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SOMMAIRE
ANALYSE FONCTIONNELLE D UN PRODUIT 3
EXERCICES 7
CHAINE FONCTIONNELLE 14
CHAINE D ENERGIE 17
FONCTION ALIMENTER 17
21FONCTION DISTRIBUER
FONCTION CONVERTIR 26
REPRESENTATION GRAPHIQUE 34
PROJECTION ORTHOGONAL 34
APPLICATIONS 35
COUPES 41
APPLICATIONS 42
LIAISONS MECANIQUES 53
SCHEMA CINEMATIQUE 54
APPLICATION 55
TRANSMISSION DE PUISSANCE SANS MODIFICATION DE VITESSE 57
PUISSANCE ET RENDEMENT 58
TRANSMISSION DE PUISSANCE AVEC MODIFICATION DE VITESSE 59
TRANSFORMATION DE MOUVEMENT 59
APPLICATION 1 à 8 61
CHAINE D INFORMATION 94
ACQUERIR 94
TRAITER 94
LOGIQUE COMBINATOIRE 95
EXERCICES 98
EXAMENS Bac 2014 NORMAL S .I 106
EXAMENS Bac 2014 RATRAPPAGEL S .I 119
EXAMENS Bac 2015 NORMAL S .I 133
EXAMENS Bac 2015 RATRAPPAGE S .I 149
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I - Présentation
L'analyse fonctionnelle s'applique à la création ou à l'amélioration d'un produit. Elle est la base de
l'établissement du Cahier des Charges Fonctionnelles.
D'après la norme AFNOR NF X 50-151, l'analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à rechercher,
ordonner, caractériser, hiérarchiser les fonctions du produit attendu par l'utilisateur. De cette façon, le
produit délivré correspondra parfaitement au besoin de l'utilisateur.
Définitions
• Le produit est ce qui est fourni à l’utilisateur pour répondre à un besoin.
• Le besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur.
Exemple: La nécessité de se déplacer rapidement d'un endroit à un autre pour aller au travail,
a fait naître de nouveaux besoins. Selon l'âge, le sexe, la profession, le lieu
d'habitation (ville ou campagne) ce besoin est très différent. Pour un deux roues, un
adolescent sera attiré par un scooter rapide, nerveux, taillé pour la vitesse. Un
adulte sera plus attiré par un modèle confortable, sûr, avec un coffre de rangement…
• Le Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF) constitue un document sur lequel le demandeur
exprime son besoin. Il est avant tout, le document contractuel entre le demandeur et le bureau
d’études.
Le CdCF est une tâche importante qui conditionne en partie la réussite d’un produit. Il est
exhaustif et précis ne laissant pas la place pour le doute.
L'analyse fonctionnelle décompose le produit pour distinguer :
- Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin.
- Les fonctions techniques qui permettent d’assurer les fonctions de service.
Remarque : une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément.
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II - Démarche de « projet ».
La démarche de « projet » consiste à innover, concevoir, et réaliser un produit à partir d’un besoin à
satisfaire. Le produit envisagé peut être entièrement nouveau ou être l’évolution d’un système existant.
A chaque phase on peut associer un outil d’expression de l’analyse fonctionnelle.
 Recherche du besoin fondamental  Recherche de solutions technologiques
Outil : Bête à cornes Outil : FAST
 Recherche des fonctions de services  Analyse descendante
Outil : Pieuvre Outil : SADT
1°- Recherche du besoin fondamental – Outil: Bête à cornes
L’outil «bête à cornes» pose les questions suivantes pour le produit à étudier
• Qu'est ce qui pourrait faire disparaître le produit ?
• Qu'est ce qui pourrait le faire évoluer ?
A qui rend
service le produit ?
Sur quoi agit le
produit ?
PRODUIT
Dans quel but le
système existe-il ?
1
2
3
4
Besoins Fonctions de service Fonctions techniques
Produit
(solutions constructives)
Etude fonctionnelle externe
Analyse fonctionnelle du besoin
Etude fonctionnelle interne
Analyse fonctionnelle
21 3
4
3
4
4
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2° - Recherche des fonctions de services – Outil: pieuvre
Cette recherche consiste à faire figurer
sur un graphique les éléments environnants
le produit.
On distingue deux types de fonctions de service :
- les Fonctions Principales (FP) sont l’expression même du besoin. Chaque FP doit être représentée par une
relation entre au moins deux milieux extérieurs via le produit.
- les Fonctions Contraintes (FC) représentent toutes les contraintes générées par les milieux extérieurs au
produit.
Rappel: Elles sont exprimées par un verbe à l’infinitif suivi d'un complément.
3° - Recherche de solutions technologiques – outil: le diagramme FAST (Function Analysis System Technic)
Lorsque les fonctions de services sont identifiées, cette méthode les ordonne et les décompose suivant
une logique fonctionnelle pour aboutir (vers la droite) aux solutions technologiques de réalisation. Elle
s’appuie sur la technique interrogative suivante :
Deux agencements particuliers peuvent se rencontrer :
Agencement en ET Agencement en OU
PRODUIT
Milieu extérieur 1
FP
FC1
Milieu extérieur 2
Milieu extérieur 3
Milieu extérieur 4
FC3
FC2
Quand cette fonction doit-elle être assurée ?
Quand ?
Pourquoi ? Comment ?FONCTION
Pourquoi doit-elle être assurée ? Comment doit-elle être assurée ?
Quand ?
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4° - Méthode SADT (Analyse fonctionnelle descendante)
Elle reprend le principe précédant mais utilise des règles et un formalisme plus complexe. Ce type
d’analyse, de décomposition fonctionnelle permet de modéliser et de décrire graphiquement des systèmes
techniques. On procède par analyses successives descendantes, c’est à dire en allant du plus général vers le
plus détaillé en fonction des besoins.
TD: Application au store Somfy
Valeur ajoutée :
D o n n é e s d e c o n t r ô l e
MOS :
Processeur :
A-0 Actigramme de 1er niveau
MOE :
Fonction globale :
Energies et produits
nécessaires au
fonctionnement
Données d'exploitation
/ consignes de
fonctionnement
Données de
configuration Réglages
Sorties
secondaires
Informations
d’état
Présence d'nrj
et produits
autres que la
MOE
Présence
MOE et
conditions
propres à la
fonction
globale
Conditions
exprimant les ≠
modes de marche
du système.
Manuel / auto /
programmable
Possibilités de
modifier le résultat
à l'intérieur d'un
même mode de
marche
Voyants ou
signes
quelconques
d'état du système
- chaleur
- déchets
- etc …
A quoi sert le système ?
Que fait il ?
Verbe à l'infinitif + complément
Matière d'œuvre entrante Matière d'œuvre sortante = MOE + valeur ajoutée
Modification apportée à la MOE
Mécanisme ou Système Automatisé
Valeur ajoutée :
D o n n é e s d e c o n t r ô l e
MOS :
Processeur :
(Nom du S.A.)
A-0 Actigramme de 1er niveau
MOE :
Fonction globale :
Energies et produits
nécessaires au
fonctionnement
Données d'exploitation
/ consignes de
fonctionnement
Données de
configuration Réglages
Sorties
secondaires
Informations
d’état
Secteur 220 V
Courant
alternatif
Présence soleil
Présence vent
(Durée et intensité)
Manuel
Automatique
Fins de courses (haut et bas)
Seuils de déclenchement
Voyant vent
Voyant soleil
Store en position finaleStore en position initiale
DEPLACER UN
STORE
Mécanisme de manœuvre de store
Adaptation de la position du store
Bruit
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ANALYSE FONCTIONNELLE
 Positionneur d’antenne parabolique
 Grue de chantier : Bacalaureat 2012
Après avoir pris connaissance du sujet :
1) Compléter le diagramme bête à cornes.
Eléments de réponse
Satellite
Télévision
Emission TV
Utilisateur
Tourner l’antenne parabolique
Positionner l’antenne parabolique
Antenne parabolique.
Positionneur d’antenne
parabolique
……………….
………………….
………………..
A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ?
Dans quel but ?
……………………
………………
…….
…………………………………………..
Les grues sont des systèmes utilisés par les entreprises de construction des bâtiments et des travaux publics.
Elles sont des éléments incontournables dans les chantiers. Leur fonction principale est de déplacer une charge.
Les grutiers doivent appréhender l’environnement du système par l’exploitation des outils de l’analyse
fonctionnelle dont le but est d’exprimer la fonction globale de la grue et identifier ses fonctions de service.
FC1 . Etre réglée et commandée par le grutier
FC2 . Respecter la charge limite en fonction de la position
FC3 . Respecter la réglementation en vigueur
FC4 . S’installer et maintenir la position d’équilibre
FC5 S’adapter à l’énergie électrique du réseau ONE
FC6 Résister à l’environnement.
FC7 . Respecter la vitesse limite du vent
Fp ……………………………………………………………………………..
2 ) Compléter le diagramme partiel des
interacteurs (pieuvre) à partir de la
liste des fonctions de service présentée
dans le tableau
7
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Analyse fonctionnelle interne
Exercices
Aspirateur.
1. Compléter l actigramme (A-0) et (A0) à partir de la liste suivante :
- Puissance d aspiration
- Poussière dans le sac
- Poussière déposée+ air ambiant
- Energie électrique
- Bruit, Information visuelle
- Aspirer et stocker la poussière
- Marche/arrêt
- Aspirateur
- Réglage de vitesse
2. Actigramme (A0).
…
A-0
. . . . . . . . . . . . . . . .
…
…
…
…
. . . . . . . . . . . . . .
…
…
…
…
Aspirer la poussière
Séparer la poussière
Evacuer la
poussière
C :. . . . . . . . . . . . . . . . .
.
Moteur +turbine
Sac à poussière
Filtre de sortie
R :. . . . . . . . . . . . . .
. .
E :. . . . . . . . . . . . .
. . .
W :. . . . . . . . . . . . .
. . .
. . . . . . .
. .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . .
A0
A1
A2
A3
. . . . . . .
. .
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Analyse fonctionnelle interne
Exercice : Machine à café.
1. Compléter l actigramme (A-0) et (A0) à partir de la liste suivante :
- Consignes de température de l eau
- Eau froide
- Poudre de café
- )nformation d état
- Dosage eau et café
- Machine à faire le café
- Faire du café chaud
- Café chaud
- Energie électrique
- Marche/arrêt
2. Actigramme (A0).
. . . . . . . . . . . . .
A-0
. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
. . . . . .
C: . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . . . . . . .
. .
. . . . . . . . . . . . . . . .
R : . . . . . . . . . . . . . . . .
E : . . . . . . . . . . . . . .
Doser l’eau
Chauffer l’eau
Elaborer le
caféDoser le café
C :. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Doseur
Doseur
Percolateur
Resistance
R :. . . . . . . . . . . . . . . .
E :. . . . . . . . . . . . . . . .
W :. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
. .
Eau froid dosé
. . . . . . .
. .froid
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
A0
Eau chaud
Café dosé
A1
A3
A4
A2
 Exemple de diagramme pieuvre avec celui de la machine à café :
 Remplir le tableau suivant :
FP3
FC2
FC1
FP5
FP4
