£1.1 : Fonctionnalités, architecture et structure d'un système pluritechnique]«Approche externe de l'analyse fonctionnelle: le CdCF/Approche interne de l'analyse fonctionnelle; le F/AST/Architecture fonctionnelle des chaînes d'information et d'énergie, frontières et flux- identifier une solution constructive réalisée et lui associer sa fonction technique

6E

JCT.2 : Représentation et schématisation]- proposer et justifier une solution constructive répondant à une modification du CdCf et la représenter par unmoyen de communication approprié- représenter tout ou partie du produit sous forme schématique;- identifier les différentes pièces constituant l'assemblage;- analyser morphologiquement les pièces et identifier les volumes élémentaires et les paramètres associés.représenter tout ou partie du produit à l'aide de l'outil informatique 3C).

\C1.3 : Motorisation, conversion d'énergie]Le principe de fonctionnement, de construction et de pilotage d'un moteur à courant continu devant fournir unevitesse variableLe principe de fonctionnement, de construction, de commande, de protection d'un moteur asynchroneLe principe de fonctionnement, de construction et de pilotage d'un actionneur linéaire devant fournir un effort

donné

|CI.4 : guidages et assemblages]- identifier les contacts entre pièces et la liaison réalisée- associer à chaque liaison les paramètres géométriques et les grandeurs de vitesse qui définissent lesmouvements permis;- définir les contraintes d'assemblage

|CI. 5 : Transmission de Puissance, transformation de mouvement]- analyser et déterminer les modes de fonctionnement, en déduire le sens de circulation du flux d'énergie;(puissances d'entrée et de sortie, rendement); E7- déterminer les grandeurs énergétiques des éléments fonctionnels de la chaîne d'énergie El, ES, E4- vérifier les caractéristiques fonctionnelles d'une solution constructive (cinématique, précision des guidages,efforts transmissibles, faisabilité d'assemblage) ;

CI.6 : Comportement statique et élastique des solides)- isoler un solide ou un ensemble de solides et justifier l'isolement proposé;- déterminer les actions mécaniques transmises, résultante et moment résultant, par : une résolution graphiquepour un solide ou un ensemble de solides isolé soumis à 2 ou 3 forces concourantes, .résolution analytique dans lecas de forces parallèles, .une résolution logicielle dans les cas plus complexes- identifier la sollicitation subie par un solide de type poutre.- reconnaître la réversibilité des éléments fonctionnels de la chaîne (transmission, conversion, alimentation); ET, EU

\Cl.7 : Comportement dynamique et énergétique d'un système]-déterminer les grandeurs cinématiques caractéristiques associées à la fonction réalisée (vitesse linéaire ou/etangulaire d'entrée et de sortie) ; EU, Eiz, E15, E17- appliquer le principe fondamental de la dynamique à l'élément réalisant la fonction mécanique étudiée: .définir etquantifier les efforts moteur et résistant, le moment d'inertie et l'accélération linéaire ou angulaire, en déduirela force ou le couple en accélération constante (application au calcul de l'effort au démarrage) ; E16, E17

.8 : Pilotage, contrôle et comportement d'un système pluritechniquej

CL.9 : Acquisition et conditionnement des informations]

JCT.10 : Traitement de l'information]

pi. 11 : Systèmes logique, traitement combinatoire et séquentiel) et alphanumériques]

Cl.12 : Communication et réseaux]

pl.l : Fonctionnalités, architecture et structure d'un système pluritechnique|Approche externe de l'analyse fonctionnelle: !e CdCFApproche interne de l'analyse fonctionnelle: le FASTArchitecture fonctionnelle des chaînes d'information et d'énergie, frontières et flux- identifier une solution constructive réalisée et lui associer sa fonction technique

Savoir lire une présentation d'un système CdcfComprendre

bête à corne

A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?

Dans quel but ?

Permettre au coiffeur decouper les cheveus de

manière uniformey

PieuvreLa fonction principale est toujours sur le trait qui traverse le systèmeLes autres traits correspondent à des fonctions de contrainte

FP1 Permettre de couper les cheveux

Cl Autoriser différentes hauteur de coupeC2 S'adapter à l'énergie électriqueC3 Respecter l'environnementC4 Plaire à l'utilisateurC5 Etre ergonomiqueC6 Respecter les normes de sécurité

un FASTSavoir faire le lien avec la pieuvre

Fonction principale fonction technique solution

Permettrede couper

FT1 Distribuer l'énergieélectrique

FT2 Convertir l'énergie enmouvement

ffi

FT3 Adapter le mouvemert

Irterrupteur ouvrant ou fermant lecircuit électrique

Electroaimant + drcut magnétique endeux, parties (une mobile, une fixe)

