple effet ; - des transmetteurs essentiellement constitus de biellettes ; - des effecteurs : les doigts de la pince. 63

64

3- La coupe simple et les sections :Donnes : La reprsentation 3D du doigt (19) ainsi que son dessin de dfinition en : vue de face ; vue de gauche (sans les arrtes cachs) ; vue de dessous.

Figure 1: Le doigt (19) en 3D

65

Travail demand : En vous aidant des donnes cites prcedement, 1- Complter le dessin (figure 2) (la vue de face en coupe A-A) 2- Complter le dessin (figure 3) (section sortie BB; Section rabattue CC).

Figure 2

Figure 3

66

67

LES COUPES PARTICULIRES 1- Coupe plans parallles : ( plans dcals)Objectif : Cette coupe permet de montrer, sur la mme vue, des formes situes dans des plans de coupe parallles. A Son emploi vite : soit une vue supplmentaire en coupe; soit la reprsentation de dtails cachs. Exemple : figure 4 Le doigt (19) de la pince comporte des formes intrieures situes dans des plans diffrents : - le plan de coupe A permet de montrer les trous qui reoivent laxe (12), - le plan de coupe A permet de montrer le trou qui reoit laxe (16). Mthode dexcution : 1-Supposer la pice coupe suivant les plans choisis : (figure 4 et 5) 2-Supposer les diffrents plans de coupe ramens par translation dans le prolongement lun de lautre :(figure 5a) 3-Projeter sur le plan de projection P: (figure 5b) 4-Hachurer : (figure 5b) soit comme une coupe simple ; soit avec des hachures dcals au changement de plan si cela amliore la clart du dessin. 5-Matrialiser la limite entre les deux plans par un trait mixte fin : (figure 5b) 6-Dsigner comme une coupe simple. Voir lexemple la page suivante : Figure 4

A Figure 5

Figure 5a

Figure 5b

Limite entre les plans de coupes

68

Exemple : On demande de complter la vue de dessous en coupe D-D :

Changement de direction du plan de coupe

69

2- Coupe brise plans scants : (par deux plans concourants)Objectif : La coupe par deux plans concourants permet de montrer, sur la mme vue, des formes situes dans des plans de coupe scants. Son emploi vite : soit une vue supplmentaire en coupe, suivant une direction oblique ; soit la reprsentation dforme de certains dtails. Exemple : figure 6 La noix (5) de la presse comporte des formes intrieures quil est ncessaire de prciser laide dune coupe. Le choix dune coupe par le seul plan B conduirait montrer le trou (qui reoit la tige (17)) par une reprsentation dforme, longue tracer et qui peut tre source derreurs. Le plan qui contient laxe du trou taraud permet de projeter ce dernier en vraie grandeur dans la vue en coupe. Avant projection, le plan de coupe B est amen par rotation dans le prolongement du plan B. Mthode dexcution : Supposer la pice coupe suivant les plans choisis : (figure 7) Supposer le plan de coupe oblique ramen par rotation dans le prolongement de lautre plan : (figure 7a) Projeter sur le plan de projection P : (figure 7b) Hachurer comme une coupe simple : (figure 7b); Dsigner comme une coupe simple. Le plan scant oblique est amen, par une rotation d'angle (), dans le prolongement du plan plac suivant une direction principale d'observation. 70

B

B

Figure 6

Figure 7

Figure 7a

Figure 7b

71

3- La demi-coupe :Une demi coupe est la juxtaposition sur une mme vue d'une demi vue extrieure et d'une demi vue en coupe. Cette reprsentation est trs utilise lorsque les pices prsentent une symtrie par rapport un plan. On ne dessine pas les lignes caches sauf si elles permettent de dfinir un volume non dfini par ailleurs.

72

4- La coupe locale :La coupe locale (ou coupe partielle) permet de dfinir sur une vue extrieure un dtail sans avoir reprsenter une vue supplmentaire. En gnral, l'indication du plan de coupe est inutile et la zone coupe est limite par un trait fin trac main leve ou aux instruments avec zigzag.

73

Support dtude : Presse La pice concerne par cette tude est le corps (1) de la presse (voir dessin densemble page 31), en vous aidant par les vues en 3D de la pice. On demande de: 1- Complter le dessin du produit fini par : la vue de face en coupe A-A la vue de droite en demi-coupe B-B 2- Inscrire les cotes dimensionnelles juges ncessaires. 3- Inscrire les tolrances gomtriques et les tats de surface ncessaires.

Corps (1) en 3D

Corps (1) en coupe

74

75

76

Support dtude : Systme de conditionnement de comprims pharmaceutiques Le systme suivant assure le remplissage de flacons par des comprims pharmaceutiques, puis leur bouchage.