FP2
FP1
MACHINE
A FAIRE
LE CAFE
Energie
électrique
Eau froide
Poudre de
café
Café chaud
Utilisateur
Humidité
Poussière
Fonctions de service
Repère Enoncé
FP1
FP2
FP3
FP4
FP5
FC1
FC2
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Exercice 5 : le sécateur
La société Winland désire développer un
nouveau sécateur à main pour augmenter son
chiffre d’affaire à l’export.
Elle décide de créer un nouveau Cahier des
Charges Fonctionnel pour définir le besoin de ce
produit.
Voici le diagramme pieuvre qu’elle à définit :
( A compléter ainsi que le tableau des spécifications fonctionnelles).
Fonctions Critère Niveau Flexibilité
FP1 Permettre à l’utilisateur
de couper une branche
Diamètre 20 mm +/- 2 mm
FC1 Avoir une bonne prise en
main
Ergonomie Très bonne /
FC2 Garantir le minimum de
maintenance
Fréquence minimum
FC3 Fonctionner par tous les
temps
Apparition de rouille 10 ans
E l d é t à i i li é
Sécateur
Milieu
ambiant
Critère
De qualité
__________ Branche
FP1
FC1
FC2
FC3
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ANALYSE FONCTIONNELLE SCIENCES DE L’ INGENIEUR
Correction ex : la machine à café :
Compléter les diagrammes de niveau A-0 et de niveau A0 du système avec les éléments
donnés.
Ecriture du niveau A-0 (point de vue : concepteur):
Données : Consignes de dosage (eau et café), café chaud, consignes de température de l’eau,
machine à café, énergie électrique, poudre de café,ordres de l’opérateur (marche – arrêt), eau
froide, information d’état (marche – arrêt).
Ecriture du niveau A0 – FAIRE DU CAFE CHAUD :
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INITIATION AUX SCIENCES DE L’ INGENIEUR
Exemple de diagramme pieuvre avec celui de la machine à café :
Energie
électrique
FP3
Eau froide
Poudre de
café
Remplir le tableau suivant :
Poussière
Utilisateur
FC2 FP5
FP1
FP2
MACHINE
A FAIRE FC1
LE CAFE Humidité
FP4
Café chaud
Fonctions de service
Repère Enoncé
FP1 Doser l’eau
FP2 Doser le café
FP3 Chauffer l’eau
FP4 Elaborer le café
FP5 Mette la machine à café en marche
FC1 Résister à la corrosion dans un environnement humide
FC2
Ne pas être endommagé par la poussière
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A.F SCIENCES DE L’ INGENIEUR
Correction : exercice sur le sécateur
La société Winland désire développer un
nouveau sécateur à main pour augmenter son
chiffre d’affaire à l’export.
Elle décide de créer un nouveau Cahier des
Charges Fonctionnel pour définir le besoin de ce
produit.
Voici le diagramme pieuvre qu’elle à définit :
.
( A compléter ainsi que le tableau des spécifications fonctionnelles).
Utilisateur Branche
FP1
FC1
Sécateur
Milieu
FC2
FC3
Critère
ambiant De qualité
Fonctions Critère Niveau Flexibilité
FP1 Permettre à l’utilisateur
Diamètre de branche Diamètre 20 mm +/- 2 mm
de couper une branche
FC1 Avoir une bonne prise en
Ergonomie Très bonne /
main
FC2 Garantir le minimum de
Fréquence 2 mois minimum
maintenance
FC3 Fonctionner par tous les
Apparition de rouille 10 ans minimum
temps
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ARCHITECTURE DE LA CHAINE D’INFORMATION
ET DE LA CHAINE D’ENERGIE
1/PRESENTATION
La structure ci-dessous représente la structure fonctionnelle générale d’un système
pluritechnologique.
La chaîne d’énergie, sur ordre de la chaîne d’information, permet d’acheminer
l’énergie nécessaire au développement d’une action.
Grandeurs physiques à acquérir
Energies
d’entrée
Chaîne d’information
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
Chaîne d’énergie et d’action
AGIR
Ordres de pilotage
Informations
issues d’autres
systèmes et
d’interfaces H/M
Informations
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
2/CHAINE D’INFORMATION
Chaîne d’information
Informations
(ordres,
messages)
Grandeurs
physiques,
consignes
Grandeurs
physiques,
consignes
Informations
traitées
Capteur TOR
Capteur analogique
Capteur numérique
Interface
Homme/Machine
Système numérique
Automate programmable
Ordinateur
Microcontrôleur
Module logique programmable
Circuit de commande câblée
Logiciels
Commande TOR
Interface Homme/Machine
Liaison série
Liaison parallèle
Réseau Ethernet
Bus capteur/actionneur
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
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3LCHAINE D’INFORMATION
4/CHAINE D’ENERGIE
La chaîne d'énergie associée à la chaîne d'information de laquelle elle reçoit les
ordres, assure la réalisation d'une fonction de service dont les caractéristiques
sont spécifiées dans le cahier des charges fonctionnel du système.
Chaîne d’énergie et d’action
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
Réseau EDF
Pile
Batterie
Accumulateurs
Contacteur
Relais
Commutation par
semiconducteurs
Variateur, hacheur
Distributeur pneumatique
Moteur à courant continu
(à aimant permanent,
brushless, moteur pas à
pas)
Moteur asynchrone
Moteur synchrone
Vérin
Assemblage
démontable
Guidage en rotation
Guidage en translation
Accouplement
Embrayage
Frein
Limiteur de couple
Engrenage
Poulie-courroie
Système vis-écrou
…
Energie
disponible
pour
l’ACTION
Source
d’énergie
Energie
mécanique
Energie
- Electrique,
- Pneumatique
- Hydraulique
Chaîne d’information
Informations
(ordres,
messages)
Grandeurs
physiques,
consignes
Grandeurs
physiques,
consignes
Informations
traitées
Capteur TOR
Capteur analogique
Capteur numérique
Interface
Homme/Machine
Système numérique
d’acquisition de
données
Automate programmable
Ordinateur
Microcontrôleur
Module logique programmable
Circuit de commande câblée
Logiciels
Commande TOR
Interface Homme/Machine
Liaison série
Liaison parallèle
Réseau Ethernet
Bus capteur/actionneur
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
Energie
mécanique
adaptée
Energie
- Electrique,
- Pneumatique
- Hydraulique
adaptée
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I – MISE EN SITUATION :
Introduction :
Système : Mini perceuse
ALIMENTATION STABILISÉE :
On désire alimenter le moteur de la mini- perceuse qui fonctionne sous une tension de 18V Mais la STEG
ne nous fournit qu’une tension de 220V là on confronte un double problème pour l’adaptation de la tension.
 Un problème d’amplitude : 220V 18v
 Un problème de nature : Alternative Continue
Pour résoudre ce problème on se propose d’utiliser un appareil qui permet de modifier la tension du
secteur 220 V alternatives en une tension 18V continue :
Un tel appareil est appelé : « Alimentation stabilisée »
II- FONCTIONS ÉLÉMENTAIRES D’UNE ALIMENTATION STABILISÉE :
1) Fonction adaptation : (transformateur)
:
c- Forme du signal d’entrée et de sortie :
18V-DC
220V –AC-
OU
T
T
U1
t
U2
tU2U1
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Symbole :
FONCTION ALIMENTATION
*- Pendant l’alternance (+) les diodes : D2 et D4 Conduisent.
et les diodes : D1 et D3 Bloquées.
*- Pendant l’alternance ( - ) les diodes : D1 et D3 Conduisent.
et les diodes : D2 et D4 Bloquées.
2) Fonction redressement :
U1
t
U2
t
U1
t
UR
t
D1 D2
D3D4
(Voir fig. ci-dessus)
3) Fonction filtrage :
Condensateur polarisé Condensateur non polarisé
C+
-
C
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a - La diode à jonction est une composante qui laisse passer le courant dans un sens : de l’anode ( A ) vers la cathode ( K )
b- Redressement simple alternance
Redressement par pont de GRAETZ
Rp
F1 F2
F3
F4
4) Fonction stabilisation :
La fonction Stabilisation : est assurée soit par : Diode Zéner ou un régulateur.
Stabilisation par diode Zéner :
Un résistor (Rp) de Protection et une diode zéner (Dz) monté en inverse.
C’est une Diode particulière caractérisée par sa tension (V z).
Stabilisation par régulateur :
5) Schéma fonctionnel :
7805
E
M
S
UF
t
US
+5V
Tension
Continue 18 V
(DC)
F1 F2 F3 F4
Tension
Alternative
~(AC) 220V
Adaptation
(Transformation)
Redressement Filtrage Stabilisation
E M S
7805UF
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Exemple d une alimentation stabilisée
Convertisseur Tension d'Entrée Tension de Sortie Symboles
Hacheur continu continu
Onduleur continu Alternatif valeur moyenne = 0
Redresseur Alternatif continu (valeur moyenne réglable)
Gradateur Alternatif Alternatif valeur efficace
réglable
redresseur non commandé Alternatif Continu
Variateur de fréquence Alternatif Alternatif (U et f
Réglables)
+
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(courant important)
1)Fonction
2)Principe
Symboles Normalisés
Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure
"de très fortes intensités" encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc
électrique.
Position Repos :
Bobine désexcité
Contact de puissance ouvert
Position Travail :
Bobine excité
Contact de puissance Fermé
(courant important)
Symboles Normalisés
Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure
encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc
Contact de puissance ouvert Contact de puissance Fermé
Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure
encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc
Symboles Normalisés
............................
............................
............................
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Contacteur Schema
Contacteurs
3 )
Commande d un moteur triphasé
* Action sur S1 :
Moteur tourne.
* Action sur S2 :
le moteur s arrete
Q1: sectionneur
KM1:contacteur
F1: relais thermique
M: moteur electrique
FONCTION DISTRIBUER
A)
Le montage 9 est composé de 3 relais 1RT, d’un interrupteur électrique K, d’un moteur à courant continu M,
et d’une lampe L.
Relais 1
L
K
T R
C
T R
C
T R
C
M
Relais 2
Relais
3
Montage 9
Complétez le tableau suivant, en indiquant la position de chacun des relais, ainsi que l’état du moteur M et de
la lampe L, en fonction de la position de l’interrupteur K :
K Relais 1 Relais 2 Relais 3 Moteur M Lampe L
R
T
Implantation du composant et fonctionnement
représenter le contacteur dans le schéma suivant :
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EX 1:
P=6KW
230V
400V
EX 2:
I – Conventions utilisées
Convention utilisée au sujet des positions des distributeurs
Dans tous les montages pneumatiques suivants, la case de gauche des symboles des distributeurs sera appelée
la position 1, et la case de droite sera appelée la position 2 :
position
1
position
2
commande
1
commande
2
R Si la commande 1 est actionnée (commande de gauche), le distributeur passe en position 1
R Si la commande 2 est actionnée (commande de droite), le distributeur passe en position 2
Abréviations utilisés pour indiquer la position des éléments dans un montage
Dans tous les tableaux à compléter, vous utiliserez les abréviations suivantes pour désigner les positions ou les