Moteur électrique à courant cortiru

Moteur électrique à courant alternatif

Transformer unmouvemert de rotationenunmouvemert de translation

Transformer unmouvemert de rotationen un mouvement de rotation

Transformer unmouvemert detranslation en unmouvement de rotation

FT4 Supporter lemécanisme

1

|

i

Liaison élastique entre le corps et lapartie mobile

Liaison en rotation entre le corps etImpartie mobile

Liaison en translation entre le corpset la partie mobile

Lame liée à la partie mobile plaquéesur contre lame foée sur le corps

Savoir schématiser un système

Refaire le schéma et mettre en place les éléments suivants : moteur, réducteur engrenage, pince, distributeurpneumatique, transformateur 24-12, capteur infra-rouge, vérin, automate, Microcontroleur, vis-écrou, contacteur, aircomprimé, poilie-courroie, transistor, moteur asynchrone, bouton, moteur pas à pas, roue-vis , énergie de puissance,énergie de commande 24V,.

Chaîne d'information

COMMUNIQUER

interface de sortie etde dialogue

Informationsissues

d'interfacesHomme/Machine

MotonsationAXE DESORTIE

TRANSMETTRE

Réducteur

DISTRIBUER

Carte et relaisde puissance

Chaîne d énergie

Paroisoie enposition finale

2 : Représentation et schématisation!- représenter tout ou partie du produit sous forme schématique;- identifier les différentes pièces constituant l'assemblage; classe d'équivalence

SCIE SAUTEUSE

1. A PrésentationCi-dessous le dessin d'ensemble d'une scie sauteuse, venant s'adapter sur une perceuse sans mandrin . L'entraîneur 15transmet le mouvement de rotation de l'arbre moteur 16 au plateau 6. Par l'intermédiaire du maneton 7, le coulisseau 8 etla tête de guide 9 sont entraînés en mouvement de translation alternative. La lame est en liaison encastrement avec leguide porte-lame 11 par l'intermédiaire de la goupille 10.

2. B dessin d'ensemble

3.Fro. 1.18

4. C Classes d'équivalenceA partir du dessin d'ensemble et de sa nomenclature, retrouvez et coloriez (page suivante) les différentes classesd'équivalence. Répertoriez les pièces par classe d'équivalence.

:{îi, 10,11,11,1 ?>\. D tableau des liaisons

Complétez le tableau de liaison pour chaque couple en cherchant dans un premier temps lessurfaces de contact et les mouvements possibles puis dans un deuxième temps en déduisant laliaison (notez son nom et son symbole normalisé dans le plan de la coupe AA).

5.1. Surfaces en contact

Classes d'équivalence >T C.

0

've

-^viaxix^eWt

UXJtJtl*?

Lie isons entre classes (notez son nom et son symbole normalisé orienté dons le plan de la coupe AA)

(L I) " /"Classes d'équivalence " <-CUM-* O LvaXwecuA. (— îcMllt&4

^w>t / r*

r<•" - DPtiJ6y[<.

Oto"^) i

•i 1*

6. E Graphe des liaisonsEtablir le graphe des liaisons entre les différentes ensembles cinématiquement équivalents.

7. F Schéma cinématiqueEtablissez le schéma cinématique en respectant l'orientation de la coupe AA puis SB puis en perspective.

- proposer et justifier une solution constructive répondant à une modification du CdCf et la représenter par unmoyen de communication approprié

Soit une poulie portée par un axe. Le pivot est réalisé par deux coussinets. On veut lesremplacer par deux roulements. Dessine la nouvelle solution en utilisant des épaulements,circlips et entretoise.

>- analyser morphologiquement les pièces et identifier les volumes élémentaires et les paramètres associés.Arbre de création d'une pièce

8. CONCEPTION liaison fixe réglableDessinez une solution technologique réalisant une liaison fixe réglable par adhérence d'un axe sur un châssis.

-représenter tout ou partie du produit à l'aide de l'outil informatique 3D. QQO SW/ 6M I

SE

6AA

|CI.3 : Motorisation, conversion d'énergie)Le principe de fonctionnement, de construction et de pilotage d'un moteur à courant continu devant fournir unevitesse variableLe principe de fonctionnement, de construction, de commande, de protection d'un moteur asynchroneLe principe de fonctionnement, de construction et de pilotage d'un actionneur linéaire devant fournir un effortdonné

CIA : guidages et assemblages]- identifier les contacts entre pièces et la liaison réalisée- associer à chaque liaison les paramètres géométriques et les grandeurs de vitesse qui définissent lesmouvements permis;- définir les contraintes d'assemblage

Mise en situation •

Le mécanisme, que vous allez étudier aujourd'hui, est une des deux transmissions de l'aspirateur autonome « TRILOBIT».Le moteur électrique actionne une roue par l'intermédiaire d'un réducteur plan, (voir la perspective et l'éclaté ci-dessousde la transmission)

Cartersupérieur

lere partie - réalisation de l'assemblage des deux demi-carters etdu moteur sur le carter.