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep

5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 Nb

Rondelle Ecrou Support Rondelle Poulie motrice Clavette Flasque Excentrique Moteur Mt2 Bti Dsignation

20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 Rep

1 1 2 1 1 1 1 1 1 4 Nb

Anneau lastique Entretoise Roulement Pignon arbr Moyeu Coussinet Couronne Plateau Bras Tirant Dsignation

28 27 26 25 24 23 22 21 Rep

1 1 1 1 1 1 1 1 Nb

Manette Courroie crante Rondelle Rondelle Vis Poulie rceptrice Couvercle Joint lvre Dsignation

77

78

Travail demand : En se rfrant au dessin densemble du plateau tournant page 78 : 1- Complter le dessin du produit fini du moyeu (16) lchelle 1:1 par : la vue de face en coupe A-A (sans les formes caches). la vue de dessus 2- Inscrire les cotes dimensionnelles juges ncessaires. 3- Inscrire les tolrances gomtriques et les tats de surface ncessaires.

Moyeu (16) en coupe

79

80

1- Coupe des nervuresCette reprsentation permet de diffrencier immdiatement la coupe dune pice massive de celle dune pice nervure de mme section. On dit que lon vite leffet visuel de masse. On ne coupe jamais une nervure par un plan parallle sa plus grande face. A B

Plan scant A

Plan scant B

81

2- Coupe plans scantsCest le cas, par exemple, pour la nervure incline 45 dans la partie suprieure ou pour les deux trous en arrire des plans scants. Les dtails placs en arrire des plans scants et dont la reprsentation nuit la clart du dessin, sans rien apporter la comprhention, ne sont pas dessins. Voir figure ci-dessous. A

A

Deux plans scants

82

3- lment en avant du plan scantA Si lon doit reprsenter un lment se trouvant en avant du plan scant, on le dessine en trait mixte fin deux tirets.Plan scant

Dtail en avant du plan scant

4- lments rgulirement rpartisOn peut, si aucune confusion nest possible, ramener par rotation ces lments dans le plan scant sans quil soit ncessaire de le prciser.

83

CHAPITRE 3

LES LIAISONS MCANIQUESLeon 1 : Fonction Assemblage Les Assemblages Dmontables Leon 2 : Fonction Guidage En Rotation Le Guidage En Rotation Par Roulements

O B J E C T I F S

B2.1- Etablir ou complter un schma cinmatique. B2.2- Justifier le choix d'une solution constructive. B2.3- Complter la reprsentation d'une solution constructive.

CONNAISSANCES NOUVELLES

* Solutions constructives des assemblages dmontables; * Guidage par roulements contact oblique (effort, rgles de montage, tolrances des portes des roulements).

84

Support dtude : Rducteur engrenage 1- Fonctionnement : (voir le dessin densemble la page suivante)Etant li larbre moteur, le pignon arbr (3), transmet son mouvement de rotation une vitesse rduite larbre de sortie (9) laide de la roue dente (12).

Rducteur engrenage en 3D clat

85

86

24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 8 2 1 1 2 1

Bouchon de remplissage Vis tte cylindrique 6 pans creux ISO 4762 M5-24 Bouchon de vidange Joint circulaire type A -6 Rondelle frein type MB-40 Ecrou encoches type KM- M40 Bague entretoise Joint lvres type AS, 34x52x10 Couvercle Demi-carter droit Joint plat Pied de centrage Roue dente Roulement une range de billes a contact radial Anneau lastique pour arbre 32-2 Arbre de sortie Clavette parallle, forme A 10x8x26 Demi-carter gauche Vis tte cylindrique 6 pans creux ISO 4762 M6-24 Roulement une range de billes a contact radial Joint lvres type AS, 32x52x8 Pignon arbr Anneau lastique pour arbre Couvercle

S235

S235

S235

EN GJL 200 EN GJL 200

C60 C35

C35

EN GJL200

C35

EN GJL200

Rep

Nb

Dsignation

Matire

Obs.

RDUCTEUR DE VITESSE ENGRENAGE

87

2- Etude des liaisons :Dans cette partie, ltude concerne les liaisons fixes (ou liaisons encastrement). a- Liaison des deux demi-carters (7) et (15)

Nature des surfaces de contact : Plane ; Moyen de positionnement : 2 pieds de centrage (13) ; Elments de fixation : 4 Vis (23). b- Liaison du couvercle (1) avec le demi-carter (7)

Nature des surfaces de contact : Plane et cylindrique ; Moyen de positionnement : Centrage court ; Elments de fixation : 4 Vis (6). 88

c- Liaison de la roue dente (12) avec l'arbre de sortie (9)

Nature des surfaces de contact : Cylindrique et plane ; Moyen de positionnement : Epaulement et clavette (8) + rainure ; Elments de fixation : Bague (18), roulement (11), rondelle frein (20) et crou encoches (19). d- Conclusion : Les liaisons encastrement tudies font appel des solutions constructives diverses. Chacune delle est obtenue par : - une mise en position; - un maintien en position. La mise en position consiste mettre en contact une ou plusieurs surfaces dans le but de supprimer des degrs de libert. Elle peut tre assure par lune des solutions suivantes : - des surfaces de contact principalement planes et deux pieds de positionnement; - des surfaces de contact principalement planes et un centrage court; - des surfaces principalement cylindriques. Le maintien en position consiste utiliser une solution technologique vitant le dmontage spontan des lments assembls.