états des différents éléments des montages :
élément
un relais ou un
bouton poussoir
une lampe un moteur électrique un distributeur la tige d’un vérin
position ou
état
travail repos allumée éteinte
en
marche
arrêté
en
position 1
en
position 2
entrée sortie
abréviation à
utiliser
T R A E M A 1 2 E S
II – Montages pneumatiques
On dispose d’un distributeur 4/2 monostable à commande manuelle, et d’un vérin double effet. Lorsque le
bouton B du distributeur est au travail, le distributeur passe en position 1. Lorsque le bouton B est au
repos, le distributeur repasse automatiquement en position 2 (indiqué par un petit ressort sur le symbole du
distributeur, au niveau de la commande 2). Ce distributeur n’est donc stable que dans une seule position : la
position 2.
Complétez le tableau suivant, représentant l’évolution chronologique du montage 1, les étapes étant exécutées
les unes après les autres dans l’ordre indiqué dans le tableau :
Evolution du montage 1
Etape
Position du
bouton B
(T ou R)
Position du
distributeur
(1 ou 2)
Position de
la tige T
(E ou S)
Etape 0 R 2 E
Etape 1 T
Etape 2 R
Etape 3 T
Montage 1
B)DISTRIBUTEUR PNEUMATIQUE
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Montage 2
On dispose d’un distributeur 4/2 bistable à commandes manuelles, et d’un vérin double effet. Complétez
le tableau suivant, représentant l’évolution chronologique du montage 2, les étapes étant exécutées les unes
après les autres dans l’ordre indiqué dans le tableau :
Evolution du montage 2
Etape
Position du
bouton B1
(T ou R)
Position du
bouton B2
(T ou R)
Position du
distributeur
(1 ou 2)
Position de
la tige T
(E ou S)
Etape 0 R R 1 S
Etape 1 R T
Etape 2 R R
Etape 3 T R
Etape 4 R R
Etape 5 T R
Etape 6 R R
Etape 7 R T
Etape 8 R R
B1
T
B2
Montage 2
Montage 3
On dispose d’un distributeur 4/2 bistable à
commandes électriques, d’un vérin double
effet, et de deux boutons poussoirs électriques
B1 et B2.
Complétez le tableau ci-contre, représentant
l’évolution chronologique du montage 3, les
étapes étant exécutées les unes après les
autres dans l’ordre indiqué dans le tableau :
Evolution du montage 3
Etape
Position du
bouton B1
(T ou R)
Position du
bouton B2
(T ou R)
Position du
distributeur
(1 ou 2)
Position de
la tige T
(E ou S)
Etape 0 R R 2 E
Etape 1 T R
Etape 2 R R
Etape 3 R T
Etape 4 R R
Etape 5 R T
Etape 6 R R
Etape 7 T R
Etape 8 R R
B1
T
B2
Montage 3
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2) Composants pneumatiques :
Clapet anti retour
Clapet anti retour avec
ressort
Sélecteur de circuit, fonction
OU
Sélecteur à deux entrées,
fonction ET
Soupape d’échappement
rapide
Raccordement de
canalisation
Croisement de canalisation
Indicateur optique
Réservoir
Sécheur, déshydrateur
Lubrificateur
Manomètre
Filtre
Vanne
régulateur de pression
Composants pneumatiques :
Réducteur de débit réglable
Réducteur de débit
unidirectionnel réglable
Régulateur de pression réglable
sans orifice d’échappement
Régulateur de pression réglable
avec orifice d’échappement
Echappement sans dispositif de
raccordement
Echappement avec
raccordement à vis
Silencieux
Manomètre
Alimentation d’air comprimé
Séparateur manuel (purge)
Thermomètre
Débitmètre
Compresseur
Clapet anti-retour piloté
soupape de sécurité
Réducteur de débit réglable
Régulateur de pression réglable
sans orifice d’échappement
Régulateur de pression réglable
avec orifice d’échappement
Echappement sans dispositif de
Alimentation d’air comprimé
Séparateur manuel (purge)
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SCHEMAS DES ACCESSOIRES
Grandeurs physiques
Pa = U.I
Modèle équivalent du moteur à courant continu
Relations fondamentales dans un moteur à courant continu
Ke (en V/rd/s) et Kc (en N.m/A)
Alimentation du moteur
 La tension U
 Le courant I
Expression du couple en fonction du
C = kc.I
Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique
ou par un transistor associé à une diode de roue libre
Grandeurs physiques
Modèle équivalent du moteur à courant continu
Relations fondamentales dans un moteur à courant continu
(en N.m/A) sont des constantes qui caractérisent le moteur
Alimentation du moteur
Moteur cc
Le comportement électrique d'un moteur à courant
continu peut être modélisé par une résistance R en
série avec une force électromotrice [f.e.m.] E :
en fonction du courant Expression de la tension en fonction d
E = k
U = E+ I R
Ue = Ie r
Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique
ou par un transistor associé à une diode de roue libre
Pu = C.
Relations fondamentales dans un moteur à courant continu
sont des constantes qui caractérisent le moteur.
 La vitesse
 Le couple C
Le comportement électrique d'un moteur à courant
continu peut être modélisé par une résistance R en
une force électromotrice [f.e.m.] E :
en fonction de la vitesse
ke.
Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique
L'objet technique qui réalise la fonction Convertir est appelé Actionneur.
Convertir l'Energie Electrique en
Energie Mécanique
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Moteur à courant continu
1)
2)
3)
4)
FONCTION CONVERTIR
Bilon des Puissances
a) Moteur à aimant permanent
b) Moteur à électroaimant
Bilon des Puissances
Moteur à aimant permanent
Pa=U.I
Pu=C.
=
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6)Rendement:
5 )
Soit le moteur dont la plaque signalétique
Sur un réseau 400 V triphasés,
On réalise un
Couplage ETOILE.
signalétique est la précédente sur la quelle en lit
V triphasés, Sur un réseau 230
réalise un
Couplage TRIANGLE
La tension maximale que peut supporter
un enroulement du moteur est de
Plaque à bornes
sur la quelle en lit
230 volt triphasé on
ouplage TRIANGLE
La tension maximale que peut supporter
un enroulement du moteur est de 230 Volt.
Moteurs asynchrones triphasés
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2) Plaque signalétique
3)Couplage
1)Symbole :
EXERCICES
1/ DÉTERMINATION DES ÉLÉMENTS DU MODÈLE ÉQUIVALENT AU MOTEUR
Le chronogramme ci-contre représente le courant
dans le moteur en fonction du temps,
lors de son fonctionnement.
On rappelle le schéma équivalent
du moteur à courant continu.
La tension d’alimentation est de 24V.
1.1 - Repérer et matérialiser sur le chronogramme les différentes phases du fonctionnement :
- démarrage (D) ;
- fonctionnement à vide (V) ;
- usinage (U) ;
- freinage (F).
1.2 - En déduire la valeur du courant de démarrage Id, le courant absorbé à vide Io, le courant
en phase d'usinage Iu.
1.3 – Quelle est la valeur de la fem E du moteur au moment du démarrage ?
1.4 – A l'aide des résultats précédents, calculer R la résistance d'induit du moteur.
2/ CALCUL DE LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE
La constante de couple Km vaut 0,0527 Nm.A-1
(exprimée aussi en V/rad.s-1
).
2.1 - Calculer la valeur de la fem E lors de la phase d'usinage.
2.2 - En déduire la vitesse de rotation du moteur en tour par minute.
3/ CALCUL DU RENDEMENT DU MOTEUR
On donne la valeur des pertes constantes : Pc = 8 W
3.1 - Calculer la puissance utile.
3.2 - Calculer le couple mécanique en sortie du moteur
3.3 - Calculer le rendement h du moteur.
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Réponses
1/ DÉTERMINATION DES ÉLÉMENTS DU MODÈLE ÉQUIVALENT AU MOTEUR
1.1
1.2 – Id = 6 A Io = 0,5 A Iu = 1,8 A
1.3 – Au démarrage, la vitesse Nm est nulle,
donc E = Ke x Nm = 0
E = 0V
1.4 – Pour ce moteur : Vm = R.Im + E
Au démarrage, si E = 0, alors :
R = U / Im = 24 / 6 = 4 W
R = 4 W
2/ CALCUL DE LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE
2.1 - Vm = R.Im + E è E = Vm - R.Im
E = 24 - 4 x 1,8 = 16,8V
E = 16,8V
2.2 - E = Ke x wm è wm = E / Ke = 16,8 / 0,0527 = 318,78 rd/s
Nm = wm / (2*pi/60) = 3044 tr/mn
Nm = 3044 tr/mn
3/ CALCUL DU RENDEMENT DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE
3.1 - Pu = Pa - Pc è Pu = (Vm x Im) - Pc
Pu = (24 x 1,8) – 8 = 35,2 W
Pu = 35,2 W
3.2 - Pu = Cm x wm è Cm = Pu / wm
Cm = 35,2 / 318,78 = 110 mN.m
Cm = 110 mN.m
3.3 - h = Pu /Pa è h = Pu / (Vm x Im)
h = 35,2 / (24 x 1,8)
h = 81.48 %
D V U
F
V
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Exercice 1:
Un moteur asynchrone tourne à 965 tr/min avec un glissement de 3,5 %.
Déterminer le nombre de pôles du moteur sachant que la fréquence du réseau est f = 50 Hz.
Vitesse de synchronisme : nS = n / (1 - g) = 965 / (1 - 0,035) = 1000 tr/min
Nombre de paires de pôles : p = f / nS = 50 / (1000 / 60) = 3
6 pôles
Les enroulements d'un moteur asynchrone triphasé sont couplés en triangle.
La résistance d'un enroulement est R = 0,5 Ω, le courant de ligne est I = 10 A.
Calculer les pertes Joule dans le stator.
3RJ² = RI² = 0,5×10² = 50 W
Exercice 2:
Exercice 3:
Les tensions indiquées sur la plaque signalétique d'un moteur triphasé sont :
400 V / 690 V 50 Hz
(cela signifie que la tension nominale aux bornes d’un enroulement est de 400 V).
Quel doit être le couplage du moteur sur un réseau triphasé 230 V / 400 V ?
Couplage triangle (avec un couplage étoile, la tension aux bornes d’un enroulement
n’est que de 230 V).
Et sur un réseau triphasé 400 V / 690 V ?
Couplage étoile
(avec un couplage triangle, la tension aux bornes d’un enroulement est trop
importante : 690 V).
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EXERCICES CORRIGES
Application : PORTE AUTOMATISEE.
Question 1 : Repérer sur le schéma les éléments précédents.
Question 2 : Donner la liste :
• de la PC,
• des interfaces homme/machine,
• des interfaces machine/homme,
• des préactionneurs,
• des actionneurs,
• des transmetteurs,
• des effecteurs,
• des capteurs.
PC : carte électronique
IHM : les interfaceshomme/machine clef mode manuel/automatique bouton marche (bm)
interfacesles
machine/homme voyant marche (vm)
PO :
les préactionneurs : contacteurs moteur M- et M+
les actionneurs : moteur
les transmetteurs : réducteur + dispositif pignon-crémaillère
les effecteurs : crémaillère + roulettes
les capteurs :
capteurs électromécaniques porte fermée et ouverte
émetteur de rayons lumineux/cellule photo électrique
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Question 3 : Donner l'actigramme de niveau A-0 du système.
Question 4 : Établir la chaîne fonctionnelle pour l’opération « déplacer la porte ».
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I – MISE EN SITUATION :
II – LA PROJECTIONORTHOGONALE :
Étude sur un exemple :
Choisissons tout d’abord une vue principale que nous appellerons : Vue de Face (soit F cette vue)
En observant cette pièce suivant les différentes flèches indiquées.
