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Cahier Meca 4 ST Part 1/2

Cahier de cours de génie mécanique pour les élèves de la quatrième année Année Scolaire 2018/2019 - Partie 1/2

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Prenom : ………………...….
Classe : ………………...…….
A.S : … 2018 … / … 2019…
SOMMAIRE
Chap. Titre Page
 Annexe 1 : Les ajustements (tolérances dimensionnelles)
01 Analyse fonctionnelle interne d’un produit …..………………………………………..………….. 1
 Série 01 - Unité de bouchonnage de flacons ……………………………….………………………… (2)
02 Cotation fonctionnelle : Chaîne simple ………...………………………………………..………….. 10
03 Guidage en rotation : Roulements à contact radial …..……………………………….……….. 13
 Série 02 – Mécanisme d’entraînement d’une poulie ……………..……….………………………… (17)
04 Représentation d’un produit fini : Coupes & Sections …..……………..………..………….. 23
05 Fonction Assemblage : Liaison encastrement démontable …..…………….……..………….. 32
06 Cotation fonctionnelle : Chaîne unilimite ………...……………………………………..………….. 34
07 Flexion plane simple : Poutre soumise a des charges localisées …..….…….………….. 38
08 Les accouplements …..…………………………………………………………………………..………….. 43
 Série 03 – Mécanisme d’entraînement d’un tambour …………..……….………………………… (51)
09 Les embrayages …..………………………….…………………………………………………..………….. 56
10 Les freinss …..………………………….………..………………………………………………..………….. 63
11 Flexion plane simple : Poutre encastrée en une extrémité …..….……………..………….. 66
 Série 04 – Mécanisme d’entraînement à réducteur frein …………..…………………………… (70)
LES AJUSTEMENTS - TOLERANCES DIMENSIONNELLES
I. AJUSTEMENTS A CONNAITRE:
 H7f7 ▷ Montage tournant ………..………… Rotation possible, assez bon centrage
 H7g6 ▷ Montage glissant ………......……… Glissement possible, avec une très bonne précision de guidage
 H7h6 ▷ Montage glissant juste ……...…… Mouvement difficile, bon centrage
 H7j6 ▷ Montage légèrement dur ……….… Pas de mouvement possible, très bon centrage
 H7m6 ▷ Montage bloqué …..……......……… Ajustement théoriquement incertain, mais qui, en pratique, se
révélera modérément serré (se monte au maillet)
 H7p6 ▷ Montage à la presse …….…….… Ajustement suffisamment serré pour transmettre des efforts
(se monte à la presse)
II. GUIDAGE EN ROTATION :
INTERIEUR EXTERIEUR RUGOSITE
MONTAGE DIRECT ∅..… H7g6
COUSSINETS ∅..… H7f7 ∅..… H7m6
ROULEMENT
BC
ARBRE TOURNANT ∅..… k6 ∅..… H7
MOYEU TOURNANT ∅..… h6 ∅..… M7
ROULEMENT
BT & KB
ARBRE TOURNANT
montage en X ∅..… m6 ∅..… H7
MOYEU TOURNANT
montage en O ∅..… h6 ∅..… N7
JOINT D’ETANCHEITE ∅..… h11 ∅..… H8
GOUPILLES CYLINDRIQUES ∅..… H7m6 serrage ∅..… F7m6 jeu
Ra0,8
Ra0,3
Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 1
01
ANALYSE FONCTIONNELLE
INTERNE D’UN PRODUIT
I. INTRODUCTION :
L’analyse fonctionnelle est une approche scientifique qui raisonne en terme de fonctions devant être assurées
par un produit, elle consiste à recenser, caractériser, hiérarchiser les fonctions d’un système.
L'analyse fonctionnelle n'est pas une fin en soi, mais une étape dans le processus de conception d'un produit
ou d'un système.
■ Analyse fonctionnelle externe d’unproduit :
Ce type d’analyse permet l’élaboration du cahier des charges fonctionnel (C.d.C.F) du produit.
■ Analyse fonctionnelle interne d’unproduit :
Ce type d’analyse consiste à rechercher pour chaque fonction de service, les fonctions techniques
correspondantes, et choisir pour chacune les solutions constructives optimales permettant d’atteindre les
performances attendues pour le respect du C.d.C.F.
■ Diagramme FAST :
C’est l’outil permettant de visualiser l’enchaînement des fonctions et l’élaboration des solutions.
F.A.S.T. signifie : Function Analysis System Technic (Technique d’Analyse Fonctionnelle et Systématique).
fonctions
de service
fonctions
techniques
besoin produit
Analyse fonctionnelle
extene
Analyse fonctionnelle
intene
FT1
Divergence en ET
FT11
FT12
Fonctiondeservice
FT2
FT21
FT22
Divergence en OU
Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 2
SERIE 1 : REDUCTEUR DE VITESSES
A. Dossier Technique
1. Présentation du système :
Le système à étudier est un réducteur de vitesses ; l’arbre d’entrée du réducteur (4) est lié à l’arbre (1)
d’un moteur via una accouplement rigide qui tourne à une vitesse 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛
2. Dessind’ensemble :
Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 3
3.Nomenclature :
16 1 Bâti 32 1 Anneau élastique pour arbre
15 2 Courroie trapézoïdale 31 1 Anneau élastique pour alésage
14 1 Anneau élastique pour arbre 30 2 Roulement type BT
13 1 Clavette 29 1 Arbre de sortie 𝑁 = 360 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛
12 1 Arbre intermédiaire 28 1 Roue dentée
11 1 Poulie réceptrice 𝑑 = 96 𝑚𝑚 27 1 Vis H
10 1 Poulie motrice 𝑑 = 72 𝑚𝑚 26 1 Rondelle plate
9 1 Rondelle d’appui 25 1 Pignon 𝑍 = 18 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠
8 1 Vis H 24 1 Clavette parallèle
7 1 Clavette 23 1 Bâti
6 2 Bague 22 1 Joint
5 1 Roulement 21 1 Bague
4 1 Arbre d’entrée 20 1 Bâti
3 2 Vis de pression 19 1 Support
2 1 Manchon 18 1 Roulement
1 1 Arbre moteur 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 17 1 Joint d’étanchéité
Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation
B. Dossier Réponses
1. Analyse fonctionnelle :
a/ Compléter la chaîne de mouvement en partant du moteur Mt1 jusqu’à l’arbre de sortie (29)
Mt1 01 …
…
………..……...….
…
………..……...….
…
………..……...….
…
………..……...….
…
29
………..……...….
Courroies
( ..… )
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( …. , …. )

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  • 1. Nom : ……………………..… Prenom : ………………...…. Classe : ………………...……. A.S : … 2018 … / … 2019…
  • 2. SOMMAIRE Chap. Titre Page  Annexe 1 : Les ajustements (tolérances dimensionnelles) 01 Analyse fonctionnelle interne d’un produit …..………………………………………..………….. 1  Série 01 - Unité de bouchonnage de flacons ……………………………….………………………… (2) 02 Cotation fonctionnelle : Chaîne simple ………...………………………………………..………….. 10 03 Guidage en rotation : Roulements à contact radial …..……………………………….……….. 13  Série 02 – Mécanisme d’entraînement d’une poulie ……………..……….………………………… (17) 04 Représentation d’un produit fini : Coupes & Sections …..……………..………..………….. 23 05 Fonction Assemblage : Liaison encastrement démontable …..…………….……..………….. 32 06 Cotation fonctionnelle : Chaîne unilimite ………...……………………………………..………….. 34 07 Flexion plane simple : Poutre soumise a des charges localisées …..….…….………….. 38 08 Les accouplements …..…………………………………………………………………………..………….. 43  Série 03 – Mécanisme d’entraînement d’un tambour …………..……….………………………… (51) 09 Les embrayages …..………………………….…………………………………………………..………….. 56 10 Les freinss …..………………………….………..………………………………………………..………….. 63 11 Flexion plane simple : Poutre encastrée en une extrémité …..….……………..………….. 66  Série 04 – Mécanisme d’entraînement à réducteur frein …………..…………………………… (70)
  • 3. LES AJUSTEMENTS - TOLERANCES DIMENSIONNELLES I. AJUSTEMENTS A CONNAITRE:  H7f7 ▷ Montage tournant ………..………… Rotation possible, assez bon centrage  H7g6 ▷ Montage glissant ………......……… Glissement possible, avec une très bonne précision de guidage  H7h6 ▷ Montage glissant juste ……...…… Mouvement difficile, bon centrage  H7j6 ▷ Montage légèrement dur ……….… Pas de mouvement possible, très bon centrage  H7m6 ▷ Montage bloqué …..……......……… Ajustement théoriquement incertain, mais qui, en pratique, se révélera modérément serré (se monte au maillet)  H7p6 ▷ Montage à la presse …….…….… Ajustement suffisamment serré pour transmettre des efforts (se monte à la presse) II. GUIDAGE EN ROTATION : INTERIEUR EXTERIEUR RUGOSITE MONTAGE DIRECT ∅..… H7g6 COUSSINETS ∅..… H7f7 ∅..… H7m6 ROULEMENT BC ARBRE TOURNANT ∅..… k6 ∅..… H7 MOYEU TOURNANT ∅..… h6 ∅..… M7 ROULEMENT BT & KB ARBRE TOURNANT montage en X ∅..… m6 ∅..… H7 MOYEU TOURNANT montage en O ∅..… h6 ∅..… N7 JOINT D’ETANCHEITE ∅..… h11 ∅..… H8 GOUPILLES CYLINDRIQUES ∅..… H7m6 serrage ∅..… F7m6 jeu Ra0,8 Ra0,3
  • 4. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 1 01 ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE D’UN PRODUIT I. INTRODUCTION : L’analyse fonctionnelle est une approche scientifique qui raisonne en terme de fonctions devant être assurées par un produit, elle consiste à recenser, caractériser, hiérarchiser les fonctions d’un système. L'analyse fonctionnelle n'est pas une fin en soi, mais une étape dans le processus de conception d'un produit ou d'un système. ■ Analyse fonctionnelle externe d’unproduit : Ce type d’analyse permet l’élaboration du cahier des charges fonctionnel (C.d.C.F) du produit. ■ Analyse fonctionnelle interne d’unproduit : Ce type d’analyse consiste à rechercher pour chaque fonction de service, les fonctions techniques correspondantes, et choisir pour chacune les solutions constructives optimales permettant d’atteindre les performances attendues pour le respect du C.d.C.F. ■ Diagramme FAST : C’est l’outil permettant de visualiser l’enchaînement des fonctions et l’élaboration des solutions. F.A.S.T. signifie : Function Analysis System Technic (Technique d’Analyse Fonctionnelle et Systématique). fonctions de service fonctions techniques besoin produit Analyse fonctionnelle extene Analyse fonctionnelle intene FT1 Divergence en ET FT11 FT12 Fonctiondeservice FT2 FT21 FT22 Divergence en OU
  • 5. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 2 SERIE 1 : REDUCTEUR DE VITESSES A. Dossier Technique 1. Présentation du système : Le système à étudier est un réducteur de vitesses ; l’arbre d’entrée du réducteur (4) est lié à l’arbre (1) d’un moteur via una accouplement rigide qui tourne à une vitesse 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 2. Dessind’ensemble :