3- Les assemblages :3-1 Dfinition : Le terme assemblage dsigne les solutions constructives qui ralisent une liaison encastrement. Symbole : 2 2 1 Une liaison encastrement est 1 une liaison complte qui consiste immobiliser deux (ou plusieurs) pices lune par rapport lautre. Reprsentation plane Reprsentation spatiale 89

Lier compltement FT1 deux pices (1) et (2)

FT11

Interdire les mobilits

Positionner la pice (1) par FT111 rapport la pice (2)

Transmettre les actions FT12 mcaniques entre (1) et (2)

Maintenir en position la pice FT121 (1) par rapport la pice (2)

3-3 Indicateurs de qualit dun assemblage : Le choix dune solution constructive associe un assemblage se fonde sur les indicateurs principaux suivants : - degr de prcision de la mise en position; - intensit des actions mcaniques transmissibles ; - fiabilit ; - maintenabilit ; - encombrement ; - esthtique ; - cot.

4- Exemples de solutions constructives dun assemblage :4-1 Assemblage par obstacles : Exemple 1: Assemblage des pices (1) et (2)

Mise en position : Surfaces de contact :Planes. Maintien en position : Vis (3). 90

Solutions technologiques

3-2 Fonctions assures par un assemblage : Pour raliser une liaison encastrement entre deux pices d'un mcanisme, la solution constructive choisie doit assurer en phase utilisation les fonctions suivantes : - positionner et maintenir de faon stable les deux pices entre elles ; - transmettre les actions mcaniques ; - rsister au milieu environnant.

Exemple 2 : Poulie (2) en bout de larbre (4)

Mise en position : Surfaces de contact : Cylindrique, plane (paulement et clavette + rainure); Maintien en position : Anneau lastique.

Exemple 3 : Roue (3) en bout darbre(1)

Mise en position : Surfaces de contact : Cylindrique. Maintien en position : Goupille lastique.

91

Exemple 4 : Poulie (2) en bout darbre (1)

Mise en position : Surfaces de contact :Cylindrique, plane (paulement et cannelures + rainures); Maintien en position : Anneau lastique.

Exemple 5 : Poulie (3) en bout de larbre (5)

Mise en position : Surfaces de contact : conique, plane (clavette(4) + rainure); Maintien en position : Rondelle (2) et crou (1) .

92

4-2 Assemblage par adhrence : a- Par coincement : Exemple : liaison du foret de perage (1) avec la broche (2)

Mise en position : Surfaces de contact : conique. Maintien en position : l'adhrence. b- Par pincement : Exemple 1 : Liaison de laxe (2) avec la pice (1) (Dformation de la pice (1)) Exemple dutilisation : - Fixation de la table dune perceuse sur la colonne; - Fixation du comparateur sur le socle...

Mise en position : Surfaces de contact :cylindrique Maintien en position : l'adhrence . 93

Exemple 2 : liaison de laxe (4) avec la pice (5) Exemple dutilisation : Poupe mobile dun tour

Mise en position : Surfaces de contact :cylindrique Maintien en position : l'adhrence

5- La fiabilit des assemblages dmontables :Problme : Lorsquun assemblage viss est soumis aux chocs ou des vibrations, il y a risque de desserrage du fait du jeu existant entre la vis et lcrou. La fiabilit consiste sassurer que l'lment de maintien en position ne se desserrera pas. Montage du roulement (2) sur larbre (1)

Llment de maintien en position (lcrou encoches (4)) est frein par la rondelle frein (3). 94

Systme dtude : Poste automatique de peinture de paraboles 1- PrsentationLa figure ci-dessous reprsente le schma de principe dun poste automatique de peinture de paraboles. Il permet dappliquer deux couches de peinture sur la face concave des paraboles. Paraboles Mt2 Rails