1.1 - Etude de la liaison fixe carter inférieur / carter supérieur :

repérer par coloriage sur les trois dessins ci-dessous :

4|H '̂ 'es sut"fQces fonctionnelles assurant la mise en position des deux carters.En bleu, les surfaces fonctionnelles intervenant dans le Maintien en position des deux carters.

Indiquer, par un repérage sur la représentation des carters en coupe partielle ci-dessous, le nombre et le typed'éléments assurant le maintien en position.

Représentation des carters encoupe partielle

1.2 - Etude de la liaison fixe moteur / carter :

Afin de préparer, sur modeleur volumique, l'assemblage du moteur et du carter, on demande :

- Colorier, dans le tableau ci-dessous, les surfaces fonctionnelles intervenant dans laliaison fixe moteur / carter.

1. MBHBfc, la Mise en position radiale2. en vert, la Mise en position axiale3. en bleu, le Maintien en position

- Définir, dans le tableau ci-dessous, les contraintes d'assemblage nécessaires entre lessurfaces du carter et celles du moteur.

2?re •' Analse des liaisons f/ la transmission de

Coloriage des surfaces fonctionnelles Contraintes d'assemblage

g

Ii

od

t)^

puissance.

Roue Réducteur Moteur

On se propose d'étudier comment le concepteur a choisi de transmettre la puissance du moteur à la roue de sortie.

Le schéma bloc de la chaine cinématique est représentée ci-dessous :

1.1.1.1. Données : Ce < Cs

Moteur RéducteurCs,ws

Roue

Colorier, pour les liaisons du paragraphe 2.1 au 2.5, les surfaces assurant,lorsque qu'elles existent :

1. «•••p, la mise en position radiale

2. en vert, la mise en position axiale

2.1 - Etude de la liaison fixe « roue 1 » / rotor

Roue 1

Rotor

Liaison roue9/axe

Liaison axe

Liaison moyeu/jante

Liaison

Le maintien en position est

assuré par emmanchement en

force.

Indiquer, parmi les trois

ajustements proposés ci-

dessous, celui qui correspondrait

à la solution.

2.2 - Etude de la liaison fixe « roue9 » / axe moyeu

Roue

Axe moyeu

Indiquer pourquoi le diamètre del'axe moyeu ci-contre (sortieréducteur) est plus grand que lediamètre de l'axe du rotor(entrée réducteur) représentéen 2.1

A A V ~5 A.c-fJ cki

£ ̂

« XojÀy un* -V

- f tude de la liaison fixe axe moyeu / moyeu

012 ;Longueur 8Le maintien en position est assurépar emmanchement en force.Proposer deux autres solutionsqu'aurait pu choisir le concepteur.

4

Moyeu c

Continuer le coloriage des surfaces assurant la mise en position radiale et la mise en position axiale.

2.4 - Etude de la liaison fixe moyeu /jante

RivetsIndiquer, en entourant la bonneréponse, quels sont lescaractères de la liaison.

partielle

permanente (aémontable j

élastique

adhérence

indirecte

|CI. 5 : Transmission de Puissance, transformation de mouvement!

- analyser et déterminer les modes de fonctionnement, en déduire le sens de circulation du flux d'énergie;(puissances d'entrée et de sortie, rendement); E7- déterminer les grandeurs énergétiques des éléments fonctionnels de la chaîne d'énergie El, E3, E4- vérifier les caractéristiques fonctionnelles d'une solution constructive (cinématique, précision des guidages,efforts transmissibles, faisabilité d'assemblage) ;

chaîne cinématique du pilote automatique :JJ

Poulie - Courroierapport de réduction : r = 20/72

Vis à billepas : p = 3 mm

Analytique

Pel = 5W

Rq :on note r|pcv le rendement du système poulie - courroie - vis à billes - guidage et r\ le rendement du moteur.

Complète la chaine d'énergie ci-dessous allant de la batterie jusqu'au gouvernail: type d'énergie, effort, vitesse,Puissance. On étudiera le gouvernail apprès.

?-5vi/F=20N

«*% ^4o - 3 >1

Y-^

xP ï'OW^fj \fd gouvernail

Calculs avec tous les rendements égaux à 0.7Pel = 5W

--£~o$Xv.