  • 6. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 3 3.Nomenclature : 16 1 Bâti 32 1 Anneau élastique pour arbre 15 2 Courroie trapézoïdale 31 1 Anneau élastique pour alésage 14 1 Anneau élastique pour arbre 30 2 Roulement type BT 13 1 Clavette 29 1 Arbre de sortie 𝑁 = 360 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 12 1 Arbre intermédiaire 28 1 Roue dentée 11 1 Poulie réceptrice 𝑑 = 96 𝑚𝑚 27 1 Vis H 10 1 Poulie motrice 𝑑 = 72 𝑚𝑚 26 1 Rondelle plate 9 1 Rondelle d’appui 25 1 Pignon 𝑍 = 18 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑠 8 1 Vis H 24 1 Clavette parallèle 7 1 Clavette 23 1 Bâti 6 2 Bague 22 1 Joint 5 1 Roulement 21 1 Bague 4 1 Arbre d’entrée 20 1 Bâti 3 2 Vis de pression 19 1 Support 2 1 Manchon 18 1 Roulement 1 1 Arbre moteur 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 17 1 Joint d’étanchéité Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation B. Dossier Réponses 1. Analyse fonctionnelle : a/ Compléter la chaîne de mouvement en partant du moteur Mt1 jusqu’à l’arbre de sortie (29) Mt1 01 … … ………..……...…. … ………..……...…. … ………..……...…. … ………..……...…. … 29 ………..……...…. Courroies ( ..… ) Engrenage ( …. , …. )
  • 7. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 4 En se référant au dessin d’ensemble du réducteur. b/ Compléter le diagramme F.A.S.T partiel ci-dessous relatif à la fonction technique FT1 en inscrivant les fonctions techniques et les composants manquants. c/ Donner l’utilité des pièces suivantes : ■ Vis (03) ► …………………..…………………………………………………………….……………….…… ■ Joint (22) ► ……………………………...……………….………………………………….……………….…… ■ Joint (17) ► ……………………………...……………….………………………………….……………….…… ………………………………… ………………………………… Lier la poulie (10) à l’arbre (04) ………………………… ………………………… Clavette (07) FT…… FT…… ………………………… ………………………… FT…… Guider en rotation l’arbre intermédiaire (12) ………………………………… ………………………………… FT…… Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (1) vers l’arbre de sortie (29)FT1 Transmettre le mvt de rotation de l’arbre d’entrée (04) à l’arbre intermédiaire (12) ………………………………… ………………………………… FT…… ……………………………………………………………………. …………………………………………………………….……… Roulement à deux rangées de billes (05) FT…… Transmettre le mvt de rotation de l’arbre intermédiaire (12) à l’arbre de sortie (29) ………………………………… ………………………………… FT…… ………………………………… ………………………………… Lier la roue (28) à l’arbre (29) Lier en translation (28) à (29) ……………………………… ……………………………… FT…… FT…… ………………………… ………………………… FT…… ……………………………………………………………….…… …………………………………………………………….……… Moteur électrique Mt1FT…… ………………………………… ………………………………… Lier la poulie (11) à l’arbre (12) Lier en translation (11) à (12) ……………………………… ……………………………… FT…… FT…… ………………………… ………………………… FT…… Guider en rotation l’arbre de sortie (29) ………………………………… …………………………………FT……
  • 8. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 5 2. Schéma cinématique : a/ Terminer les classes d'équivalences suivantes: A= {16, .…………………………………………………………………………….....…………………… B= {04, .……………………………………………………………………………...…………….……… C= {12, .………………………………………….……………………………….…...…………..………… D= {29, .………………………………………………………………..……………...…………………… b/ Terminer le graphe des liaisons du système : c/ Compléter le schéma cinématique du mécanisme du réducteur : A CB D Moteur …… FT…… FT…… FT…… … …
  • 9. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 6 3. Calcul de transmission : Le but de cette partie est spécifier les caractéristiques du réducteur. a/ Etude de la transmission par poulies et courroies : a. 1/ Quel est le type des courroies (15)  …………………………………………..………………….……..……… a. 2/ Justifier le choix d’utiliser plusieurs (deux) courroies  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. a. 3/ Calculer 𝒓 𝟏 : le rapport de transmission entre l’arbre d’entrée (4) et l’arbre intermédiaire (12)  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. b. On admet une vitesse de rotation de l’arbre de sortie 𝑁 = 360 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 : b. 1/ Calculer 𝒓 𝒈 : le rapport global de transmission du réducteur  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. b. 2/ En déduire 𝒁 𝟐𝟖 : le nombre de dents de la roue (28)  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. c. Calcul des puissances : c. 1/ Calculer 𝜼 𝒈 : le rendement global du réducteur  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. c. 2/ En déduire 𝑪 𝟐𝟗 : le couple transmissible par l’arbre de sortie (29) du réducteur  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. Moteur Cm = 10 N.m Accouplement Arbre (29) Poulies / Courroies (10 – 11 / 15) η1=0,85 Engrenages (25 / 28) η2=0,92
  • 10. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 7 4. Cotation fonctionnelle : a. Justifier la présence de la condition JA  ……………………………………………..………………….……..… ………………………….……..………………………..………………………………….………………………………..………. b. Tracer les chaînes de cotes relatives aux conditions JA et JB c. Installer sur le dessin ci-dessus la condition : JC  Réserve de taraudage permettant le serrage du pignon (25) d. Mettre en place sur le dessin de définition de l’arbre (12) les cotes fonctionnelles, les tolérances géométriques et la rugosité des portées du roulement (18) et du joint (17).
  • 11. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 8 5. Etude de conception: On désire modifier la conception de l’élément de liaison (accouplement rigide) qui assure la transmission de puissance entre l’arbre moteur (1) et l’arbre (4). a. Compléter le dessin du manchon (2) et des arbres (1) et (4) en utilisant deux goupilles élastiques. On désire modifier la solution guidage en rotation de l’arbre de sortie (29). b. Compléter le montage des roulements (R1), (R2) et indiquer les tolérances nécessaires au montage. c. Compléter la liaison encastrement de la roue (32) sur l’arbre (33) en utilisant une clavette parallèle, une vis à tête hexagonale munie d’une rondelle plate.
  • 12. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 9 6. Représentation graphique : On donne le dessin du manchon (2) par la vue de face complète (voir la perspective en bas). a. On demande d’effectuer (à l’échelle du dessin) au crayon et aux instruments de dessin - la vue de droite en coupe A-A. - la section sortie A-A
  • 13. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 10 02 COTATION FONCTIONNELLE - CHAINE SIMPLE - I. RAPPEL : ■ Ecriture vectorielle : 𝐽𝑒𝑢⃗ = ∑ 𝑣𝑒𝑐𝑡𝑒𝑢𝑟𝑠⃗ (𝑡𝑜𝑢𝑡𝑒𝑠 𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑛𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒𝑠) ■ Ecriture algébrique : 𝐽𝑒𝑢 = ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 (𝑚ê𝑚𝑒 𝑠𝑒𝑛𝑠) − ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 (𝑠𝑒𝑛𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝐽𝑒𝑢 𝑚𝑎𝑥 = ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑚𝑎𝑥 (𝑚ê𝑚𝑒 𝑠𝑒𝑛𝑠) − ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑚𝑖𝑛 (𝑠𝑒𝑛𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑖𝑟𝑒) 𝐽𝑒𝑢 𝑚𝑖𝑛 = ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑚𝑖𝑛 (𝑚ê𝑚𝑒 𝑠𝑒𝑛𝑠) − ∑ 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑚𝑎𝑥 (𝑠𝑒𝑛𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑖𝑟𝑒) ■ Intervalle de tolérance : 𝐼𝑇. 𝐽𝑒𝑢 = ∑ 𝐼𝑇 (𝑡𝑜𝑢𝑡𝑒𝑠 𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑡𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑛𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑛𝑒𝑙𝑙𝑒𝑠) II. EXERCICES D’APPLICATION : ■ Exercice 1 : Butée de serrage Justifier la présence de la condition Ja  Ja  ………………………………………………………………………………………………………………………… Compléter la chaîne de cote installant la condition Ja
  • 14. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 11 Sachant que : 𝑎 = 8± . ; 𝑎 = 10± . ; 𝑎 = 22 . . Calculer la condition Ja : …………………………..……………………………………... ………..………………………………………………………… …………………………..……………………………………... ………..………………………………………………………… …………………………..……………………………………... ………..…………………………………………………………  Ja = ……………………… Vérifier le résultat obtenu : …………………………..……………………………………... ………..………………………………………………………… …………………………..……………………………………... ………..………………………………………………………… ■ Exercice 2 : Assemblage par vis ▪ Justifier la présence des conditions : Ja  …………..….…………….………. …………….…………….……….………… Jb  …………..….……….……………. …………….…………….……….………… ▪ Tracer les chaines de cotes relatives aux conditions Ja et Jb ■ Exercice 3 : Ajustement sur cône d’appui ▪ Justifier la présence de la condition : J  …………..….…………….………. …………….…………….……….………… …………….…………….……….………… …………….…………….……….………… ▪ Tracer la chaine de cotes relative à la condition J
  • 15. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 12 ■ Exercice 4 : Mécanisme de déplacement horizontal (BAC 2013 – Session de rattrapage) Tracer la chaîne de cotes relative à la condition A ■ Exercice 5 : Justifier la présence de la condition C  ……………………………………………..………………….……..… ………………………….……..………………………..………………………………….………………………………..………. Tracer la chaîne de cotes relatives à la condition C
  • 16. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 13 03 GUIDAGE EN ROTATION - ROULEMENTS A CONTACT RADIAL - I. RAPPEL : ■ Guidage par roulements : Immobilisation des bagues Principe ………………… ………………… ………………… ……………………… Principe ………………… ………………… ………………… ……………………… Cas 1 : Montage arbre tournant * Les bagues intérieures sont arrêtées en translation par …… obstacles Tolérance de l’arbre : ………….…… * Les bagues extérieures sont arrêtées en translation par …… obstacles : …………………...… Tolérance de l’alésage ………….……  Cas 2 : moyeu tournant * Les bagues intérieures sont arrêtées en translation par …… obstacles : …………………...… Tolérance de l’arbre : ………….…… * Les bagues extérieures arrêtées en translation par …… obstacles : …………………...… Tolérance de l’alésage ………….……
  • 17. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 14 II. EXERCICES D’APPLICATION : ■ Exercice 1 : Mécanisme d’entraînement d’une vis d’alimentation (BAC 2014 – Rattrapage) On vous donne la solution initiale (extraite du dossier technique) pour le guidage en rotation d’un pignon arbré (37) avec deux roulements type BC (14) et (14’) Interpréter cette solution  …………………………….…..…………… …………..………………..……….……..… ………………………………….……..…… …………………………….…..…………… …………..………………..……….……..… ………………………………….……..…… ………………………………….……..…… Pour remédier au problème de montage de l’anneau élastique (36), on se propose de modifier la solution qui assure le montage des roulements (14) et (14’) en remplaçant l’anneau élastique par un écrou à encoches et une rondelle frein. - Représenter la nouvelle solution à l’échelle du dessin. - Indiquer les tolérances des portées des roulements.