Electrovanne E1

Rservoir

S3 Mt1

S4 Zone dtude

Sh

Pistolet

Compresseur dairSb

PlateauMt3

MP

Roue et vis sans fin

2- DescriptionLe systme ci-dessus est constitu par : Un compresseur entran par un moteur lectrique Mt (non reprsent). Il est dclench et interrompu automatiquement en fonction de la pression dans le rservoir. Il est quip dun contacteur manomtrique permettant de limiter la pression entre 6 et 8 bars. Un rservoir contenant le produit de peinture (niveau fix par deux positions) : Sb = 1 niveau minimal et Sh = 1 rservoir plein Une moto-pompe MP pour le remplissage du rservoir Une lectrovanne E1 pour la commande de lair comprim Un moteur lectrique Mt1 deux sens de rotation muni dun rducteur de vitesse assurant le dplacement vertical du pistolet. Un moteur lectrique Mt2 deux sens de rotation assurant le dplacement horizontal du pistolet. Un moteur lectrique Mt3 vitesse rglable assurant la rotation du plateau, sur lequel on place les paraboles. Ce moteur est muni dun rducteur de vitesse roue et vis sans fin. Ltude portera sur le mcanisme de dplacement vertical du pistolet. 95

(Mt1)

96

20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep

2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 1 4 1 1 6 1 1 1 1 1 Nb

Goupille de centrage ISO 8734 -8-30-A Coussinet Clavette ergot Fourreau Vis tte cylindrique 6 pans creux ISO 4762 M8-24 Ecrou hexagonal ISO 4032 M14-08 Ecrou spcial Chape Vis dentranement Goupille lastique ISO 8752 Anneau lastique pour arbre 18-1 Vis tte cylindrique 6 pans creux ISO 4762 M 5-16 Carter Corps Vis tte cylindrique 6 pans creux ISO 4762 M10-20 Pignon Arbre moteur Roue dente Clavette parallle, forme A 5x5x16 Arbre de sortie Dsignation

C60 CuSn8 C60 C35

CuSn8 C35 C35 C60

EN GJL200 EN GJL200

C35 C35 C35 C35 C35 Matire Obs.

MCANISME DE DPLACEMENT VERTICAL DU PISTOLET

97

Mcanisme de dplacement vertical du pistolet en 3D Travail demand : En se rfrant au dessin densemble du mcanisme de dplacement vertical du pistolet : a- Chercher les classes dquivalence: A = { 4; ......................................... B = { 8; ......................................... C = { 1; ......................................... D = { 17; ....................................... 98

b- Complter le graphe des liaisons et dsigner les liaisons entre les diffrentes classes dquivalence : L1 : Liaison pivot L2 : Liaison........................ L3 : Liaison ....................... L4 : Liaison ...................... L5: Liaison ....................... B C D

L1

A c- Complter le schma cinmatique: C A

B

D

d- Analyse de lassemblage du moteur lectrique et le corps (8) : Complter le tableau suivant : Elments de maintien en position ........................ ......................... .........................

Assemblage du moteur lectrique et le corps (8)

Surfaces de mise en position ......................... ......................... .........................

Ajustements ............................ ............................ ............................

99

e- Modification dune solution La liaison encastrement de la vis d'entranement (12) avec larbre de sortie (1) est assure par la goupille lastique (11). En vue damliorer cette liaison on se propose dinterposer un accouplement rigide. On demande de complter le dessin de la solution propose par : - larrt en rotation de larbre (1) et la vis dentranement (12) par deux clavettes parallles, forme A, 4x4x12 - le pincement de (1) et (12) par 4 vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762 M4-15

Echelle 1:1

100

a- Les classes dquivalence : A = { 4, 5 } B = { 8, 6 , 7, 9, 19, 20 } C = { 2, 1, 3, 10, 11, 12, 15 } D = { 17, 13, 14, 16, 18} b- Le graphe des liaisons et la dsignation les liaisons entre les diffrentes classes dquivalence: L1 L2 L3 L4 L5 : : : : : Liaison Liaison Liaison Liaison Liaison pivot pivot glissire hlicodale linaire rectiligne B L3 D

L2C

L4

L1L5 A

c- Schma cinmatique du mcanisme de dplacement vertical du pistolet : C A

B

D

d- Analyse de lassemblage du moteur lectrique et le corps (8) : Surfaces de mise en position - Plan - Centrage court 101 Elments de maintien en position 4 Vis (9) Ajustements 56 H7/h6 ou 56 H7/g6

Assemblage du moteur lectrique et le corps (8)

e- Modification dune solution Assemblage ralis par un accouplement rigide. Fonctions assures - arrt en rotation de larbre (1) et la vis dentranement (12) par deux clavettes parallles, forme A, 4x4x12 - pincement par 4 vis tte cylindrique six pans creux ISO 4762 M4-15