Représenter les détails du dessin
simultanément sur les trois vues
en utilisant les lignes de
projection, soit directement ou a
travers la charnière.
Vue de FaceVue de Droite
On obtient la disposition
suivante des différentes
vues de notre pièce
La charnière
Vue de Dessus
On obtient ainsi la projection
des différentes vues avec :
F : Vue de Face.
D : Vue de Droite.
H : Vue de Dessus.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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APPLICATION II : Compléter les trois vues ci-dessous.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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APPLICATION III : Compléter les trois vues ci-dessous.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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III– CORRECTION DE L’APPLICATION :
Choisissons tout d’abord une vue principale que nous appelons : Vue de Face (soit F cette vue)
Vue de Droite Vue de Face
Vue de Dessus
On obtient ainsi la projection des différentes vues avec :
F : Vue de Face.
D : Vue de Droite.
H : Vue de Dessus.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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APPLICATION II(correction) : Compléter les trois vues ci-dessous.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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APPLICATION IV
TRAVAIL DEMANDER
1- Indiquer le nom de chaque vue.
2- Compléter ces 3 vues.
3- Coter l'encombrement de la pièce.
4- Coter la position du trou.
5- Coter sa forme.
Vue de …………………… Vue de ……………………
Vue de ……………………
LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE-------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale
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APPLICATION V : Compléter les trois vues ci-dessous. Ainsi que ces cotes dimensionnelles.
La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La cotation dimensionnelle
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Une coupe ou vue en coupe est une représentation permettant une meilleure définition et une
compréhension plus aisée des formes intérieures d’un ou plusieurs composants.
I. LES COUPES SIMPLES :
I.1. PRINCIPE D’UNE COUPE SIMPLE :
ÉTAPE 1 : choisir un plan de coupe (P) ÉTAPE 2 : Couper la pièce suivant (P)
Je ne vois pas
l’intérieur de
la pièce
Cette partie
m’empêche
de voir
l’intérieur
(P)
ObservateurPartie à supprimer
ÉTAPE 3: Supprimer la partie de la pièce
entre l’observateur et (P)
ÉTAPE 4 : Projeter la partie observée sur le
plan (P)
Je peux observer
l’intérieur de la
pièce
La matière
coupée est
hachurée
Matière coupée
I.2. REPRÉSENTATION DES SURFACES COUPÉES :
Hachures
Les surfaces coupées sont représentées par des hachures (traits fins).
Les différents types de hachures :
Afin de faciliter la reconnaissance de la famille de matière d’une pièce, on peut employer des types
de hachures spécifiques. Ci-dessous les types de hachures des catégories de matières
fréquemment rencontrées en construction mécanique :
Matières plastiques et isolantesCuivre et alliages de Cuivre
Aluminium et alliages d’AluminiumMétaux ferreux (Aciers, fontes)
La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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APPLICATION I : Compléter les trois vues ci-dessous.
A
A - A
A
La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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APPLICATION II : Compléter les trois vues ci-dessous.
A
A - A
A
La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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APPLICATION III : Compléter les trois vues ci-dessous :
- Vue de face
- Vue de droite en coupe A-A
- Vue de dessus
A - A A
A
La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
APPLICATION IV :
Compléter les trois vues ci-dessous.
A
A - A
A
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A - A A
A
La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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Correction
APPLICATION V:
On demande de compléter :
- La vue de face.
- La vue de dessus en coupe A – A.
- La vue de droite.
A A
A- A
LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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APPLICATION VI : La vue de dessous étant complète
Compléter :
- La vue de face en coupe A – A
- La vue de gauche.
A A
A- A
: LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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A- A
APPLICATION VII
Compléter :
- La vue de face en coupe A – A
- La vue de gauche.
- La vue de dessus.
Indiquer les trois surfaces A, B, et C
sur les vues
LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
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LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple
Travail demandé
APPLICATION V:
On demande de complé
- La vue de dessus en coupe A – A.
- La vue de droite.
A A
A- A
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Représentation des filetages et taraudage
I- Rappel sur les éléments filetés :
II-Application :
Exercice 1 :
« l » étant la longueur du filetage
On demande de :
=> Compléter le filetage (vue de face)
=> Colorier le filetage (vue de gauche)
Exercice 2 :
1) Représenter sur les trois vues le
trou taraudé défini ci-dessous
( La vue de face est en coupe ).
=> Diamètre nominal : …. mm
=> Profondeur du taraudage : …. mm
2) Coter le trou taraudé
(cotes de forme et de position).
LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE--------------------------------------------------------------------- Filetages et taraudages
Normalis
REPRESENTATION DES FILETAGES : REPRESENTATION DES TARAUDAGES :
Réelle Réelle Normalisé
TARAUDAGEDÉBOUCHANTVue de dessous
Vue de face
.
TARAUDAGEBORGNE
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REPRESENTATION GRAPHIQUE ( SECTIONS )
Exemples:
Indiquer le nom de la section.
TD N° 1
 Donner le nom du dessin à droite : . . . . . . . . . . . . . . . . .
 Le nom du dessin à gauche : . . . . . . . . . . . . . . . .
 Dessiner la section sortie A-A.
SECTION rabattue
.
SECTION sortie
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Les liaisons mécaniques
I. Définition
Dans un mécanisme, quand une pièce est en contact avec une autre, il
y a entre ces deux pièces une liaison mécanique.
II. Caractéristique des contacts entre solides
On peut distinguer 3 types de contacts entre solides :
o contact
ponctuel
o contact
linéaire (la
ligne n’est pas
forcément une
droite)
o contact
surfacique
Dans ce cas
les surfaces de
contact sont le
plus souvent : planes / cylindriques / sphériques / hélicoïdales /
coniques.
III. Degrés de liberté
La liaison entre 2 pièces se caractérise par le nombre de mobilités
que peut avoir l’une des pièces par rapport à l’autre. Ces mobilités (ou
mouvements autorisés) sont appelés degrés de liberté.
Ces degrés de liberté correspondent aux mouvements élémentaires et
sont au nombre de 6 :
- 3 translations Tx Ty Tz
- 3 rotations Rx Ry Rz
La nature d’une liaison
mécanique dépend donc de la
géométrie du contact (ponctuel,
linéaire, surfacique) ainsi que du
nombre et de la position relative
de ces contacts.
0 mobilité
Liaison
encastrement T R
X 0 0
Y 0 0
Z 0 0
1 mobilité
Liaison pivot
d’axe x T R
X 0 RX
Y 0 0
Z 0 0
Liaison glissière
d’axe x T R
X TX 0
Y 0 0
Z 0 0
Liaison
hélicoïdale d’axe
x
Rx = Tx.2π/p
p=pas
T R
X TX RX*
Y 0 0
Z 0 0
2 mobilités
Liaison pivot
glissant d’axe x T R
X TX RX
Y 0 0
Z 0 0
Liaison rotule à
doigt T R
X 0 0
Y 0 RY
Z 0 RZ
3 mobilités
Liaison rotule
T R
X 0 RX
Y 0 RY
Z 0 RZ
Liaison appui-
plan de normale
y
T R
X TX 0
Y 0 RY
Z TZ 0
4 mobilités
Liaison sphère
cylindre (linéaire
annulaire) d’axe
x
T R
X TX RX
Y 0 RY
Z 0 RZ
Liaison cylindre
plan (linéaire
rectiligne), de
normale y et
d’axe x
T R
X TX RX
Y 0 RY
Z TZ 0
5 mobilités
Liaison sphère
plan (ponctuelle)
de normale y
T R
X TX RX
Y 0 RY
Z TZ RZ
A
z
y
A x
y
y
A
A
y
A
y
y
A
A
y
A
y
y
A
A
x
y
A
z
y
A
y
x
z
x
y
A
z
y
A
y
x
z
A
yy
A
y
x
A
A
y y
A
y
A
y
AA
z
y
y
A
AA
A
Plan Cylindre Sphère
Sphère
Cylindre
Plan
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
y
y
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Le schéma cinématique
I. Définition
Lors d’une étude, un mécanisme est représenté sous la forme d’un
dessin d’ensemble. Si le mécanisme est complexe, il sera utile de le
schématiser et de le représenter sous forme d’un schéma cinématique.
II. Recherche des classes d’équivalence
Définition : on appelle classe d’équivalence cinématique (cec) un
ensemble de pièces mécaniques reliées entre elles par des liaisons
encastrement.
Une classe d’équivalence peut être désignée par une lettre majuscule.
Le mécanisme étudié comprend 10 pièces que l’on peut regrouper en 3
classes d’équivalence distinctes 0, A et B.
Sur le dessin d’ensemble, il sera d’usage de colorier chaque classe
d’équivalence d’une couleur différente.
III. Identification des liaisons mécaniques
Lors de cette étape, on recherchera les liaisons existant entre les
différents couples de cec. Pour cela, il faut respecter 2 règles :
• S’il n’y a pas de contact entre deux cec, il n’y a pas de liaison.
• Lorsqu’on étudie la liaison entre deux cec, il faut supposer le
reste du mécanisme enlevé.
Ex. : Recherche de la liaison entre les cec 0 et A.
1/ Rechercher les surfaces de contacts entres ces 2
solides : surfaces cylindriques d’axe y.
2/ En déduire les mouvements autorisés (degrés de
liberté) 2 degrés de liberté Ty et Ry.
3/ Identifier la liaison : pivot glissant d’axe y.
4/ Représenter la liaison par son symbole :
(Respecter les couleurs choisies).
IV. Elaboration du schéma cinématique
La dernière étape consiste à élaborer le schéma cinématique.
Il suffit pour cela de positionner les centres des liaisons puis les
symboles de chaque liaison en respectant leurs orientations et leurs
positions relatives.
En reliant entre elles les classes d’équivalence (couleurs), on obtient le
schéma cinématique du mécanisme.
Le schéma cinématique doit respecter la géométrie du mécanisme.
Schématisation dans le plan (O, x, y)
Schématisation en perspective
Le dessin
d’ensemble ci-contre
représente une bride
hydraulique
permettant le
maintien en position
d’une pièce à usiner.
L’effort de serrage
est produit par de
l’huile sous pression
agissant sur le
piston 2.
La bride est fixée sur
une table de
machine-outil.
Ex. : A = {1, 4, 6,7} est la classe d’équivalence comprenant les
pièces repérées 1, 4, 6 et 7 sur le dessin d’ensemble.
Remarque : Le ressort 10 étant déformable, on n’en tient pas compte