  • 18. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 15 ■ Exercice 2 : Montage arbre tournant Le constructeur se propose de modifier la liaison pivot de l’arbre intermédiaire (6) par rapport au carter (1) en remplaçant le roulement à deux rangées de billes à contact oblique (17) par deux roulements à une rangée de billes à contact radial (R1) et (R2) ainsi que la liaison encastrement de la roue dentée (7) avec l’arbre (6). - Montage des roulements : Compléter le montage des roulements (R1) et (R2) ; Indiquer les tolérances de montage des roulements. - Montage de la roue dentée : Compléter la liaison encastrement de la roue (7) sur l’arbre (6). Cette liaison sera assurée par l’association d’une clavette parallèle qui réalisera l’arrêt en rotation et d’une vis à tête hexagonale munie d’une rondelle plate qui réalisera l’arrêt en translation.
  • 19. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 16 ■ Exercice 3 : Montage moyeu tournant Le moyeu (9) « tournant » est guidé en rotation par rapport à l’arbre (4) « fixe » à l’aide de deux roulements de type BC (7). Pour l’arrêt en translation des bagues intérieure on utilise un anneau élastique (circlips) et un épaulement fixe, mettre en place ces éléments. Compléter la représentation des couvercles (6) et (12) et le moyeu (9). Mettre sur le dessin d’ensemble ci-dessous, les ajustements nécessaires à ce montage III. ETANCHEITE (JOINTS A LEVRES): ■ Représentation générale Le contour exact du joint est représenté par un rectangle. La croix centrale, peut être complétée par une flèche indiquant l’étanchéité principale assurée. ■ Représentation particulière Joint à une seule lèvre Joint à deux lèvres ou ou Symbole Rep. réelle Symbole Rep. réelle
  • 20. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 17 SERIE 2 : MECANISME D’ENTRAINEMENT D’UNE POULIE A. Dossier Technique 1. Dessind’ensemble :
  • 21. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 18 2. Nomenclature : 21 1 Vis CHc -- - 20 1 Anneau élastique 41 1 Goupille élastique 19 1 Bague 40 1 Bouchon 18 1 Carter 39 1 Bouchon 17 1 Pignon arbré 38 1 Anneau élastique 16 1 Bague 37 2 coussinet 15 1 Clavette // 36 1 Boitier 14 1 Rondelle plate 35 1 Goupille de positionnement 13 1 Ecrou H 34 - Cale de réglage 12 1 Poulie 33 - Cale de réglage 11 1 Couvercle 32 1 Couvercle 10 1 Joint à lèvre 31 1 Roue conique 9 6 Vis CHc 30 1 Anneau élastique 8 1 Arbre de sortie 29 1 Pignon conique 7 2 Roulement de type BC 28 1 Arbre intermédiaire 6 1 Bague 27 1 Bague 5 1 Pignon 26 1 Roulements BC 4 1 Clavette 25 1 Anneau élastique 3 6 Tirant 24 1 Roue dentée 2 1 Bâti 23 2 Roulement BC 1 1 Arbre moteur 22 1 Rondelle d’appui Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation B. Dossier Réponses 1. Analyse fonctionnelle a/ En se référant au dossier technique, compléter le diagramme F.A.S.T relatif à la fonction principale FT2 Guider en rotation l’arbre moteur (1) ……………………………… ……………………………… FT21 ……………………………… ……………………………… ……Lier le pignon (31) à l’arbre moteur (1) ………………………… ………………………… ………… FT22 FT221 ……………………………… ……………………………… …… Lier en translation le pignon (31) à l’arbre (1) FT222 Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (1) vers la poulie (12)FT2 ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………… Engrenage conique (31,29)FT23 ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………… Goupille élastique (41)FT24 ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………… Deux roulements (26)FT25 Lier le pignon (13) à l’arbre de sortie (15) ……………………………… ……………………………… …… FT28 ……………………………………………………………………. …………………………………………………………………… Accouplement (A)FT27 ……………………………… ……………………………… ……Transmettre le mvt de l’arbre (28) à (8) Transmettre le mvt de l’arbre (28) à (17) FT26 FT261 Engrenage (17b-5) ………………………… ………………………… ………… FT262
  • 22. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 19 b/ Préciser la fonction des pièces suivantes : ■ Bouchon (40)  ………………………….……..………………………..………...……………………….…………. ■ Bouchon (39)  ………………………….……..………………………..………………………………….…………. ■ Tirant (3)  ………………………….……..……………………….……..……………………………….…………. ■ Goupille cylindrique (35)  ………………………….……..………………..………..………………….…………. c/ Préciser le nom et la fonction des formes A, B et C : ■ A Nom : ………………………………  Fonction : ……………..……………………………………….…………. ■ B Nom : ………………………………  Fonction : ……………..……………………………………….…………. ■ C Nom : ………………………………  Fonction : ……………..……………………………………….…………. d/ En se référant au dessin d’ensemble compléter le schéma cinématique suivant : ♦ Inscrire les repères des pièces manquants et les fonctions techniques. ♦ Compléter la représentation schématique conventionnelle des engrenages (31), (05), (24). ♦ Dans l’emplacement prévu ; représenter les symboles des liaisons mécaniques correspondantes. M 24 12 ….. … … ….. 31 05 FT : …… FT : …… FT : ……FT : …… FT : ……
  • 23. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 20 2. Etude cinématique du mécanisme : Le but de cette partie est spécifier les caractéristiques du moteur. a/ Calculer le rapport global rg  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ■ En déduire la vitesse de rotation du moteur Nm  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. b/ Calculer le rendement global ηg  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ■ En déduire la puissance de l’arbre moteur Pm  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. c/ En déduire le couple du moteur Cm  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… d/ choisir le moteur qui convient 3. Cotation fonctionnelle : a/ justifier la présence des cotes condition JA et JB ■ JA  ……………..…………………………………..….…………. ■ JB  ……………..…………………………………….…………. b/ La condition JA est-elle mini ou maxi? Justifier.  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… c/ Tracer les chaînes de cotes installant la condition (JA………) et (JB). Moteur Engrenage conique (29 - 31) r1 = 1 ; η1=0,95 Arbre (8) N8=1400 tr/min P8= 0,6 kW Engrenage (24 – 17a) r2 =2 ; η2=0,85 Engrenage (17b – 5) r3 = 3/4 ; η3=0,85 Moteur 1 Moteur 2 Moteur 3 Nm [tr/min] 800 900 1000 Cm [N.m] 8 9 10
  • 24. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 21 4. Dessin de définition : a/ En se référant au dessin d’ensemble, compléter le dessin de définition du couvercle (11) par : ■ Vue de face en coupe A-A ■ La vue de droite
  • 25. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 22 4. Guidage en rotation : On désire remplacer les coussinets (37), par des roulements de type BC; (R1) et (R2) représentés sur le dessin ci-dessous. a/ Pour la nouvelle solution compléter ; à l’échelle du dessin : ■ Le guidage en rotation de l’arbre d’entrée (01) par les roulements (R1) et (R2) ; ■ La liaison encastrement de pignon conique (31) avec l’arbre d’entrée (01). b/ Indiquer les tolérances des portées des roulements ainsi que l’ajustement entre pignon (31) et l’arbre(01).