Ac co up le m en tr ig id e

Echelle 1:1

102

Systme dtude : Mcanisme de commande du module de pose de ruban adhsif

Description : La figure ci-dessous reprsente partiellement le sous-systme module de pose de ruban adhsif utilis dans une chane de fabrication de biscuits. Le module est form principalement : - d'un groupe suprieur form par deux tapis roulants agissant sur la face suprieure du carton. Ce groupe est command en mouvement en translation grce un vrin non reprsent. - d'un groupe infrieur form aussi par deux tapis roulants permettant d'avancer le carton en agissant sur sa face infrieure. - d'un support de rouleau de ruban adhsif. Aprs l'encaissage des paquets de biscuit dans le carton et la fermeture de celui-ci (rabattement des volets suprieurs), ce dernier est entran par les quatre tapis roulants pour tre dfinitivement ferm l'aide d'un ruban adhsif. Zone dtude

Support du rouleau adhsif

Groupe suprieur

Groupe infrieur

Carton sans ruban adhsif

Carton avec ruban adhsif

103

104

33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 8 2 1 2 2 1 2 1 3 2 1 1 2 1 1 1 1 1

Carter du moteur Arbre moteur Pignon Bague Pignon chane Courroie crante Carter droit Roue dente Ecrou hexagonal Rondelle plate Carter infrieur Roue de chane Bague entretoise Botier Roulement une range de billes contact radial Vis tte hexagonale ISO 4014 M4-12 Bague entretoise Arbre de sortie Rouleau Anneau lastique pour arbre 8x1 Arbre intermdiaire Roulement une range de billes contact radial Chane Vis tte hexagonale ISO 4014 M 5-12 Roulement une range de billes contact radial Vis tte fraise plate fendue ISO 2010 M6-15 Rondelle spciale Anneau lastique pour alsage 32x1,5 Botier Roue arbre Courroie crante Carter gauche Carter suprieur

EN GJL 200 C35 EN AW-2017 C35 C35 S235 EN AW-2017

C35 C35 plastique

C35 C35 plastique

C35 100Cr6

100Cr6

S235

EN GJL 200 C35

S235 S235

Rep

Nb

Dsignation

Matire

Obs.

MCANISME DE COMMANDE DU MODULE DE POSE DE RUBAN ADHSIF 105

Travail demand : En se rfrant au dessin densemble du mcanisme de commande du module de pose de ruban adhsif : a- Etude des liaisons Chercher les classes dquivalence: A = {1, ............................................................................................................ } B = {32, ...........................................................................................................} C = {26, .......................................................................................................... } D = {4, .............................................................................................................} E = {15 , ......................................................................................................... } Complter le graphe des liaisons et dsigner les liaisons entre les diffrentes classes dquivalence : L1 L2 L3 L4 : : : : Liaison Liaison Liaison Liaison ..................... .................... ..................... ..................... courroie B courroie Dcha

C

ne

A Complter le schma cinmatique: A B

E

C

D

E

106

b- Etude cinmatique de la transmission : la vitesse de rotation de l'arbre moteur (32) : N32= 1400 tr/min les nombres de dents :

Pices 4 22 26 29 31

Nombre de dents Z Z4 = 40 Z22 = 28 Z26a = 12 et Z26b = 32 Z29 = 8 Z31 = 11

Calculer le rapport de rduction R entre l'arbre moteur (32) et le rouleau (15): ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ Calculer la vitesse de rotation du rouleau (15): N15 ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ c- Analyse des assemblages : Complter le tableau suivant : Surfaces de mise Elments de en position maintien en positionAssemblage du botier (5) avec le ................................ carter (2) Assemblage du pignon (31) avec ................................ larbre moteur (32)

Ajustements

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

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

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

107

6- Modification dune solutionLes extrmits filetes de larbre de sortie (16) et les crous dpassent nettement les rouleaux, ce qui contrarie les normes de scurit. On demande de changer la solution propose par une vis tte hexagonale ISO 4014 M8-25 et une rondelle plate ISO 10673 type LL - 8. La solution pour larrt en rotation du rouleau sera conserve (clavettes parallles, forme A, 6x6x25.

Echelle 1:1

108

La solution constructive qui ralise une liaison pivot est appele guidage en rotation.

1- Fonctions assurerPour tablir un guidage en rotation entre deux pices dun mcanisme, la solution constructive adopte doit assurer les fonctions suivantes :Positionner les deux pices entre elles; Permettre un mouvement relatif de rotation autour dun axe; Transmettre les efforts; Rsister au milieu environnant.

2- Moyens de mise en uvre dun guidage en rotation : Systme : Contrleur d'accs de parking2-1 Mise en situation : La figure ci-dessous reprsente le systme daccs dun parc de stationnement dont le contrle est assur automatiquement. Le dessin densemble de la page suivante reprsente le mcanisme de commande de la lice.