Pièce à
usiner
x
y
z
x
y
x
y
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IBM
@
C
H
IB@
N
E
I°)Mise en situation :
Le système étudié fait partie d'un îlot de production (ici un
poste de fraisage automatisé). Nous étudierons plus
particulièrement le système de bridage (voir le dessin
d'ensemble de la bride hydraulique).
II°)Fonctionnement :
L’usinage de la pièce se fait en quatre phases :
1ère
phase : mise en position de la pièce.
2ème
phase : maintien en position de la pièce.
3ème
phase : usinage.
4ème
phase : dégagement de la pièce.
III°)Classes d’équivalences :
Formez les classes d’équivalences du mécanisme et coloriez les de différentes couleurs sur le dessin d’ensemble.
La pièce à usiner ne doit pas être indiquée. Les pièces liées à la chape 5 sont tournantes par rapport aux pièces
liées au corps 1 suivant l’axe y. La table de la machine outil est en liaison encastrement avec le corps 1.
{ }={ } { }={ } { }={ }
pièces déformables ={ }
VI°)Graphe de liaisons :
Réalisez le graphe des liaisons en reliant les classes et en précisant la nature de la liaison ,son axe et son symbole
orienté en couleur. La table et la pièce à usiner ne doivent pas être représentés.
V°)Schéma cinématique minimal :
Réalisez le schéma cinématique minimal du mécanisme en respectant vos couleurs et l’orientation axiale.
Table de machine outil
Pièce à
usiner
x
y
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@
C
H
IB@
N
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Modélisation des liaisons
BRIDE HYDRAULIQUE
A B C
A
1, 2, 7,
B
C
ressort
VI°)Nomenclature :
11 1 Joint torique 32,92x3,53
10 1 Ressort de compression d = 2 ; D = 20 ; n = 4 C 65
9 1 Ecrou H M10
8 1 Vis à tête fendue à téton long M10
7 1 Levier C 45
6 1 Axe C 65
5 1 Chape C 45
4 1 Vis épaulée C 35
3 1 Chapeau S 355
2 1 Piston C 40
1 1 Corps S 355 Encastrée sur la table
Rep Nb Désignation Matière observations
BRIDE HYDRAULIQUE
VII°)Dessin d’ensemble :
x
y
tournant
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Modélisation des liaisons
BRIDE HYDRAULIQUE
Transmission de puissance
Sans transformation de mouvement
I. Principe
La liaison mécanique permanente entre un arbre moteur et un
récepteur peut être assurée par un accouplement. C'est-à-dire un
mécanisme qui accepte et compense les défauts géométriques entre
les deux arbres.
II. Défauts géométriques possibles
Décalage radial
Défaut en
torsion
Décalage axial
Défaut
d’alignement
Décalage
angulaire
Distance
III. Les différents types d’accouplements
Accouplement rigide (manchon)
Cet accouplement simple, donc peu couteux, ne supporte pas les
défauts d’alignement entre les arbres. La liaison arbre / accouplement
peut se faire par goupille
Joint de OLDHAM
Le joint de Oldham supporte
uniquement des défauts
d’alignement. La pièce
intermédiaire est généralement
fabriquée en plastique plus ou
moins dur.
Joint de cardan
Le cardan simple n’est homocinétique
que si les arbres sont alignés. Plus
l’angle de brisure entre les deux arbres
est grand, plus la vitesse sera
saccadée.
L’homocinétisme n’est possible qu’avec
deux cardans déphasés d’1/4 de tour.
Accouplement à denture bombées
La forme bombée des
dentures permet
d’accoupler des
arbres légèrement
désalignés.
Accouplement élastique
Ils sont très nombreux et de formes très diverses. La liaison par
obstacle élastique permet d’absorber les vibrations et les à-coups.
IV. Les limiteurs de couple
Principe : Le limiteur de couple permet de limiter le couple
transmissible entre deux arbres afin de protéger le mécanisme contre
les surcharges.
Limiteurs par glissement (ou frottement)
La surface de contact entre l’élément moteur et récepteur peut être
plane ou conique.
Le couple qui est
transmis par
frottement dépend
de la valeur de
l’effort presseur, des
dimensions de la
surface de contact
et du coefficient de
frottement entre les
matériaux.
Une fois le couple
maximal atteint, il y a glissement (le limiteur patine), dès que le couple
baisse, la transmission est à nouveau assurée.
Limiteur par obstacle escamotable
On intercale entre les parties menantes et
menées des éléments solides (billes,
rouleaux, …) qui assurent la transmission
du couple, grâce à la présence de
logements. Lors d’une surcharge, ces
éléments se trouvent entraînés hors de
leur logement. Il y a désaccouplement des
deux arbres. Le limiteur doit alors être
réarmé manuellement, électriquement, etc,
pour transmettre à nouveau.
Limiteur par rupture
Une solution constructive consiste à
intercaler entre l’arbre moteur et l’arbre
récepteur une pièce qui supporte le
couple à transmettre. Cette pièce est
dimensionnée pour se rompre lorsque le
couple limite est atteint. Cette pièce,
généralement une goupille, est parfois
appelée « fusible mécanique ».
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Puissance et rendement
I. Principe de conservation de l’énergie
« Tout se transforme, rien ne se crée »
II. Puissance
Solide en translation : P = F . v
Puissance en Watts (W), force en Newtons (N), vitesse en m/s
Avec F et v portés par le même axe.
Solide en rotation : P = C . w
Puissance en Watts (W), couple en Newtons mètres (Nm), vitesse de
rotation en rad/s. Avec C et w portés par le même axe.
Puissance hydraulique : P = p . Q
Puissance en Watts (W), pression en Pascals (Pa), débit en m3
/s
III. Rendement
entrée
sortie
P
P
=η Le rendement n’a pas d’unité. Dans
un système réel, le rendement est forcément inférieur à 1. Si par
hypothèse, le système est parfait alors le rendement est pris égal à 1.
ntotal ηηηηη ××××= ....321
IV. Transmission de puissance
Dans le cas d’un engrenage ou d’un système roue-vis sans fin
Dans le cas d’un système vis-écrou
V. Exemple : motorisation de volets battants
Energie de sortie
(utile) :
Tension d’alimentation : 230V, Fréquence :60Hz
Valeurs nominales : vitesse de rotation : Nmot : 730tr/min, Puissance
disponible Pmot : 70W, rendement : 57.0=motη
Rapport de réduction : R = 1/46
Rendement : 35.0=epiη
Rapport de réduction : R = 1 (car les deux roues ont le même
diamètre, ici le rôle de l’engrenage est de déporter l’axe de rotation et
non de modifier la vitesse)
Rendement : 95.0=engrenagesη
Rapport de réduction : R = 1/6
Rendement : 50.0=−visroueη
Synthèse :
vous pouvez maintenant compléter le diagramme suivant :
vs : vitesse de translation
de l’écrou en (m/s)
Fs : force disponible sur
l’écrou en N
Ps : puissance disponible
en sortie (W)
Ps = Fs . vs
Loi entrée-sortie
3
10.
60
. −
= e
S
Np
V
ou
3
10.
2
. −
=
π
e
s
wp
V
V:vitesse linéaire (m/s)
N:fréquence de rotation (tr/min)
p :pas (mm/tr)
Rendement :
eS PP /=η
Energie d’entrée :
Electrique,
Mécanique,
Hydraulique,
…
Electrique,
Mécanique,
H
Système
mécanique
ηtotal
ydraulique,
Energie perdue
(dissipée) :
Le plus souvent sous
forme de chaleur
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Systèmes de transformation
de mouvement
I. Les engrenages
Un engrenage est un
ensemble de roues qui
engrènent ensemble.
C’est une transmission
par obstacles.
Cascade d’engrenages
5
1
1
5
Z
Z
N
N
r == Les pignons intermédiaires, appelés « pignons fous »
n’ont pour fonction que d’inverser le sens de rotation ou d’éloigner les
roues motrices et réceptrices l’une de l’autre.
Train d’engrenages
Autre exemple :
α : nombre de contacts extérieurs.
Lorsque l’on trouve un rapport
négatif cela signifie que l’arbre de
sortie tourne en sens inverse par
rapport à l’arbre d’entrée.
)()(
)_(
)_(
1
2
2
3
3
1
Z
Z
Z
Z
entréevitesseN
sortievitesseN
r b
a
−×−==
II. Le système pignon crémaillère
Vcrémaillère = r pignon x w pignon
Vcrémaillère en m/s
w pignon: fréquence de rotation pignon
(rad/s)
dpignon=m x Zpignon
m:module
Z2:nombre de dents pignon
dpignon : diamètre primitif du pignon
III. Le système roue vis sans fin
Le rapport de transmission obtenu peut
être très important avec un faible
encombrement.
Le rendement est faible (0.4). Le
mécanisme est en général irréversible
ce qui signifie que la roue ne peut pas
entraîner la vis.
2
1
1
2
Z
Z
r −=
ω
ω
=
r:rapport de transmission
Z1:nombre de dents de la roue 1
Z2:nombre de filets de la vis 2
Exemple de vis à 3 filets :
IV. Le système vis-écrou
Le système vis-écrou
permet de transformer un
mouvement de rotation en
un mouvement de
translation. (Exemples :
pousse-seringue, pilote
automatique, destructeur
d’aiguilles, …)
1 tour de la vis par rapport à l’écrou donne un déplacement de la valeur
du pas de la vis par rapport à l’écrou.
Déplacement (mm) = Pas (mm) x Nombre de tour(s)
3
10.
60
pN
V −
=
V:vitesse linéaire (m/s)
N:fréquence de rotation (tr/min)
P :pas (mm/tr)
1
2
2b
2a
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V. Le système bielle manivelle
Nomenclature des pièces
Rep 1 Piston
Rep 2 Axe côté piston
Rep 3 Corps
Rep 4 Support
Rep 5 Bielle
Rep 6 Axe côté manivelle
Rep 7 Manivelle
VI. Le système poulies courroie(s)
Il existe de nombreux modèles de courroies : lisses, à section circulaire,
trapézoïdale, rectangulaire, crantées,…
Les courroies à section circulaire, trapézoïdale,
rectangulaire assurent une transmission de
mouvement avec glissement. Cela peut être
utilisé comme une sécurité sur le système :
limiteur de couple.
Les poulies crantées et la courroie associée
assurent une transformation de mouvement sans
glissement. Comme les engrenages, cette
transformation de mouvement est par obstacle,
donc avec conservation des positions relatives
des poulies à tout instant.
2
1
1
2
d
d
r =
ω
ω
=
2
d
2
d
V 2211
courroie
ω
=
ω
=
r:rapport de transmission
d:diamètre de la poulie ii
w2 : vitesse angulaire poulie i
VII. Le système pignons chaine(s)
C’est une transmission par obstacle, à l’aide d’un lien articulé appelé «
chaîne », un mouvement de rotation entre deux arbres parallèles.
2
1
1
2
Z
Z
r =
ω
ω
=
2
d
2
d
V 2211
chaine
ω
=
ω
=
2
r:rapport de transmission
Zi:nombre de dents du pignon i
di:diamètre du pignon i
wi:vitesse angulaire pignon i
VIII. Les cames
Une came est une pièce mécanique non circulaire qui a un mouvement
de rotation et met en mouvement une tige. Ce système transforme un
mouvement de rotation en un mouvement de translation alternatif
L'amplitude du mouvement est liée aux dimensions de la came
IX. Le système à croix de Malte
La rotation du plateau 51
amène le doigt au niveau de
la croix de Malte 44.
Le doigt fait tourner la croix
de Malte d’un quart de tour à
chaque passage.
Des formes spécifiques ont
été réalisées dans le plateau
44 comme dans la croix de
Malte 51 pour éviter les
interférences de
fonctionnement.
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 
           