  • 26. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 23 04 REPRESENTATION D’UN PRODUIT FINI COUPES & SECTIONS I. COUPE SIMPLE : 1. Règle :
  • 27. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 24 2. Hachures : usage général. tous métaux et alliages. Cuivre et ses alliages. Béton léger Métaux et alliages légers. (Aluminium, …) Matières plastiques ou isolants. Exercices : Exercice 1 : Pour chaque exercice, tracer la vue coupée manquante. Utiliser le plan de coupe indiqué. Exercice 2 : On demande de compléter :  La vue de face en coupe B-B  La vue de droite en coupe A-A  La vue de dessus
  • 28. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 25 Exercice 3 : On donne les trois vues incomplètes d’un étrier, On demande de terminer : □ La vue de face en coupe C-C. □ La vue de droite en coupe A-A. □ La vue de dessus en coupe B-B. Vue 3D Coupe A-A Coupe B-B Coupe C-C
  • 29. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 26 II. DEMI-COUPE : Les vues en demi-coupe sont particulièrement intéressantes dans le cas des pièces symétriques. 1. Principe : Dans ce mode de représentation la moitié de la vue est dessinée en coupe, afin de définir les formes et les contours intérieurs, alors que l'autre moitié reste en mode de représentation normal pour décrire les formes et les contours extérieurs. Principe de la demi-coupe Représentation normalisée 2. Règles Elles sont les mêmes que pour les coupes normales, l'indication du plan de coupe est inchangée. Les deux demi-vues sont toujours séparées par un axe de symétrie, trait mixte fin l'emportant sur tous les autres types de traits. III. COUPE LOCALE OU PARTIELLE : II arrive fréquemment que l'on ait besoin de définir uniquement un seul détail (un trou, une forme particulière etc.) du contour intérieur. Il est alors avantageux d'utiliser une coupe locale plutôt qu'une coupe complète amenant trop de tracés inutiles. L'indication du plan de coupe est inutile dans ce cas. Un trait fin ondulé ou en zigzags sert de limite aux hachures. Exemples de coupes locales
  • 30. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 27 Exercice 4 : On donne le dessin d’un accouplement élastique et la perspective en demi-coupe du plateau (1) Compléter le dessin du plateau (1) en : - vue de face en demi-coupe A-A - vue de gauche V. COUPE A PLANS PARALLELES : Elle est utilisée avec des objets présentant des contours intérieurs relativement complexes. Le plan de coupe est construit à partir de plans de coupe classiques parallèles entre eux. La correspondance entre les vues est dans ce cas conservée. Les discontinuités du plan de coupe ne sont pas dessinées. Principe des coupes brisées à plans parallèles et représentation normalisée
  • 31. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 28 Exercice 5 : Compléter le dessin du doigt (12) par : □ La vue de face en coupe A-A □ La vue de dessous □ La vue de gauche Compléter le dessin du doigt (12) par : □ La vue de gauche en coupe B-B □ La vue de dessous en coupe D-D VI. COUPE A DEUX PLANS SECANTS : Le plan de coupe est constitué de deux plans sécants. La vue coupée est obtenue en ramenant dans un même plan les tronçons coupés par les plans de coupe successifs ; les parties coupées s'additionnent. Dans ce cas la correspondance entre les vues n'est que partiellement conservée. Les règles de représentation restent les mêmes. Les discontinuités du plan de coupe (arêtes ou angles) ne sont pas dessinées dans la vue coupée. Principe d’une représentation normalisée des coupes à plans sécants
  • 32. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 29 Exercice 6 : On donne le dessin d’un couvercle en vue 3D, on demande de □ Compléter le dessin du produit fini du couvercle par : - la vue de face en coupe C-C (sans détails cachés) - la vue de gauche. □ Inscrire les tolérances des cotes repérées Ø. □ Inscrire les tolérances géométriques VII. SECTIONS : 1. Principe : Dans une coupe normale toutes les parties visibles au-delà (en arrière) du plan de coupe sont dessinées. Dans une section, seule la partie coupée est dessinée (là où la matière est réellement coupée ou sciée). Principe des sections, comparaison avec les coupes, représentation normalisée
  • 33. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 30 2. Sections sorties : Elles sont dessinées, le plus souvent, au droit du plan de coupe si la place le permet. L'inscription du plan de coupe peut être omise. Exemples de sections sorties et principe de représentation 3. Sections rabattues : Ces sections sont dessinées en traits continus fins (pas de traits forts) directement sur la vue usuelle (en superposition). L'indication du plan de coupe est en général inutile. Exemples de sections sorties et principe de représentation Exercice 7 : (BAC 2017 – Session Principale) En se référant au dessin d’ensemble. □ Compléter le dessin de définition de l’arbre en demi- coupe locale. □ Représenter la section sortie E-E. □ Mettre en place les tolérances géométriques demandées. Nota : Ce trou débouchant n’est effectué que dans la partie avant de la pièce.
  • 34. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 31 Exercice 8 : On donne la vue de face d’un coulisseau orientable. On demande d’effectuer : □ La sec on sor e A-A □ La sec on raba ue autour de l’axe ver cal (b) Nota : Le trou taraudé débouchant M8 n’est effectué que dans la partie avant de la pièce.
  • 35. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 32 05 FONCTION ASSEMBLAGE LIAISON ENCASTREMENT DEMONTABLE I. INTRODUCTION : Liaison encastrement démontable: Les deux pièces ne peuvent être montées et démontées à volonté. Deux fonctions doivent être assurées la plupart du temps : - La mise en position (MIP) car la position relative des pièces doit être assurée avec précision. - Le maintien en position (MAP) qui est le plus souvent obtenu par l’intermédiaire d’éléments filetés (vis, écrou…). II. APPLICATIONS :  Terminer sur chacun des figures suivantes, le dessin de la liaison encastrement entre la poulie (3) et l’arbre (1) en utilisant les éléments suivants : (4) : Goupille élastique 8x45 MIP : ………………...…………………………...…… MAP : ………………………….………..………..…… (5) : Vis de pression HC M8-20 MIP : …………………...…………………………...…… MAP : …………………………….………..………..…… ……….… en position (S1) par rapport à (S2) Lier complètement deux pièces (S1) et (S2) Interdire les mobilités Transmettre les actions mécaniques ……….… en position (S1) par rapport à (S2) FT11 FT12 FT111 FT121 FT1 Solutions Technologiques
  • 36. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 33 (6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (7) : Anneau élastique pour arbre 22 x 1,2 7 6 32 1 C MIP : …………………...………………………...…… MAP : ………………………….………..………..…… (6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (7) : (8) écrou H, M 16 (9) rondelle, W16 MIP : …………………...…………………………...…… MAP : …………………………….………..………..…… (6) : Clavette parallèle forme A, 6 x 6 x20 (10) : Vis de serrage H, M 10-22 (11) : Rondelle LL 10 MIP : …………………...………………………...…… MAP : ………………………….………..………..…… (14) clavette disque, 5 x 6.5 (12) écrou KM 20 (13) rondelle frein MB 20 MIP : …………………...…………………………...…… MAP : …………………………….………..………..……
  • 37. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 34 06 COTATION FONCTIONNELLE - CHAINE UNILIMITE - I. INTRODUCTION : ■ Mise en situation: Exercice d’application Question : La condition A est maximale ou minimale ? Justifier. Réponse :  La dimension de la condition A dépend du moindre déplacement axial de l'arbre (12) dû au jeu fonctionnel imposé par la liaison pivot.  Selon la position de l’arbre, ce jeu peut se situer soit entre (12) et (13), soit entre (12) et (13').  Donc la condition A est dépendante de la condition J.  Dans notre cas, l'arbre (12) est déplacé à droite car il y a contact entre (12) et (13') et le jeu se trouve entre (12) et (13) ce qui permet à la dimension de la condition A d'être …………………….…. Travail demandé : Tracer la chaîne de cotes relative à la condition 𝐴……….
  • 38. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 35 II. EXERCICES D’APPLICATION : ■ Exercice 1 : Tendeurde courroie La condition fonctionnelle A dépend de la position axiale de la poulie (3) par rapport l’axe (1), dû au jeu imposé pour le montage de l’anneau élastique (7). 1. Tracer sur la figure 1 la chaîne de cotes relative à la condition 𝐴 2. Tracer la chaîne de cotes relative à la condition 𝐴
  • 39. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 36 ■ Exercice 2 : (BAC 2014 – Sessionde Rattrapage) 1. La condition B est minimale ou maximale  ……………………….……………………………………………………... 2. Justifier  ……………………….…………..…..……………………………………………………………………………… 3. Tracer la chaîne de cotes relative à la condition B ■ Exercice 3 : (BAC 2014 – Sessionde Rattrapage) 1. Indiquer si la condition A représentée est à sa position mini ou maxi  ……………………………………….… 2. Justifier  ……………………….…………..…..……………………………………………………………………………… 3. Tracer les chaînes de cotes installant les conditions A…..… et B. 4. Compléter l’ajustement de montage de la roue dentée (14). 5. Compléter les tolérances de montage du roulement (17).
  • 40. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 37 ■ Exercice 4 : 1. La condition A est minimale ou maximale  ……………………….……………………………………………………... 2. Justifier  ……………………….…………..…..……………………………………………………………………………… 3. Tracer la chaîne de cotes relative à la condition A ■ Exercice 5 : (BAC 2016 – SessionPrincipale) 1. Donner la nécessité de la condition A  ……………………………………..………… …………….………………….….…………….… 2. Le montage du roulement (22) exige un Jeu latéral "J" au niveau de sa bague extérieure. Préciser la situation de ce jeu dans les deux cas:  A est mini  "J" est situé entre …………………………..………………………  A est maxi  "J" est situé entre …………………………..……………………… 3. Tracer la chaine de cotes installant la condition 𝐴 .