Lice Capteur de position de la lice Afficheur Haut-parleur Cartes puces Barrire infrarouge Boucle magntique de sortie Boucle magntique dentre Sortie du parking

Entre du parking

2-2 Description du fonctionnement du mcanisme de commande de la lice : La lice effectue une rotation alternative damplitude 90. Le mcanisme assurant ce mouvement est constitu : - dun moteur courant continu (43); - dun rducteur engrenages; - dun renvoie dangle spcifique (21, 22, 23, 24, 25). - dun frein lectro-magntique qui assure le maintien de la lice en position haute pendant le passage dun vhicule. 109

Z1

Z2

Z3

CONTROLEUR DACCES DE PARKING110

Echelle 1:3

43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 4 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 3 2 1 1 3 1 2 1 3 2 1 2 1 3 1

Moteur Boitier Pignon Arbre moteur Roue dente double Axe Coussinet Bti Support Ecrou hexagonal auto-frein ISO 7040-M10 Rondelle plate ISO 10673 type N 8 Clavette parallle forme A 6x6x30 Vis tte hexagonale ISO 4014 M5-20 Lice Disque Coussinet Chape Axe Rotule Croisillon Cage rotule Plateau Goupille lastique ISO8752-6x20 Joint lvre type A 32x48x8 Clavette parallle forme A 5x5x20 Roue dente Arbre Bague Vis tte hexagonale ISO 4014 M6-16 Roulement une range de billes contact radial Plateau fixe Ecrou encoches ISO 2982-24 Douille Plateau intermdiaire Garniture Plateau mobile Vis tte cylindrique six pans creux ISO4762 M8-80 Clavette parallle forme A 4x4x16 Rondelle plate ISO 10673 type N 6 Vis tte hexagonale ISO 4014 M Bobine Ressort Couvercle

AlCu4MgTi C35 C35 C35 C35 CuSn8 AlCu4MgTi EN-GJL-200 C35 C 60 C 60 EN-GJL-200 CuSn8 C 35 C35 C35 C35 C 35 C30 60SiCr7 S 275 C 35 C 35 C60 C30 100Cr6 C60 S 235 C30 C30 Frodo C 60 C35 C35

50CrV4 Plastique

Rep

Nb

Dsignation 111

Matire

Obs.

CONTROLEUR DACCES DE PARKING

Contrleur d'accs de parking en 3D Chape Croisillon

Lice

Plateau

Les solutions constructives permettant dtablir un guidage en rotation entre deux pices mettent en oeuvre des technologies diverses. Elles sont illustres par le dessin densemble du mcanisme de commande de la lice dun contrleur d'accs de parking sur lequel on peut observer un : - Guidage en rotation par contact direct (zone Z1) ; - Guidage en rotation par contact indirect: par interposition de bague de frottement (zone Z2) ; par interposition dlments roulants (zone Z3). A ces trois solutions, il convient den ajouter une autre assurant un guidage en rotation par linterposition dun film dhuile. Cette solution ne sera pas tudie dans ce chapitre.

3- Les solutions constructives3-1 Guidage par contact direct : Guidage du croisillon (24)par rapport la chape (27) (Zone 1 du dessin densemble page 110). Le guidage en rotation est obtenu par contact direct des surfaces cylindriques arbre par rapport au logement. Des arrts suppriment les degrs de libert en translation. 112

3-2 Guidage par interposition de bagues de frottement : Voir le dessin densemble la page 110 zone Z2. Le principe du contact direct est amlior en interposant des bagues de frottement ( faible coefficient de frottement) qui permettent de : diminuer le frottement ; augmenter la dure de vie du guidage en supportant lusure.

Coussinet collerette

Coussinet simple

3-3 Guidage par interposition dlments roulants En remplaant le frottement de glissement par du roulement, on diminue la puissance dissipe par le guidage. Le rendement est alors meilleur. Pour cela, on place des lments de roulement (billes, rouleaux ou aiguilles) entre deux bagues. Lune (la bague intrieure) est ajuste sur larbre, lautre (la bague extrieure) est ajuste sur lalsage.

4- Guidage en rotation par roulement :Guidage en rotation par roulements billes contact radial. Ce type de roulement supporte des charges radiales et axiales relativement importantes, il exige une bonne coaxialit de larbre et des alsages des logements.

113

4-1 Rgles de montage des roulements : Rgle 1 La bague tournante par rapport la direction de la charge est mon-

te serre sur sa porte. La bague fixe par rapport la direction de la charge est monte glissante (avec jeu) sur sa porte. Montage ARBRE TOURNANT Montage ALESAGE (moyeu) TOURNANT

La bague intrieure tournante est monte SERREE La bague extrieure fixe est monte GLISSANTE

La bague intrieure fixe est monte GLISSANTE La bague extrieure tournante est monte SERREE

Rgle 2 Les bagues montes serres doivent tre fixes latralement ou

paules des deux cots. La fixation latrale des bagues montes avec jeu doit : - Eliminer toutes les translations possibles de larbre par rapport son logement . - Eliminer la translation dun roulement ou dune bague sparable sous laction des charges. - Supporter au mieux les charges axiales.