            
  







  
 





  
 
      
            
           
           
    
             
          
        
         
              
      
             
  
             
               
  
          
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   
            
      
    
   
    
      
      
             
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    
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 
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       
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Smb20 sur 20

  • 1. 2S .Math/B 1 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 2. SOMMAIRE ANALYSE FONCTIONNELLE D UN PRODUIT 3 EXERCICES 7 CHAINE FONCTIONNELLE 14 CHAINE D ENERGIE 17 FONCTION ALIMENTER 17 21FONCTION DISTRIBUER FONCTION CONVERTIR 26 REPRESENTATION GRAPHIQUE 34 PROJECTION ORTHOGONAL 34 APPLICATIONS 35 COUPES 41 APPLICATIONS 42 LIAISONS MECANIQUES 53 SCHEMA CINEMATIQUE 54 APPLICATION 55 TRANSMISSION DE PUISSANCE SANS MODIFICATION DE VITESSE 57 PUISSANCE ET RENDEMENT 58 TRANSMISSION DE PUISSANCE AVEC MODIFICATION DE VITESSE 59 TRANSFORMATION DE MOUVEMENT 59 APPLICATION 1 à 8 61 CHAINE D INFORMATION 94 ACQUERIR 94 TRAITER 94 LOGIQUE COMBINATOIRE 95 EXERCICES 98 EXAMENS Bac 2014 NORMAL S .I 106 EXAMENS Bac 2014 RATRAPPAGEL S .I 119 EXAMENS Bac 2015 NORMAL S .I 133 EXAMENS Bac 2015 RATRAPPAGE S .I 149 2 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 3. I - Présentation L'analyse fonctionnelle s'applique à la création ou à l'amélioration d'un produit. Elle est la base de l'établissement du Cahier des Charges Fonctionnelles. D'après la norme AFNOR NF X 50-151, l'analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à rechercher, ordonner, caractériser, hiérarchiser les fonctions du produit attendu par l'utilisateur. De cette façon, le produit délivré correspondra parfaitement au besoin de l'utilisateur. Définitions • Le produit est ce qui est fourni à l’utilisateur pour répondre à un besoin. • Le besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur. Exemple: La nécessité de se déplacer rapidement d'un endroit à un autre pour aller au travail, a fait naître de nouveaux besoins. Selon l'âge, le sexe, la profession, le lieu d'habitation (ville ou campagne) ce besoin est très différent. Pour un deux roues, un adolescent sera attiré par un scooter rapide, nerveux, taillé pour la vitesse. Un adulte sera plus attiré par un modèle confortable, sûr, avec un coffre de rangement… • Le Cahier des Charges Fonctionnelles (CdCF) constitue un document sur lequel le demandeur exprime son besoin. Il est avant tout, le document contractuel entre le demandeur et le bureau d’études. Le CdCF est une tâche importante qui conditionne en partie la réussite d’un produit. Il est exhaustif et précis ne laissant pas la place pour le doute. L'analyse fonctionnelle décompose le produit pour distinguer : - Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin. - Les fonctions techniques qui permettent d’assurer les fonctions de service. Remarque : une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément. 3 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 4. II - Démarche de « projet ». La démarche de « projet » consiste à innover, concevoir, et réaliser un produit à partir d’un besoin à satisfaire. Le produit envisagé peut être entièrement nouveau ou être l’évolution d’un système existant. A chaque phase on peut associer un outil d’expression de l’analyse fonctionnelle.  Recherche du besoin fondamental  Recherche de solutions technologiques Outil : Bête à cornes Outil : FAST  Recherche des fonctions de services  Analyse descendante Outil : Pieuvre Outil : SADT 1°- Recherche du besoin fondamental – Outil: Bête à cornes L’outil «bête à cornes» pose les questions suivantes pour le produit à étudier • Qu'est ce qui pourrait faire disparaître le produit ? • Qu'est ce qui pourrait le faire évoluer ? A qui rend service le produit ? Sur quoi agit le produit ? PRODUIT Dans quel but le système existe-il ? 1 2 3 4 Besoins Fonctions de service Fonctions techniques Produit (solutions constructives) Etude fonctionnelle externe Analyse fonctionnelle du besoin Etude fonctionnelle interne Analyse fonctionnelle 21 3 4 3 4 4 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 5. 2° - Recherche des fonctions de services – Outil: pieuvre Cette recherche consiste à faire figurer sur un graphique les éléments environnants le produit. On distingue deux types de fonctions de service : - les Fonctions Principales (FP) sont l’expression même du besoin. Chaque FP doit être représentée par une relation entre au moins deux milieux extérieurs via le produit. - les Fonctions Contraintes (FC) représentent toutes les contraintes générées par les milieux extérieurs au produit. Rappel: Elles sont exprimées par un verbe à l’infinitif suivi d'un complément. 3° - Recherche de solutions technologiques – outil: le diagramme FAST (Function Analysis System Technic) Lorsque les fonctions de services sont identifiées, cette méthode les ordonne et les décompose suivant une logique fonctionnelle pour aboutir (vers la droite) aux solutions technologiques de réalisation. Elle s’appuie sur la technique interrogative suivante : Deux agencements particuliers peuvent se rencontrer : Agencement en ET Agencement en OU PRODUIT Milieu extérieur 1 FP FC1 Milieu extérieur 2 Milieu extérieur 3 Milieu extérieur 4 FC3 FC2 Quand cette fonction doit-elle être assurée ? Quand ? Pourquoi ? Comment ?FONCTION Pourquoi doit-elle être assurée ? Comment doit-elle être assurée ? Quand ? 5 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 6. 4° - Méthode SADT (Analyse fonctionnelle descendante) Elle reprend le principe précédant mais utilise des règles et un formalisme plus complexe. Ce type d’analyse, de décomposition fonctionnelle permet de modéliser et de décrire graphiquement des systèmes techniques. On procède par analyses successives descendantes, c’est à dire en allant du plus général vers le plus détaillé en fonction des besoins. TD: Application au store Somfy Valeur ajoutée : D o n n é e s d e c o n t r ô l e MOS : Processeur : A-0 Actigramme de 1er niveau MOE : Fonction globale : Energies et produits nécessaires au fonctionnement Données d'exploitation / consignes de fonctionnement Données de configuration Réglages Sorties secondaires Informations d’état Présence d'nrj et produits autres que la MOE Présence MOE et conditions propres à la fonction globale Conditions exprimant les ≠ modes de marche du système. Manuel / auto / programmable Possibilités de modifier le résultat à l'intérieur d'un même mode de marche Voyants ou signes quelconques d'état du système - chaleur - déchets - etc … A quoi sert le système ? Que fait il ? Verbe à l'infinitif + complément Matière d'œuvre entrante Matière d'œuvre sortante = MOE + valeur ajoutée Modification apportée à la MOE Mécanisme ou Système Automatisé Valeur ajoutée : D o n n é e s d e c o n t r ô l e MOS : Processeur : (Nom du S.A.) A-0 Actigramme de 1er niveau MOE : Fonction globale : Energies et produits nécessaires au fonctionnement Données d'exploitation / consignes de fonctionnement Données de configuration Réglages Sorties secondaires Informations d’état Secteur 220 V Courant alternatif Présence soleil Présence vent (Durée et intensité) Manuel Automatique Fins de courses (haut et bas) Seuils de déclenchement Voyant vent Voyant soleil Store en position finaleStore en position initiale DEPLACER UN STORE Mécanisme de manœuvre de store Adaptation de la position du store Bruit 6 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 7. ANALYSE FONCTIONNELLE  Positionneur d’antenne parabolique  Grue de chantier : Bacalaureat 2012 Après avoir pris connaissance du sujet : 1) Compléter le diagramme bête à cornes. Eléments de réponse Satellite Télévision Emission TV Utilisateur Tourner l’antenne parabolique Positionner l’antenne parabolique Antenne parabolique. Positionneur d’antenne parabolique ………………. …………………. ……………….. A qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ? Dans quel but ? …………………… ……………… ……. ………………………………………….. Les grues sont des systèmes utilisés par les entreprises de construction des bâtiments et des travaux publics. Elles sont des éléments incontournables dans les chantiers. Leur fonction principale est de déplacer une charge. Les grutiers doivent appréhender l’environnement du système par l’exploitation des outils de l’analyse fonctionnelle dont le but est d’exprimer la fonction globale de la grue et identifier ses fonctions de service. FC1 . Etre réglée et commandée par le grutier FC2 . Respecter la charge limite en fonction de la position FC3 . Respecter la réglementation en vigueur FC4 . S’installer et maintenir la position d’équilibre FC5 S’adapter à l’énergie électrique du réseau ONE FC6 Résister à l’environnement. FC7 . Respecter la vitesse limite du vent Fp …………………………………………………………………………….. 