CI.6 : Comportement statique et élastique des solides]

ifier l'isolement proposé;

Soient 3 la vis à bille, 2 la barre, 1 le gouvernail et 0 le bateau.Isole la barre et effectue un bilan des actions mécaniques

Données : Fewi = 15NBut déterminer l'action de la barre 2 sur 1

BAM :-k-

fb

^

t ci pO-t c kide

3 c^

- déterminer les actions mécaniques transmises, résultante et moment résultant, par : une résolution graphiquepour un solide ou un ensemble de solides isolé soumis à 2 ou 3 forces concourantes,

Question : déterminer F2/1Enoncé théorème

ûo<

Résolution graphique avec Feau/1 =15N

.résolution analytique dans le cas de forces parallèles.

Le gouvernail est vertical, la barre et la force horizontales. Feau/1 =15N, dans le plan x,y

tT ^ ~*r6 - XA *

Y ""*^ ~m~' Jft Û, •'t.

_ i r ^

Ecrire le PFS

Résoudre analytiquement pour déterminer les actions en A et S

Feau/1<

-a

B

r _ _TC -

frottement iLa roue libre tourne donc on ne tient pas compte des frottements . la roue bloquée retient le chariot grâce à uneforce tangentielle au contact due au frottementDétermine graphiquement le coefficient de frottementf minimum en B pour que le chariot ne glisse pasPour résoudre le problème : trouver le point de concourrance entre 2 forces dont on connaît la direction puisdessiner la direction de la 3eme force, faire le dynamique des foces et avec une mesucéon peut déterminer f

\U ^ P4f.-ii<} *

—> p- -i 1j - 1/1 -7L L t '^^^^ A^, et-

identifier la sollicitation subie par un solide de type poutre.

Voir cours rdmCompléter le torseur de cohésion suivant en mettant les sollicitations au bon endroit

f ., ,/V) (̂ -»>

«^t-Jt*!^

nentation);reconnaître la réversibilité des éléments fonctionnels de la chaîne (transmission, conversion

2 systèmes peuvent être irréversibles en méca : le système vis-écrou et le système roue-visFois en un schéma

|CI.7 : Comportement dynamique et énergétique d'un système|-déterminer les grandeurs cinématiques caractéristiques associées à la fonction réalisée (vitesse linéaire ou/etangulaire d'entrée et de sortie) ;

Connaissant Vcl/0 = 30cm/sDéterminer :- mouvement de 1/0 —sç>- direction de VA1/0- graphiquement VA 1/0

6

tl/ecttA ixt '(

V

Soit le système suivantSoit wl/0 = lOrd/sDistance AB = 20mm

DétermineMouvement de 1/0VBl/0 —Mouvement de 3/0Direction de vc3/0

Démontre que VBl/0 = VB2/0Démontre que VC2/0 = VC3/0

Par equiprojectivite déterminer\VC3/0

VA - ty, +%^ ̂ V> V ^>

^-/ -v*(O" V 1 / . CCM6Vo-Vc3/o UM V,

/-

viP'

2A

D

Vx - ^ro-_/<^3A ' />/•

BRAS MANIPULATEUR

Un bras de robot se déplace en translation lors de la saisie d'un objet.Le bras met 5 secondes pour arriver en position de saisie avec une vitesse nulle à l'arrivée.Vous disposez ci-dessous des graphes de vitesses et d'accélération incomplets.Votre travail consiste à compléter ces deux graphes et à indiquer la course totale effectuée par le bras, ceci à l'aided'une étude analytique.

Pour chaque phase, vous indiquerez les conditions initiales (CI), les équations du mouvements en fonction du temps(x(t) v(t) a(t)), les conditions finales (CF)

Sraphe des vitesses

vft)

3

6raphe des accélérations

aft)

'• Z

Course totale du bras :

ex

U -

- 2.^

P-

- 3 3

X

- appliquer le principe fondamental de la dynamique à l'élément réalisant la fonction mécanique étudiée: .définir etquantifier les efforts moteur et résistant, le moment d'inertie et l'accélération linéaire ou angulaire, en déduirela force ou le couple en accélération constante (application au calcul de l'effort au démarrage) '. E16, E17

PFD en translationEnoncer le pfd en translation :

Un vérin horizontal porte en bout une masse de 20kg. Son bras accélère de 2 m/s2 en sortant.

Quelle est la force nécessaire a exercer par la pression ?Si le diamètre du piston est de 5cm, déterminer la pression

o~ F -1̂ _ —-^ -7 r'» *- <••>

PFD en rotationEnoncer le PFD en rotation

Un moteur dont le rotor a une masse de 1kg atteint sa vitesse de 3000tr/mn en 3s .Déterminer le couple moteur au démarrage

Donnée Taxe = mra/2 ^ £ ^i ~ \O CIM ~_"^> ÏL ~ O~~ /

t;\l

s> •>

(^ T ̂ c:̂ ( ru,^ ' ~ <