114

4-2 Exemples de montage : a- Montage arbre tournant : Arbre dentre dun rducteur

Les bagues intrieures sont entranes en rotation, elles sont montes avec serrage et arrtes en translation chacune des deux cots. Les bagues extrieures sont montes avec jeu. La translation de larbre par rapport son logement est limine par les deux obstacles assurant la fixation latrale de la bague extrieure du roulement (8).

115

b- Montage moyeu tournant : Tendeur de courroie

E1

E2

Les bagues extrieures sont entranes en rotation, elles sont montes avec serrage et arrtes en translation chacune des deux cots. Les bagues intrieures sont montes avec jeu. La translation axiale du moyeu par rapport larbre (7) est limine par les deux paulements E1 et E2.

116

Solutions constructives pour la fixation latrale des bagues dun roulement

Arrt axial par paulement usin dans le logement. Arrt axial de la bague extrieure par couvercle centr maintenu par des vis. Arrt axial de la bague intrieure par crou encoches et rondelle frein. Arrt axial par paulement usin sur larbre.

Arrt axial par paulement usin dans le logement Arrt axial par paulement usin sur larbre. Arrt axial de la bague intrieure par entretoise.

Arrt axial par paulement usin dans le logement. Arrt axial de la bague extrieure par anneau lastique pour alsage. Arrt axial de la bague intrieure par anneau lastique pour arbre. Arrt axial par paulement usin sur larbre.

Exemple de composants standards utiliss comme obstacle

Anneau lastique pour arbre

Anneau lastique pour alsage 117

Ecrou encoches et rondelle frein

GUIDAGE EN ROTATION PAR DES ROULEMENTS CONTACTS OBLIQUES

Roulement rouleaux coniques Guidage en rotation dun arbre de transmission dun vhicule

1- CaractristiquesCes roulements supportent des charges axiales relativement importantes dans un seul sens et des charges axiales et radiales combines.Roulement une range de billes, contact oblique

Reprsentations Complte SimplifieRoulement rouleaux coniques

Reprsentations Complte Simplifie

Du fait de leur structure particulire, ces roulements doivent tre monts par paire et en opposition. Ils travaillent en opposition mutuelle. Ils offrent la possibilit de rgler le jeu de fonctionnement par translation axiale relative entre les deux bagues.

118

2- Montage2-1 Montage DIRECT ou montage en X Montage appel en X car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un X Ce type de montage est utilis : habituellement dans le cas des arbres tournants avec organes de transmission (engrenages,..) situs entre les roulements. lorsque l'cart entre les deux roulements est faible. Le rglage du jeu interne est ralis sur les bagues extrieures. Les dilatations de l'arbre ayant tendance charger un peu plus les roulements, cela tend diminuer le jeu interne. Montage en X du roulement une range de billes, contact oblique

Montage en X du roulement rouleaux coniques

119

Fixation latrale des bagues Les bagues intrieures avec larbre : Obstacles A et B

Ajustements

Les bagues intrieures tournantes sont montes SERREES. Tolrance de larbre : m6 Les bagues extrieures avec le moyeu : Les bagues extrieures fixes sont monObstacle C et rglage axial du jeu du tes GLISSANTES . fonctionnement en D Tolrance de lalsage : H7 Exemple de montage en X

Montage en X 3D

120

2-2 Montage INDIRECT ou montage en O Montage appel en O car les perpendiculaires aux chemins de roulement dessinent un O Ce type de montage est privilgier lorsque : les moyeux sont tournants. on recherche une grande rigidit d'ensemble de la liaison. l'cart entre les deux roulements est important Le rglage du jeu interne est ralis sur les bagues intrieures. Les dilatations de l'arbre ayant tendance diminuer la charge sur les roulements, cela tend augmenter le jeu interne. Montage en O du roulement une range de billes, contact oblique

Montage en O du roulement rouleaux coniques

121

Fixation latrale des bagues Les bagues intrieures avec larbre : Obstacle C et rglage axial du jeu du fonctionnement en D Les bagues extrieures avec le moyeu : Obstacles A et B

Ajustements Les bagues intrieures fixes sont montes GLISSANTES. Tolrance de larbre : g6 Les bagues extrieures tournantes sont montes SERREES . Tolrance de lalsage : N7

Exemple de montage en O

Montage en O 3D

122

Remarques 1) Le montage en O s'emploie aussi avec les arbres tournants lorsque les organes de transmission sont situs en dehors de la liaison (engrenages en porte faux). 2) Le rglage du jeu interne est ralis sur la bague intrieure du roulement qui est gauche (... h6) par lcrou encoches.