2 ) Compléter le diagramme partiel des interacteurs (pieuvre) à partir de la liste des fonctions de service présentée dans le tableau 7 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 8. Analyse fonctionnelle interne Exercices Aspirateur. 1. Compléter l actigramme (A-0) et (A0) à partir de la liste suivante : - Puissance d aspiration - Poussière dans le sac - Poussière déposée+ air ambiant - Energie électrique - Bruit, Information visuelle - Aspirer et stocker la poussière - Marche/arrêt - Aspirateur - Réglage de vitesse 2. Actigramme (A0). … A-0 . . . . . . . . . . . . . . . . … … … … . . . . . . . . . . . . . . … … … … Aspirer la poussière Séparer la poussière Evacuer la poussière C :. . . . . . . . . . . . . . . . . . Moteur +turbine Sac à poussière Filtre de sortie R :. . . . . . . . . . . . . . . . E :. . . . . . . . . . . . . . . . W :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A0 A1 A2 A3 . . . . . . . . . 8 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 9. Analyse fonctionnelle interne Exercice : Machine à café. 1. Compléter l actigramme (A-0) et (A0) à partir de la liste suivante : - Consignes de température de l eau - Eau froide - Poudre de café - )nformation d état - Dosage eau et café - Machine à faire le café - Faire du café chaud - Café chaud - Energie électrique - Marche/arrêt 2. Actigramme (A0). . . . . . . . . . . . . . A-0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R : . . . . . . . . . . . . . . . . E : . . . . . . . . . . . . . . Doser l’eau Chauffer l’eau Elaborer le caféDoser le café C :. . . . . . . . . . . . . . . . . . Doseur Doseur Percolateur Resistance R :. . . . . . . . . . . . . . . . E :. . . . . . . . . . . . . . . . W :. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eau froid dosé . . . . . . . . .froid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A0 Eau chaud Café dosé A1 A3 A4 A2  Exemple de diagramme pieuvre avec celui de la machine à café :  Remplir le tableau suivant : FP3 FC2 FC1 FP5 FP4 FP2 FP1 MACHINE A FAIRE LE CAFE Energie électrique Eau froide Poudre de café Café chaud Utilisateur Humidité Poussière Fonctions de service Repère Enoncé FP1 FP2 FP3 FP4 FP5 FC1 FC2 9 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 10. Exercice 5 : le sécateur La société Winland désire développer un nouveau sécateur à main pour augmenter son chiffre d’affaire à l’export. Elle décide de créer un nouveau Cahier des Charges Fonctionnel pour définir le besoin de ce produit. Voici le diagramme pieuvre qu’elle à définit : ( A compléter ainsi que le tableau des spécifications fonctionnelles). Fonctions Critère Niveau Flexibilité FP1 Permettre à l’utilisateur de couper une branche Diamètre 20 mm +/- 2 mm FC1 Avoir une bonne prise en main Ergonomie Très bonne / FC2 Garantir le minimum de maintenance Fréquence minimum FC3 Fonctionner par tous les temps Apparition de rouille 10 ans E l d é t à i i li é Sécateur Milieu ambiant Critère De qualité __________ Branche FP1 FC1 FC2 FC3 10 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 11. ANALYSE FONCTIONNELLE SCIENCES DE L’ INGENIEUR Correction ex : la machine à café : Compléter les diagrammes de niveau A-0 et de niveau A0 du système avec les éléments donnés. Ecriture du niveau A-0 (point de vue : concepteur): Données : Consignes de dosage (eau et café), café chaud, consignes de température de l’eau, machine à café, énergie électrique, poudre de café,ordres de l’opérateur (marche – arrêt), eau froide, information d’état (marche – arrêt). Ecriture du niveau A0 – FAIRE DU CAFE CHAUD : 11 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 12. INITIATION AUX SCIENCES DE L’ INGENIEUR Exemple de diagramme pieuvre avec celui de la machine à café : Energie électrique FP3 Eau froide Poudre de café Remplir le tableau suivant : Poussière Utilisateur FC2 FP5 FP1 FP2 MACHINE A FAIRE FC1 LE CAFE Humidité FP4 Café chaud Fonctions de service Repère Enoncé FP1 Doser l’eau FP2 Doser le café FP3 Chauffer l’eau FP4 Elaborer le café FP5 Mette la machine à café en marche FC1 Résister à la corrosion dans un environnement humide FC2 Ne pas être endommagé par la poussière 12 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 13. A.F SCIENCES DE L’ INGENIEUR Correction : exercice sur le sécateur La société Winland désire développer un nouveau sécateur à main pour augmenter son chiffre d’affaire à l’export. Elle décide de créer un nouveau Cahier des Charges Fonctionnel pour définir le besoin de ce produit. Voici le diagramme pieuvre qu’elle à définit : . ( A compléter ainsi que le tableau des spécifications fonctionnelles). Utilisateur Branche FP1 FC1 Sécateur Milieu FC2 FC3 Critère ambiant De qualité Fonctions Critère Niveau Flexibilité FP1 Permettre à l’utilisateur Diamètre de branche Diamètre 20 mm +/- 2 mm de couper une branche FC1 Avoir une bonne prise en Ergonomie Très bonne / main FC2 Garantir le minimum de Fréquence 2 mois minimum maintenance FC3 Fonctionner par tous les Apparition de rouille 10 ans minimum temps 13 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 14. ARCHITECTURE DE LA CHAINE D’INFORMATION ET DE LA CHAINE D’ENERGIE 1/PRESENTATION La structure ci-dessous représente la structure fonctionnelle générale d’un système pluritechnologique. La chaîne d’énergie, sur ordre de la chaîne d’information, permet d’acheminer l’énergie nécessaire au développement d’une action. Grandeurs physiques à acquérir Energies d’entrée Chaîne d’information ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER Chaîne d’énergie et d’action AGIR Ordres de pilotage Informations issues d’autres systèmes et d’interfaces H/M Informations ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE 2/CHAINE D’INFORMATION Chaîne d’information Informations (ordres, messages) Grandeurs physiques, consignes Grandeurs physiques, consignes Informations traitées Capteur TOR Capteur analogique Capteur numérique Interface Homme/Machine Système numérique Automate programmable Ordinateur Microcontrôleur Module logique programmable Circuit de commande câblée Logiciels Commande TOR Interface Homme/Machine Liaison série Liaison parallèle Réseau Ethernet Bus capteur/actionneur ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER 14 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 15. 3LCHAINE D’INFORMATION 4/CHAINE D’ENERGIE La chaîne d'énergie associée à la chaîne d'information de laquelle elle reçoit les ordres, assure la réalisation d'une fonction de service dont les caractéristiques sont spécifiées dans le cahier des charges fonctionnel du système. Chaîne d’énergie et d’action ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE Réseau EDF Pile Batterie Accumulateurs Contacteur Relais Commutation par semiconducteurs Variateur, hacheur Distributeur pneumatique Moteur à courant continu (à aimant permanent, brushless, moteur pas à pas) Moteur asynchrone Moteur synchrone Vérin Assemblage démontable Guidage en rotation Guidage en translation Accouplement Embrayage Frein Limiteur de couple Engrenage Poulie-courroie Système vis-écrou … Energie disponible pour l’ACTION Source d’énergie Energie mécanique Energie - Electrique, - Pneumatique - Hydraulique Chaîne d’information Informations (ordres, messages) Grandeurs physiques, consignes Grandeurs physiques, consignes Informations traitées Capteur TOR Capteur analogique Capteur numérique Interface Homme/Machine Système numérique d’acquisition de données Automate programmable Ordinateur Microcontrôleur Module logique programmable Circuit de commande câblée Logiciels Commande TOR Interface Homme/Machine Liaison série Liaison parallèle Réseau Ethernet Bus capteur/actionneur ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER Energie mécanique adaptée Energie - Electrique, - Pneumatique - Hydraulique adaptée 15 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 16. 16 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 17. I – MISE EN SITUATION : Introduction : Système : Mini perceuse ALIMENTATION STABILISÉE : On désire alimenter le moteur de la mini- perceuse qui fonctionne sous une tension de 18V Mais la STEG ne nous fournit qu’une tension de 220V là on confronte un double problème pour l’adaptation de la tension.  Un problème d’amplitude : 220V 18v  Un problème de nature : Alternative Continue Pour résoudre ce problème on se propose d’utiliser un appareil qui permet de modifier la tension du secteur 220 V alternatives en une tension 18V continue : Un tel appareil est appelé : « Alimentation stabilisée » II- FONCTIONS ÉLÉMENTAIRES D’UNE ALIMENTATION STABILISÉE : 1) Fonction adaptation : (transformateur) : c- Forme du signal d’entrée et de sortie : 18V-DC 220V –AC- OU T T U1 t U2 tU2U1 17 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Symbole : FONCTION ALIMENTATION
  • 18. *- Pendant l’alternance (+) les diodes : D2 et D4 Conduisent. et les diodes : D1 et D3 Bloquées. *- Pendant l’alternance ( - ) les diodes : D1 et D3 Conduisent. et les diodes : D2 et D4 Bloquées. 2) Fonction redressement : U1 t U2 t U1 t UR t D1 D2 D3D4 (Voir fig. ci-dessus) 3) Fonction filtrage : Condensateur polarisé Condensateur non polarisé C+ - C 18 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E a - La diode à jonction est une composante qui laisse passer le courant dans un sens : de l’anode ( A ) vers la cathode ( K ) b- Redressement simple alternance Redressement par pont de GRAETZ