  • 41. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 38 07 FLEXION PLANE SIMPLE - CHARGES LOCALISEES - I. RAPPEL : 1. Principe Fondamental de la Statique (P.F.S): Un système matériel est en équilibre lorsque ∑ 𝐹⃗ = 0⃗ Théorème de la résultante statique ∑ 𝑀⃗ (𝐹⃗ ) = 0⃗ Théorème du moment statique  Moment d’une force 𝑴⃗ 𝑨(𝑭⃗) : Le moment d’une force 𝐹⃗ par rapport au point A est une action mécanique qui possède les caractéristiques suivantes : □ Point d’application : A □ Direction : perpendiculaire au plan formé par A et 𝐹⃗ □ Sens : (vois schéma) □ Intensité : 𝑴 𝑨 𝑭⃗ = 𝒅. 𝑭⃗ (unité : Nm) 2. Flexion planesimple : Une poutre est sollicitée à la flexion plane simple lorsqu’elle est soumise à l’action de plusieurs forces parallèles entre eux et perpendiculaires à la ligne moyenne.  Diagramme des efforts tranchants : 𝑻 𝒚 C’est la répartition des actions perpendiculaires à la ligne moyenne sur toute la longueur de la poutre.  Diagramme des moments fléchissants : 𝑴𝒇 𝒛 C’est la répartition des moments autour de l’axe (𝑂, 𝑧⃗) sur toute la longueur de la poutre.  Contrainte normale maximale : 𝝈 𝒎𝒂𝒙 𝜎 = 𝑀𝑓 𝐼 𝑉 avec □ 𝜎 : contrainte normale maximale (en 𝑁/𝑚𝑚 ) □ 𝑀𝑓 : moment fléchissant maximal (en 𝑁. 𝑚𝑚) □ 𝐼 : moment quadratique (en 𝑚𝑚 ) □ 𝑉 : désigne la valeur de 𝑦 la plus élignée (en 𝑚𝑚) □ : module de flexion (en 𝑚𝑚 )
  • 42. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 39 □ Moment quadratique de quelques sections usuelles : 𝐼 = 𝑏ℎ 12 𝐼 = 𝐵𝐻 − 𝑏ℎ 12 𝐼 = 𝜋𝐷 64 𝐼 = 𝜋(𝐷 − 𝑑 ) 64 𝑉 = ℎ 2 𝑉 = 𝐻 2 𝑉 = 𝐷 2 𝑉 = 𝐷 2 𝐼 𝑉 = 𝑏ℎ 6 𝐼 𝑉 = 𝜋𝐷 32  Contrainte tangentielle : 𝝉 𝒎𝒐𝒚 𝜏 = 𝑇 𝑆 avec □ 𝜏 : contrainte tangentielle moyenne (en 𝑁/𝑚𝑚 ) □ 𝑇 : effort tranchant maximal (en 𝑁) □ 𝑆 : section de la poutre (en 𝑚𝑚 )  Conditionde résistance : Pour qu’une poutre, sollicitée à la flexion plane simple, puisse résister en toute sécurité ; il faut que : 𝜎 ≤ 𝑅 où 𝑅 = avec □ 𝑅 : résistance élastique d’extension du matériau (en 𝑁/𝑚𝑚 ou 𝑀𝑃𝑎) □ 𝑅 : résistance pratique à l’extension du matériau (en 𝑁/𝑚𝑚 ou 𝑀𝑃𝑎) □ 𝑠 : coefficient de sécurité (sans unité)
  • 43. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 40 II. EXERCICE D’APPLICATION : Un pignon arbré est assimilé à une poutre de section circulaire pleine modélisée par la figure ci-dessous : On donne 𝐹⃗ = 440 𝑁, 𝐹⃗ = 120 𝑁 1. Calculer les actions 𝑅⃗ en A et 𝑅⃗ en C: ………………………………………………………………… …………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………… …………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………… …………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………… …………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………… …………………..………………………..……………………… 2. Calculer et tracer le diagramme des efforts tranchants et déduire la valeur de ‖ 𝑇 ‖ ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… Ty (N) x (mm) Ech : …… mm --- …… N ‖ 𝑇 ‖ = ………………… A B C D 𝐹⃗ Y x 2030 40 + 𝐹⃗
  • 44. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 41 3. Calculer et tracer le diagramme des moments fléchissant et déduire la valeur de ‖ 𝑀𝐹 ‖ …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… 4. L’arbre est réalisé d’un acier C22 et de diamètre 𝑑 = 12𝑚𝑚, en adoptant un coefficient de sécurité 𝑠 = 5 a. Calculer la valeur de la contrainte tangentielle moyenne 𝜏 ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… b. Calculer la valeur de la contrainte normale 𝜎 dans la section la plus sollicitée de la poutre ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… Materiau S185 E335 C22 C25 Re [MPa] 185 335 225 285 MFz (Nm) x (mm) ‖ 𝑀𝐹 ‖ = ………………… Ech : …… mm --- …… Nm
  • 45. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 42 c. Tracer le diagramme de répartition des contraintes normales dans la section la plus sollicitée. Ech : (diamètre) …… mm --- …… mm (contraintre) …… mm --- …… Nm d. Calculer la valeur de la résistance pratique 𝑅 de la poutre ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… e. Vérifier la résistance de la poutre ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… f. Chercher le diamètre minimal de la poutre 𝑑 à partie duquel la poutre peut résister aux efforts appliqués ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… z 𝜎
  • 46. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 43 08 LES ACCOUPLEMENTS I. INTRODUCTION : 1. Fonction : Un accouplement est un appareil destiné à transmettre la vitesse et le couple, ou la puissance entre deux arbres. On distingue deux principales familles d’accouplement : □ Accouplement rigide. □ Accouplement élastique. 2. Défautsd’alignement : 3. Symbolisation : Sans défaut Désalignement …………………… Désalignement …………………… Désalignement …………………… Ecart angulaire en torsion Défaut 𝑑…… 𝑑…… 𝑑…… 𝑑…… Accouplement (symbole général) Accouplement …………………… Accouplement …………………… Limiteur de couple Joint de cardan …………………. …………………. …………………. …………………. ………………….
  • 47. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 44 II. ACCOUPLEMENTS RIGIDES : 1. Conditionsd’utilisation : Les accouplements rigides doivent être utilisés lorsque les arbres sont correctement alignés (ou parfaitement coaxiaux). Un accouplement rigide est choisi en cas où : ▻ Les arbres doivent être ………………………………… ▻ Aucun mouvement …………………….…………………… ▻ Ne tolèrent aucune ………………………………………. 2. Exerciced’application : 1. Compléter le dessin du manchon d’accouplement ci-dessous en assurant la liaison du manchon (3) avec chacun des arbres (1) et (2) à l’aide d’une goupille cylindrique. 2. Soit à modifier la solution adoptée par le concepteur pour l’accouplement entre l’arbre de sortie (31) et l’axe du tambour en utilisant un accouplement rigide composé par Une vis de pression sans tête à téton long HC (à gauche) et une goupille élastique (à droite). Accouplement rigide à plateaux
  • 48. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 45 III. ACCOUPLEMENTS ELASTIQUES : 1. Conditionsd’utilisation : Souvent utilisés, ils tolèrent plus ou moins, suivant le type de construction, des défauts d'alignement limités entre les deux arbres. Avantages : Ils permettent ▻ Un léger …………………………… des arbres pour compenser (corriger) les défauts de position. ▻ D’absorber …………………………… accidentelles et les irrégularités du couple. ▻ D’amortir …………………………………………………….……..…………………… 2. Différentstypes d’accouplements élastiques : Manchon à gaine flexible Manchon à broches Elément élastique : ………………………………..…… ……………………………………………………….…… Elément élastique : ……………………………..……… ……………………………………………………….…… 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽         Manchon Flector Manchon RadiaFlex Elément élastique : ………………………………..…… ……………………………………………………….…… Elément élastique : ……………………………..……… ……………………………………………………….…… 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽        
  • 49. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 46 Manchon MiniFlex Manchon FlexAcier Elément élastique : ………………………………..…… ……………………………………………………….…… Elément élastique : ……………………………..……… ……………………………………………………….…… 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽         Accouplement à denture (bombée) Accouplement à segments ………………………...……………………………..…… ……………………………………………………….…… ………………………...……………………………..…… ……………………………………………………….…… 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽 𝒅 𝑹 𝒅 𝑨 𝒅 𝜶 𝒅 𝜽         3. Exerciced’application : 1. Compléter sur la figure suivante le montage de l’accouplement élastique entre les arbres (3) et (8) en utilisant :  Une clavette parallèle pour l’arrêt en rotation du plateau (5).  Six boulons (4) nécessaires à la fixation des deux plateaux. Remarque : Ne représenter que deux boulons.
  • 50. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 47 IV. JOINT DE CARDAN : Encore appelé joint universel ou joint de Hooke. Le mouvement se transmet par l'intermédiaire d'un croisillon libre en rotation par rapport aux deux arbres (deux liaisons pivots d'axes perpendiculaires et concourants). Ils assurent la transmission entre des arbres concourants. Non flexibles en torsion, ils peuvent transmettre des couples très élevés. Représentation générale Joint simple Joint double Réalisation d’une transmission homocinétique selon la position Arbres reliés parallèles Solution : Jumelage de deux joints simples, ou emploi d’un joint double Arbres reliés concourants Solution : Jumelage de deux joints simples, ou emploi d’un joint double en respectant les conditions : 1 = 2 et 1+2  90°.
  • 51. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 48 IV. LIMITEUR DE COUPLE : 1. Définition : Les limiteurs de couple sont des composants de sécurité mécaniques utilisés en transmission de puissance. Le principe de base du limiteur de couple est de supprimer la transmission de couple entre une partie tournante entraînante et la partie tournante entraînée lorsque le couple transmis à celle-ci dépasse une valeur déterminée. 2. Présentation : Le limiteur de couple représenté ci-contre en 3D et ci-dessous en 2 vues en coupe A-A et B-B est un organe de sécurité de transmission mécanique. Il est monté sur l’arbre moteur d’un transporteur entraînant le tapis roulant d’une ligne de transfert de produits dans une usine. 3. Fonctionnement : Le limiteur de couple, assure la transmission du mouvement de rotation entre l’arbre moteur (1) et le pignon à chaîne (3). □ L’entraînement se fait par adhérence des deux garnitures de friction (6a) et (6b) sur le pignon (3), grâce à l’effort presseur des rondelles élastiques type « Belleville » agissant comme des ressorts. □ Les garnitures (6a) et (6b) sont collées sur les pièces (2) et (4). ▻ En cas de surcharge anormale ou blocage accidentel du convoyeur, l’arbre moteur continuera de tourner mais il y aura glissement entre le pignon (03) et les garnitures (06a) et (06b) permettant ainsi d’éviter la rupture des organes les plus fragiles de la transmission.