... m6

2-3 Tolrancement des portes des roulementsTOLERANCES POUR LES ARBRESConditions demploi Bague intrieure tournante par rapport Bague intrieure fixe la direction de la charge, ou direc- par rapport la tion de charge non dfinie direction de la charge Charge Tolrance Observations La bague intrieure peut coulisser sur larbre

TOLERANCES POUR LES ALESAGESConditions demploi Direction Bague extrieure de charge tournante par rapnon dfiport la direction nie. de la charge Charge Importante avec chocs Normale ou importante Faible et variable Importante ou normale Tolrance Observations La bague extrieure ne peut pas coulisser dans lalsage La bague extrieure peut coulisser dans lalsage

... h6

Constante

g6

P7 N7 N7

Variable

h6

Faible et variable

h5 j5-j6

La bague intrieure est ajuste avec serrage sur larbre. A partir de m5 utiliser des roulements avec un jeu interne augment

K7

Bague extrieure fixe par rapport la direction de la charge

Normale

k5-k6

Importante avec chocs

J7

Importante Importante avec chocs

m5-m6 n6 p6

Normale Normale (mcanique ordinaire )

H7

H8

123

3- Lubrification des roulements3-1 Lubrification la graisse : Elle protge les roulements contre la corrosion, assure une certaine tanchit en sopposant lentre des impurets et permet un dmarrage doux. Graissage vie Graissage au montage

Graissage vie pour plusieurs annes: Le graissage est effectu au montage ou Ce mode de graissage convient pour des lors des rvisions dentretien. Un dispositif de appareils domestiques, des petits moteurs graissage est inutile. lectriques, etc.

Graissage par graisseur

On prvoit un dispositif de graissage. Il permet la graisse de dboucher de prfrence la partie infrieure du roulement. On prvoit un logement pour la graisse usage et la possibilit de lvacuer aprs plusieurs graissages.

Pour les roulements rouleaux coniques, larrive de la graisse se fait du ct du petit diamtre des galets. On assure ainsi une circulation automatique de la graisse, sous leffet de pompage, due aux surfaces coniques du roulements.

124

3-2 Lubrification lhuile : La lubrification lhuile est utilise dans les cas suivants : * vitesse trs leve; * paliers trs chargs; * temprature trs leve. Lubrification par bain dhuile Lubrification par projection dhuile

Pour viter un chauffement trop important Des organes mcaniques en mouvement des paliers, on limite le niveau dhuile au voi- se chargent dhuile par barbotage dans un sinage du centre de llment roulant le plus carter. Sous laction de la force centrifuge, bas lhuile est soit projete directement sur les roulements, soit recueillie dans un larmier qui amne lhuile aux roulements.

4- tanchit des roulements :Pour fonctionner correctement, les roulements doivent tre protgs des substances granuleuse dures (poussire, sable), de leau... Le dispositif d'tanchit empche la fuite du lubrifiant.

125

4-1 Principaux dispositifs dtanchit : a- Dispositifs sans frottement pour lubrification la graisse : Passage troit: Ltanchit est ralise par un faible jeu entre larbre et le couvercle. Plus le jeu est faible, meilleure est ltanchit.

Dispositif chicanes: La figure montre une disposition des chicanes de manire empcher la pntration deau ou dimpuret extrieure.

b- Dispositifs avec frottement pour lubrification la graisse ou lhuile : Joints lvres frottement radial : Exemple de montage dun joint lvres Joint lvres

126

Joints une seule lvre (Type A)

Joints deux lvres (Type AS)

Ils assurent une tanchit dans un seul sens par contact sur larbre.

Une direction dtanchit est importante

Ils assurent une tanchit dans un seul sens avec, en plus, une protection dite anti-poussire dans lautre sens.

Conditions de montage

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Systme : Tambour Moteur 1- Mise en situation :Le dessin densemble de la page suivante reprsente le tambour moteur dun convoyeur bande dune chaine de conditionnement de produit agricole.

2- Fonctionnement : (voir dessin densemble page suivante). Le mouvement de rotation de larbre moteur (8) est transmis la couronne denture intrieure (5) par lintermdiaire de la roue dente (21) et du pignon (25) qui sont encastrs sur larbre intermdiaire (27). La couronne dente (5), encastre sur le tambour (7) entrane celui-ci en rotation.

3- Travail demand :3-1 Etude cinmatique : En se rfrant au dessin densemble du tambour page suivante : a- Colorier les pices tournantes . b- Complter la formation des classes dquivalences et le graphe des liaisons. Classes dquivalences A = {2,3,4,5,7,13,29,BE30,31} B = {1,6,10,11,,,,,.... C = {8,,.... D = {26,27,,,, BE : Bague extrieure BI : Bague intrieure 128 B C A D Graphe des liaisons

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31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10