  • 52. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 49 4. Etude technologique : a/ ▪ Donner le nom et la nature de la liaison entre l’arbre (1) et le moyeu (2) : (cocher la bonne réponse)  complète  par obstacle  démontable  permanente  partielle  par adhérence  indémontable  temporaire. ▪ Quelles sont les pièces assurant cette liaison ? - Arrêt en rotation : ……………………………………………………………....…………………….....…………… - Arrêt en translation : …………………………………………………………....………………………………...… b/ Indiquer le repère des pièces entraînées en rotation par le moteur en cas de blocage accidentel du convoyeur ? : ▻ Moteur + (1) + …………………………………………………..………………………………………………...…… c/ Quelle opération doit-on effectuer si le limiteur de couple "patine" trop facilement ? ……………………………………………..……………………………………………………………………..………… ……………………………………………..……………………………………………………………..………………… d/ Donner le rôle de la rondelle (13) : ……………………………………………..…………………..………….……… e/ La chaîne retirée, on souhaite changer le pignon (3). Indiquer l’ordre de démontage des pièces strictement nécessaires : ……………………………………………..……………………………………………………………...………..………… f/ Quelles familles de matériaux sont indiquées par les hachures des pièces suivantes ? ▻ (6a) et (6b) : ……………………………………………..……………..……………………………………….……… ▻ (5) : …………………………………………………..……………………………………………………………….…… g/ Donner le nom et l’utilité de la forme repérée « U » sur le dessin d’ensemble : ▻ …………………………………………………..………………………………………………………..……………… h/ On donne : - La vitesse du moteur asynchrone triphasé (4 KW) est N1 = 1500 tr/min - Le nombre de dents du pignon moteur est Z3 = 25 dents - Le nombre de dents du pignon d’entraînement du convoyeur est ZC = 75 dents ▪ Calculer le rapport de transmission entre le pignon moteur et le pignon du convoyeur : ……………..……………………………………………………………………..………… r = ……………….…..……… ▪ Calculer la vitesse de rotation du pignon d’entraînement du convoyeur : ……………..……………………………………………………………………..………… Nc = ……………….…...……
  • 53. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 50 6. Manchon de sécurité : ▪ La liaison entre (1) et l’ensemble (2-3) est–elle obtenue par obstacle ou par adhérence ? ▻ ……………….…………………………… ▪ Quels sont les éléments qui créent la force pressante nécessaire à l’adhérence ? ▻ …………………………….………………..………………… ▪ En cours de fonctionnement, que se passe-t-il si l’arbre récepteur se trouve accidentellement bloqué ? ▻ …………………………………… ………………………………………………………………...….………..………… ▪ Comment peut-on faire varier la valeur limite du couple à transmettre ? ▻ ……………………………………………….……………..………..………… ……………………………………………………..……….….………..…………
  • 54. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 51 SERIE 3 : MECANISME D’ENTRAINEMENT D’UN TAMBOUR 1. Présentationdu système : Le système à étudier est un mécanisme d’entraînement d’un tambour commandant un tapis roulant. L’arbre moteur (1) est lié à un moteur électrique (non représenté au dessin d’ensemble) animant le mécanisme par un mouvement de rotation. 2. Nomenclature : 14 1 Bâti 28 2 Coussinet 13 1 Pignon 27 1 Clavette 12 1 Arbre intermédiaire 26 1 Rondelle plate 11 1 Anneau élastique 25 1 Vis CHC 10 7 Clavette 24 3 Vis CHC 9 1 Roue dentée 23 3 Goupille cylindrique 8 2 Coussinet 22 1 Joint plate 7 1 Roue conique 21 1 Arbre 6 1 Roue conique 20 2 Roulement KB 5 1 Bague entretoise 19 1 Roue conique 4 1 Boîtier 18 1 Pignon conique 3 2 Roulement BC 17 1 Tapis 2 1 Joint à lèvres 16 1 Tambour 1 1 Arbre moteur 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 15 1 Arbre de sortie Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation 2. Nomenclature :
  • 55. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 52 A. Dossier Réponses 1. Analysefonctionnelle: 1. a/ En se référant au dossier technique, compléter le diagramme F.A.S.T relatif à la fonction principale FT1 1. b/ Compléter le tableau suivant : Assemblages Mise en position Maintien en position 14 / 14’ ……………………...……………………... …………………………………………….. ……………………...……………………... …………………………………………….. 12 /09 ……………………...……………………... …………………………………………….. ……………………...……………………... …………………………………………….. 15 / 13 ……………………...……………………... …………………………………………….. ……………………...……………………... …………………………………………….. 1. c/ Donner le rôle de chacune des pièces suivantes : □ Joint à lèvre (02) : …………………………………………..……………………………………………………………….. □ Joint plat (22) : ………………………….……….……………..…………....……………………………………………….. Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (1) vers le tambour (17)FT1 Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre (1) à l’arbre (21) ……………………………… ……………………………… FT11 ……………………………… ……………………………… Lier la roue (9) A l’arbre (12) ………………………… ………………………… ………… FT13 FT131 ……………………………… ……………………………… Lier en rotation la roue (9) à l’arbre (12) FT132 ……………………………… ……………………………… ……Lier la roue (13) à l’arbre (15) Lier en translation le pignon (33) à l’arbre (16) FT16 FT161 ……………………………… ……………………………… …… ………………………… ………………………… ………… FT162 …………………………………………………………………… Accouplement (A)FT17 Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre (12) à l’arbre de sortie (15) ……………………………… ……………………………… FT15 Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre (21) à l’arbre (12) ……………………………… ……………………………… FT12 …………………………………………………………………… Deux coussinets (8)FT14
  • 56. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 53 1. d/ En se référant au dessin d’ensemble, compléter le schéma cinématique suivant : ● Inscrire les repères des pièces manquantes et les fonctions techniques. ● Dans l’emplacement prévu, représenter les symboles des liaisons mécaniques correspondantes. 1. e/ Compléter la classe d’équivalence cinématique suivante: A = {14, ………………………………………………………………….………..…………………………………………… 2. Cotation fonctionnelle: 2. a/ Justifier la présence des cotes conditions JA et JB JA  …………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. JB  …………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 2. b/ La condition JA est-elle maximale ou minimale  …………………..…….……. Justifier votre réponse :  …………………….……..………………………………….…………………………………. 2. c/ Tracer les chaînes de cotes relatives aux conditions JA……… et JB Moteur …... …... …... …... FT …... Tambour
  • 57. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 54 3. Résistancedes matériaux : Le but de cette partie est de vérifier la résistance de l’arbre intermédiaire (12) à la flexion. L’arbre (12) est assimilé à une poutre de section circulaire pleine modélisé par la figure ci-dessous. 3. a/ Représenter les réactions des appuis 𝑹 𝑩 ⃗ et 𝑹 𝑪 ⃗ appliqués respectivement aux points B et C On donne 𝑭 𝑨 ⃗ = 180𝑁 et 𝑭 𝑫 ⃗ = 240𝑁 3. b/ Montrer que 𝑹 𝑩 ⃗ = 𝟐𝟔𝟎𝑵 et 𝑹 𝑪 ⃗ = 𝟏𝟔𝟎𝑵 ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… 3. c/ Tracer le diagramme des moments fléchissant  Zone [AB] 0 ≤ 𝑥 ≤ 40 ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. Pt A (𝑥 = 0)  ………….…………..……..…….………………. Pt B (𝑥 = 40)  ………….………………….….…….………….  Zone [BC] 40 ≤ 𝑥 ≤ 70 ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. Pt B (𝑥 = 40)  ………….………………….………..…………. Pt C (𝑥 = 70)  ………….………………….…………..……….  Zone [CD] 70 ≤ 𝑥 ≤ 90 ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. Pt C (𝑥 = 70)  ………….………………….…………..………. Pt D (𝑥 = 90)  ………….………………….………….……... En déduire : 𝑀𝑓 = …………………………………..… 3. f/ vérifier la résistance de la poutre aux efforts appliqués ….……………………………………………………………………………………………………………………………………… La poutre est construite d’un alliage d’acier dont résistance élastique Re = 210 N/mm2 , de diamètre d = 16mm. Le coefficient de sécurité adopté est s = 5. 3. d/ Calculer 𝝈 𝒎𝒂𝒙 ….……………………………..….……………..…..…… ….……………………………..….……………..…..…… ….……………………………..….……………..…..…… 3. e/ Calculer 𝑹 𝒑 ….……………………………..….……………..…..…… A Mf [N.m] xDCB -2 -4 -6 -8 2 0 𝑭 𝑨 ⃗ y x 203040 DCBA 𝑭 𝑫 ⃗
  • 58. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 55 4. Etude cinématiquedu mécanisme: 4. a/ Calculer le rapport r3 sachant que le rapport global rg = 1/8  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. b/ En déduire la vitesse de rotation du tambour (16)  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 4. c/ Calculer le rendement global ηg  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 4. d/ En déduire le couple transmissible par l’arbre moteur Cm  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 4. e/ Calculer la vitesse de translation du tapis V17 (en m/s) sachant que R16 = 160mm  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 5. Représentation graphique : On donne le dessin du produit fini du boitier (4) par la vue de face complète. 5. a/ On demande (au crayon et aux instruments, à l’échelle du dessin) d’effectuer :  La vue de gauche en demi-coupe A-A Moteur Engrenage conique (18 / 19) r1 = 1/4 ; η1=0,92 Tambour (16) C24= 7 N.m Engrenage conique (6 / 7) r2 =1 ; η2=0,92 Engrenage (9 / 13) r3 ; η3=0,92
  • 59. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 56 09 LES EMBRAYAGES I. INTRODUCTION : 1. Fonction : Un embrayage est un organe de liaison "temporaire" qui permet d'accoupler ou désaccoupler (à volonté) les deux arbres de transmission. La classification peut se faire en fonction de : □ La nature de la liaison (ou la forme des surfaces de contact) et le principe d’entraînement entre le moteur et le récepteur : ▷ Entraînement par obstacles  Embrayages instantanés ▷ Entraînement par adhérence  Embrayages progressifs □ Le type de commande extérieure : Mécanique, Electromagnétique, Hydraulique, Pneumatique, … 2. Symbole: II. LES EMBRAYAGES INSTANTANES : 1. Principe : Les embrayages instantanés doivent être manœuvrés à ……………………………………..…………………………… 2. Embrayages àdents : A. Dents …………………………… B. Dents …………………………… C. Dents …………………………… Remarque : L’embrayage de type C (en dents de loup) permet l’entrainement en …………………………………………………. …………………. …………………. ………………….
  • 60. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 57 3. Embrayages à griffes : 4. Embrayages à crabots : Etude d’un crabot d’une boite de vitesses de voiture. En se référant au dessin ci-dessus: a/ Indiquer le nom et le type de l’organe qui assure la transmission de puissance entre l’arbre d’entrée (1) et la roue (3) ou le pignon (6) ■ Nom : …………………………………..…………  Type : ……………………………………..………… b/ Sur quelle pièce faut-il agir pour manœuvrer l’embrayage :  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. c/ Le dessin est-il représenté à l’état embrayé ou débrayé :  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. d/ Cet embrayage peut-il être manœuvré en marche ?, justifier votre réponse :  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. e/ Donner le nom de la liaison entre (1) et (4) et indiquer la solution constructive choisi pour la réalisation de cet liaison : ■ Liaison (1 / 4) : ………………………………………………………………………..………………..…………  Solution constructive choisi : …………………………………………….………………………..………… 1 2 3 4 5 6 7 3 1 4 6
  • 61. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 58 III. LES EMBRAYAGES PROGRESSIFS : 1. Constitution : Un embrayage progressif comprend : □ Un système de commande, □ Des surfaces de friction couvertes par des garnitures de grande résistance à l’usure et à l’échauffement □ Un système provoquant une force pressante : Mécanique, Electromagnétique, Hydraulique, Pneumatique… 2. Avantages : □ La manœuvre peut être effectuée en marche (sans arrêter le moteur) □ L’entraînement de la transmission est progressif. 3. Nature des surfaces decontact : 4. Embrayages àdisques : Ces embrayages sont les plus utilisés ; le nombre de disques est variable et dépend de l'encombrement ou de la place disponible pour loger l'embrayage.  Exemple 1 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..……………… Cône ……………………… Cône ……………………… a- ………………………………………… b- ………………………………………… c- ………………………………………… …………………… …………………… ……………………
  • 62. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 59  Exemple 2 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..……………… Position embrayée : le ressort (3) pousse le plateau (2) contre (1). Position débrayée : le ressort (3) est comprimé, les deux plateaux sont espacés.  Exemple 3 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..……………… Principe : L’adhérence / le frottement se fait sur plusieurs surfaces de contact entre des pièces liées en rotation avec les arbres d’entrée et de sortie.  Exemple 4 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..………………
  • 63. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 60 Position débrayée : le baladeur est à droite, les biellettes sont détendues et les disques sont espacés. Position embrayée : le baladeur est à gauche, les biellettes sont déformées et les disques sont en contact.  Exemple 5 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..……………… 1 : entrée 2 : sortie 3 : cloche disposant des rainures 4 : moyeu disposant des cannelures 5 et 8 : garnitures 6 : disques inférieurs 7 : disques supérieures 9 ressorts 10 : piston Compléter le schéma cinématique P PositiondébrayéePositionembrayée
  • 64. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 61  Exemple 6 : Embrayage ………………………………………………………………………………………..……………… 26 1 Goupille cylindrique 25 1 Roulement type BC 24 5 Rondelle plate 23 5 Vis H 22 2 Garniture 21 1 Disque d’embrayage-frein 20 1 Vis CHC 19 1 Rondelle W 18 1 Rondelle W 17 4 Ressort 16 5 Vis CHC 15 3 Vis H 14 3 Rondelle plate 13 1 Chapeau de poulie 12 1 Arbre d’embrayage 11 2 Anneau élastique pour arbre 10 1 Poulie 9 1 Bague entretoise intérieure 8 2 Roulement type BC 7 1 Déflecteur 6 1 Clavette parallèle forme A 5 1 Goupille cylindrique 4 1 Plateau fixe 3 1 Bobine électromagnétique 2 1 Cloche 1 1 Carter REP QTT DESIGNATION Fonctionnement : Un moteur transmet son mouvement de rotation à ce mécanisme à l’aide d’une transmission par courroie trapézoïdale. Ce mécanisme :  Transmet le mouvement à l’arbre (12) lorsqu’on est en position embrayé ▻ Action de l’électro-aimant Ou  Freine l’arbre (12) lorsqu’on est en position débrayé (dite aussi freinée) ▻ Action des ressorts C’est la fonction d’un embrayage-frein.
  • 65. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 62 Travail demandé : a/ Terminer les paragraphes ci-dessous puis compléter la chaîne cinématique. □ Position embrayée: - La bobine (3) est alimentée par le courant: - Le plateau mobile (21) est ………………………, il vient en contact avec ……………………………………… □ Position débrayée (ou freinée): - La bobine non alimentée par le courant: - Le plateau mobile (21) est repoussée par ……………………, il libère la poulie (5) et vient en contact avec ………………………………… b/ Compléter les schémas cinématiques comme suit : □ Schéma 1 ▻ Compléter les liaisons manquantes représentant l’embrayage dans sa position débrayée. □ Schéma 2 ▻ Compléter le schéma et les liaisons manquantes représentant la position embrayée. Schéma 1 Schéma 2 Position débrayé Position embrayé 5. Coupletransmissible: 𝑪𝒕 = 𝟐 𝟑 𝒏 𝑵 𝒇 𝑹 𝟑 − 𝒓 𝟑 𝑹 𝟐 − 𝒓 𝟐 avec □ 𝐶 : couple transmissible (en 𝑁. 𝑚) □ 𝑛 : nombre de surfaces frottantes en contact □ 𝑁 : effort presseur normal (en 𝑁) □ 𝑓 = 𝑡𝑎𝑛𝜑 : coefficient de frottement □ 𝑅 : 𝑅 de la surface de contact (en 𝑚) □ 𝑟 : 𝑅 de la surface de contact (en 𝑚) N Rr 10 …. …. 12 ………………... ………………... ………………...
  • 66. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 63 10 LES FREINS I. INTRODUCTION : 1. Principe : Les freins fonctionnent de la même manière que les embrayages mis à part que l'un des arbres, fixe, sert de base pour arrêter progressivement le second. 2. Fonction : Un frein est destiné, soit : □ à ralentir le mouvement d’un mécanisme (abaisser la vitesse) □ immobiliser un mécanisme arrêté (s’opposer à la mise en mouvement) 3. Constitution : Un frein comprend : □ Un organe fixe (corps, bâti,….) □ Un organe solidaire de la masse en mouvement (tambour,….) □ Un frotteur (ferodo) □ Un mécanisme de commande de la force pressante. (levier, pédale,…..)  Garnitures de friction Elles doivent satisfaire aux conditions suivantes : □ Important coefficient de frottement □ grande résistance à l’usure et à l’échauffement. Le matériau le plus utilisé est le Ferodo : tissu d’amiante armé de fil de cuivre, de laiton ou de plomb fixé sur les éléments de l’embrayage par rivetage ou collage. On trouve également des garnitures métalliques (Fonte, Acier, Bronze) travaillant dans l’huile ou à sec. Les garnitures doivent être protégées efficacement contre la présence accidentelle d’un lubrifiant. Les garnitures baignent parfois dans de l’huile lorsque l’embrayage doit être manœuvré fréquemment. Il est alors nécessaire d’augmenter le nombre de surfaces de contact pour compenser la diminution du coefficient de frottement.
  • 67. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 64 4. Classification : La classification des freins peut se faire en fonction de : □ Mode d’action de l’effort de freinage (axial, radial ...) et la forme des surfaces de contact avec le frotteur. □ Nature de la commande extérieure (mécanique, hydraulique, pneumatique, électromagnétique). II. LES FREINS A FROTTEMENT RADIAL  Exemple 1 : Frein ………………………………………………………………………………………………..……………… □ Les sabots sont des tampons solides qui s’appuient sur la partie externe de la roue. □ Un ou deux sabots en bois ou en fonte commandée par des leviers assurent le freinage.  Exemple 2 : Frein ………………………………………………………………………………………..……………… Sangle : lame d'acier flexible recouverte d'une bande de bois ou de ferodo rivée ou collée.  Exemple 3 : Frein ………………………………………………………………………………………..……………… □ ce type de freins est utilisé sur certains équipements industriels, il permet de réaliser des couples de freinage très élevés.
  • 68. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 65  Exemple 4 : Frein ………………………………………………………………………………………………..……………… □ La pédale de frein pousse le fluide dans le cylindre hydraulique du frein à tambour. ▻ Le fluide écarte les segments, les pressant contre le tambour en rotation. □ Une fois la pédale relâchée, des ressorts les ramènent à leur position initiale. Exercice: Scooter électrique(BAC2008– Session principale) Compléter le schéma du frein dans la position de « freinage » (Fig.2) en s’aidant de la (fig. 1). Tambour Garniture Piston Cylindre hydraulique Ressort de rappel Came
  • 69. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 66 II. LES FREINS A FROTTEMENT AXIAL  Exemple 1 : Frein ………………………………………………………………………………………………..……………… Frein à disque (le plus utilisé) Principe de fonctionnement : □ L'action du pied sur la pédale de frein est amplifiée par un circuit hydraulique. ▻ Les plaquettes de frein sont appliquées contre un disque solidaire à la roue. □ La friction ralentie celle-ci transformant l'énergie du mouvement du véhicule en chaleur. Caractéristiques : □ Le freinage est progressif. □ Stabilité du couple de freinage et du coefficient de frottement. □ Bonne tenue dans des conditions sévères d’utilisation (services intensifs, surcharge, etc.). □ La chaleur due au frottement est facilement évacuée (le disque a une grande surface en contact avec l’air libre) □ L’échauffement ne déforme pas le disque. Piston Garniture Arrivée du liquide Cylindre hydraulique Disque tournant Etrier
  • 70. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 67 11 FLEXION PLANE SIMPLE - POUTRE ENCASTREE - I. MISE EN SITUATION : Afin d’assurer l’équilibre de la poutre, une poutre encastrée en une extrémité, est supposée soumise à : □ Action 𝑹 𝑨 ⃗ : Action de l’encastrement □ Moment 𝑴 𝑨 ⃗ : Moment de l’encastrement BA L FB RA MA BA L FB RA MA Y + A B x longueur L 𝐹⃗ 𝑅⃗ 𝑀⃗
  • 71. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 68 II. EXERCICES D’APPLICATION : ■ Exercice1 : Flexion d’une planchedeplonger (piscine). La figure si contre représente une planche de plonger, généralement utilisée dans les piscines. ○ La planche est encastrée dans une extrémité, l’autre extrémité est soumise à l’action du poids du plongeur. ○ Le poids de la planche est négligeable ○ Le poids du plongeur est de P= 500N ○ La planche est assimilée à une poutre de section rectangulaire de largeur b= 30 cm et de hauteur h= 2 cm a/ Etudier l’équilibre de la planche et déterminer les actions mécaniques de l’encastrement 𝑅⃗ et 𝑀⃗ : …………………………………………….…………… ………………………………..……………………….. ………………………………………………………… ……………..………………………………………..… …………..…………………..………………………… b/ Calculer et tracer le diagramme des efforts tranchants et déduire la valeur de ‖ 𝑇 ‖ ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… c/ Calculer et tracer le diagramme des moments fléchissant et déduire la valeur de ‖ 𝑀𝐹 ‖ …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… …………………………………..……………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… ………………………………..………………………………… Y 𝐹⃗ + A B x 400 Ty (N) x (mm) Ech : …… mm --- …… N ‖ 𝑇 ‖ = ………………… MFz (Nm) x (mm) ‖ 𝑀𝐹 ‖ = ………………… Ech : …… mm --- …… Nm
  • 72. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 69 ■ Exercice2 : Flexion d’un doigt de réglage (BAC 2018– Session principale). On assimile le doigt de réglage à une poutre cylindrique creuse soumise à une charge 𝐹⃗ = 150 𝑁 1. Isoler la poutre AC, mettre en place les actions mécaniques puis calculer celles en A : ……………………………………………………….….…………… ……………………………………………………….….…………… ……………………………………………………….….…………… ………………………………………………………….….………… ………………………………………………………….….………… 2. Calculer les moments fléchissant le long de la poutre puis tracer le diagramme correspondant. ……………………………………………………….….…………… ……………………………………………………….….…………… ……………………………………………………….….…………… ………………………………………………………….….………… ………………………………………………………….….………… ………………………………………………………….….………… 3. Déduire ‖ 𝑀𝐹 ‖ 4. a/ Déterminer la valeur 𝐷 pour que la poutre résiste en toute sécurité ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… 4. a/ Déduire la valeur de 𝑑 ………………………………………………………………………………………..………………………..……………………… Y 𝐹⃗ + A x 12 9 CB ‖ 𝑀𝐹 ‖ = ………………… Ech : 10 mm --- 10 N.m Y 𝑭 𝑩 ⃗ + A B x C Mf A B x C
  • 73. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 70 SERIE 4 : MECANISME D’ENTRAINEMENT A REDUCTEUR FREIN A. Dossier Technique 1. Présentation du système : Le système à étudier est un mécanisme d’entraînement constitué par un moteur à frein accouplé à un réducteur. 2. Nomenclature : 21 1 Tirant 42 1 Plateau 20 1 ………………………………………… 41 4 doigt 19 6 Bague 40 1 Bague en caoutchouc 18 1 ………………………………………… 39 1 Couvercle de sécurité 17 1 ………………………………………… 38 1 Arbre d’ entrée de réducteur 16 1 ………………………………………… 37 1 Arbre intermédiaire 15 2 Clavette parallèle 36 1 Ecrou à encoche 14 1 Ecrou 35 1 Roue 13 1 Cage moteur 34 2 Coussinet à collerette 12 3 Goupille cylindrique 33 1 Arbre de sortie 11 1 ………………………………………… 32 1 Coussinet 10 4 Ressort 31 1 Pignon conique 9 1 Roulement BC 30 1 Anneau élastique pour arbre 8 1 Anneau élastique pour alésage 29 1 Anneau élastique pour arbre 7 1 stator 28 1 Pignon conique 6 1 rotor 27 1 Bâti droite 5 1 Bloc moteur 26 1 Pignon 4 1 Corps 25 2 Coussinet à collerette 3 1 Roulement BC 24 1 Bâti gauche 2 1 Joint d’étanchéité 23 1 Plateau 1 1 Arbre moteur 22 4 Vis CHc Rep Nb Désignation Rep Nb Désignation
  • 74. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 71 3. Dessind’ensemble:
  • 75. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 72 A. Dossier Réponses 1. Etude du système pluritechnique : 1. a/ En se référant au dossier technique, compléter le diagramme F.A.S.T relatif à la fonction principale FT1 1. b/ Préciser le type d’accouplement, justifier votre réponse et indiquer ces caractéristiques et son symbole : Type Justification Caractéristiques Symbole ……………… ………………………… ………………………… …………………………  ……………………………………………………………  ……………………………………………………………  …………………………………………………………… 1. c/ En se référant au dessin ci-contre, compléter le tableau suivant par les repères des pièces manquantes : ..... Disque .... garniture ..... Ressort de rappel .... Corps .... Plateau de friction fixe .... Electro-aimant Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur (1) vers l’arbre de sortie (33)FT1 ………………………………………………………………….. …………………………………………………………………… Stator (7) et Rotor (6)FT11 Accoupler l’arbre moteur (1) avec l’arbre (38) ……………………………… ……………………………… FT13 Transmettre et réduire le mvt de rotation de (38) à (33) ……………………………… ………………………………FT14 Freiner l’arbre moteur (1) ……………………………… ………………………………FT12 ……………………………………………………………. …………………………………………………………….. Electroaimant (11)FT121 ……………………………………………………………. …………………………………………………………….. Deux clavettes (15)FT122 ……………………………………………………………. …………………………………………………………….. Ressorts (10)FT123 ……………………………………………………………. …………………………………………………………….. Garniture (17)FT124
  • 76. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 73 1. d/ Donner le type et la nature de l’embrayage :  Embrayage ………………………..………………………..…………………………………………..…………………… 1. e/ Compléter, dans les deux positions, le schéma cinématique : Position freinée Position non freinée 1.f/ Calculer 𝑪 𝒆 le couple transmissible (en 𝑵. 𝒎) par ce frein : On donne :  𝑪𝒕 = 𝟐 𝟑 × 𝒏 × 𝒇 × 𝑭 × 𝑹 𝟑 𝒓 𝟑 𝑹 𝟐 𝒓 𝟐  Le coefficient de frottement est 𝒇 = 𝟎, 𝟒  La force d’action d’un seul ressort : 𝑭 𝒓𝒆𝒔𝒔𝒐𝒓𝒕 = 𝟏𝟓𝟎𝑵  L’échelle du dessin d’ensemble est 𝑬𝒄𝒉 = 𝟏 ∶ 𝟐 Trouver : 𝒏 = …………… 𝒓 = ………………..……… 𝑹 = ………………..……… …………………………………………………………………..…………………………………………..………………………… …………………………………………………………………..…………………………………………..………………………… 2. Etude cinématique du mécanisme : 2. a/ Calculer le rapport r1  ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. 2. b/ Calculer 𝑪 𝟑𝟑 le couple transmissible par l’arbre de sortie (33) ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. Moteur 𝑁 = 1440 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 𝐶 = 1,2 𝑁. 𝑚 Arbre de sortie (33) 𝑁 = 480 𝑡𝑟/𝑚𝑖𝑛 𝐶 =…… Engrenage (26 / 35) r1 =…… ; η2=0,92 Engrenage conique (28 / 31) r2 = 1 ; η2=0,85
  • 77. Labo Génie Mécanique de Kélibia Page 74 3. Résistance des matériaux : Pendant le freinage, l’arbre (01) est assimilé à une poutre cylindrique pleine encastrée à une extrémité A On donne 𝑑 = 18 𝑚𝑚 ; 𝑅 = 225 𝑀𝑃𝑎 et on admet un coefficient de sécurité 𝑠 = 5 3. a/ Représenter les réactions de l’encastrement 𝑹 𝑨 ⃗ et 𝑴 𝑨 ⃗ appliqués au point A On donne 𝑭 𝑩 ⃗ = 180𝑁 3. b/ Calculer 𝑹 𝑨 et 𝑴 𝑨 les actions de l’encastrement au point A ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… ….………………….………………..…………………… 3. c/ Tracer le diagramme des moments fléchissant ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. ….………………….………………..……………………………….. 3. d/ Calculer la contrainte normale maximale 𝝈 𝒎𝒂𝒙 sachant que 𝑴𝒇 𝒁𝒎𝒂𝒙 = 𝟏𝟎, 𝟖 𝑵. 𝒎 ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………….……..………………………..………………………………….……………………………….…. 3. e/ Vérifier la résistance de la poutre ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. f/ Calculer la diamètre minimal 𝒅 𝒎𝒊𝒏 à partir duquel la poutre résiste à la flexion ………………………….……..………………………..………………………………….…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………….……..………………………..………………………………….……………………………….…. A Mf [N.m] xD CB -5 0 -5 -10 15 10 y x 6060 CBA 𝑭 𝑩 ⃗