  • 19. Rp F1 F2 F3 F4 4) Fonction stabilisation : La fonction Stabilisation : est assurée soit par : Diode Zéner ou un régulateur. Stabilisation par diode Zéner : Un résistor (Rp) de Protection et une diode zéner (Dz) monté en inverse. C’est une Diode particulière caractérisée par sa tension (V z). Stabilisation par régulateur : 5) Schéma fonctionnel : 7805 E M S UF t US +5V Tension Continue 18 V (DC) F1 F2 F3 F4 Tension Alternative ~(AC) 220V Adaptation (Transformation) Redressement Filtrage Stabilisation E M S 7805UF 19 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Exemple d une alimentation stabilisée
  • 20. Convertisseur Tension d'Entrée Tension de Sortie Symboles Hacheur continu continu Onduleur continu Alternatif valeur moyenne = 0 Redresseur Alternatif continu (valeur moyenne réglable) Gradateur Alternatif Alternatif valeur efficace réglable redresseur non commandé Alternatif Continu Variateur de fréquence Alternatif Alternatif (U et f Réglables) + 20 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 21. (courant important) 1)Fonction 2)Principe Symboles Normalisés Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure "de très fortes intensités" encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc électrique. Position Repos : Bobine désexcité Contact de puissance ouvert Position Travail : Bobine excité Contact de puissance Fermé (courant important) Symboles Normalisés Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc Contact de puissance ouvert Contact de puissance Fermé Le contacteur assure la même fonction que le relais mais il possède un pouvoir de coupure encore plus important grâce des dispositifs d'extinction de l'arc Symboles Normalisés ............................ ............................ ............................ 21 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Contacteur Schema Contacteurs 3 ) Commande d un moteur triphasé * Action sur S1 : Moteur tourne. * Action sur S2 : le moteur s arrete Q1: sectionneur KM1:contacteur F1: relais thermique M: moteur electrique FONCTION DISTRIBUER A)
  • 22. Le montage 9 est composé de 3 relais 1RT, d’un interrupteur électrique K, d’un moteur à courant continu M, et d’une lampe L. Relais 1 L K T R C T R C T R C M Relais 2 Relais 3 Montage 9 Complétez le tableau suivant, en indiquant la position de chacun des relais, ainsi que l’état du moteur M et de la lampe L, en fonction de la position de l’interrupteur K : K Relais 1 Relais 2 Relais 3 Moteur M Lampe L R T Implantation du composant et fonctionnement représenter le contacteur dans le schéma suivant : 22 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E EX 1: P=6KW 230V 400V EX 2:
  • 23. I – Conventions utilisées Convention utilisée au sujet des positions des distributeurs Dans tous les montages pneumatiques suivants, la case de gauche des symboles des distributeurs sera appelée la position 1, et la case de droite sera appelée la position 2 : position 1 position 2 commande 1 commande 2 R Si la commande 1 est actionnée (commande de gauche), le distributeur passe en position 1 R Si la commande 2 est actionnée (commande de droite), le distributeur passe en position 2 Abréviations utilisés pour indiquer la position des éléments dans un montage Dans tous les tableaux à compléter, vous utiliserez les abréviations suivantes pour désigner les positions ou les états des différents éléments des montages : élément un relais ou un bouton poussoir une lampe un moteur électrique un distributeur la tige d’un vérin position ou état travail repos allumée éteinte en marche arrêté en position 1 en position 2 entrée sortie abréviation à utiliser T R A E M A 1 2 E S II – Montages pneumatiques On dispose d’un distributeur 4/2 monostable à commande manuelle, et d’un vérin double effet. Lorsque le bouton B du distributeur est au travail, le distributeur passe en position 1. Lorsque le bouton B est au repos, le distributeur repasse automatiquement en position 2 (indiqué par un petit ressort sur le symbole du distributeur, au niveau de la commande 2). Ce distributeur n’est donc stable que dans une seule position : la position 2. Complétez le tableau suivant, représentant l’évolution chronologique du montage 1, les étapes étant exécutées les unes après les autres dans l’ordre indiqué dans le tableau : Evolution du montage 1 Etape Position du bouton B (T ou R) Position du distributeur (1 ou 2) Position de la tige T (E ou S) Etape 0 R 2 E Etape 1 T Etape 2 R Etape 3 T Montage 1 B)DISTRIBUTEUR PNEUMATIQUE 23 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 24. Montage 2 On dispose d’un distributeur 4/2 bistable à commandes manuelles, et d’un vérin double effet. Complétez le tableau suivant, représentant l’évolution chronologique du montage 2, les étapes étant exécutées les unes après les autres dans l’ordre indiqué dans le tableau : Evolution du montage 2 Etape Position du bouton B1 (T ou R) Position du bouton B2 (T ou R) Position du distributeur (1 ou 2) Position de la tige T (E ou S) Etape 0 R R 1 S Etape 1 R T Etape 2 R R Etape 3 T R Etape 4 R R Etape 5 T R Etape 6 R R Etape 7 R T Etape 8 R R B1 T B2 Montage 2 Montage 3 On dispose d’un distributeur 4/2 bistable à commandes électriques, d’un vérin double effet, et de deux boutons poussoirs électriques B1 et B2. Complétez le tableau ci-contre, représentant l’évolution chronologique du montage 3, les étapes étant exécutées les unes après les autres dans l’ordre indiqué dans le tableau : Evolution du montage 3 Etape Position du bouton B1 (T ou R) Position du bouton B2 (T ou R) Position du distributeur (1 ou 2) Position de la tige T (E ou S) Etape 0 R R 2 E Etape 1 T R Etape 2 R R Etape 3 R T Etape 4 R R Etape 5 R T Etape 6 R R Etape 7 T R Etape 8 R R B1 T B2 Montage 3 24 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 25. 2) Composants pneumatiques : Clapet anti retour Clapet anti retour avec ressort Sélecteur de circuit, fonction OU Sélecteur à deux entrées, fonction ET Soupape d’échappement rapide Raccordement de canalisation Croisement de canalisation Indicateur optique Réservoir Sécheur, déshydrateur Lubrificateur Manomètre Filtre Vanne régulateur de pression Composants pneumatiques : Réducteur de débit réglable Réducteur de débit unidirectionnel réglable Régulateur de pression réglable sans orifice d’échappement Régulateur de pression réglable avec orifice d’échappement Echappement sans dispositif de raccordement Echappement avec raccordement à vis Silencieux Manomètre Alimentation d’air comprimé Séparateur manuel (purge) Thermomètre Débitmètre Compresseur Clapet anti-retour piloté soupape de sécurité Réducteur de débit réglable Régulateur de pression réglable sans orifice d’échappement Régulateur de pression réglable avec orifice d’échappement Echappement sans dispositif de Alimentation d’air comprimé Séparateur manuel (purge) 25 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E SCHEMAS DES ACCESSOIRES
  • 26. Grandeurs physiques Pa = U.I Modèle équivalent du moteur à courant continu Relations fondamentales dans un moteur à courant continu Ke (en V/rd/s) et Kc (en N.m/A) Alimentation du moteur  La tension U  Le courant I Expression du couple en fonction du C = kc.I Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique ou par un transistor associé à une diode de roue libre Grandeurs physiques Modèle équivalent du moteur à courant continu Relations fondamentales dans un moteur à courant continu (en N.m/A) sont des constantes qui caractérisent le moteur Alimentation du moteur Moteur cc Le comportement électrique d'un moteur à courant continu peut être modélisé par une résistance R en série avec une force électromotrice [f.e.m.] E : en fonction du courant Expression de la tension en fonction d E = k U = E+ I R Ue = Ie r Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique ou par un transistor associé à une diode de roue libre Pu = C. Relations fondamentales dans un moteur à courant continu sont des constantes qui caractérisent le moteur.  La vitesse  Le couple C Le comportement électrique d'un moteur à courant continu peut être modélisé par une résistance R en une force électromotrice [f.e.m.] E : en fonction de la vitesse ke. Le moteur peut être alimenté simplement par un relais électromécanique L'objet technique qui réalise la fonction Convertir est appelé Actionneur. Convertir l'Energie Electrique en Energie Mécanique 26 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Moteur à courant continu 1) 2) 3) 4) FONCTION CONVERTIR
  • 27. Bilon des Puissances a) Moteur à aimant permanent b) Moteur à électroaimant Bilon des Puissances Moteur à aimant permanent Pa=U.I Pu=C. = 27 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E 6)Rendement: 5 )
  • 28. Soit le moteur dont la plaque signalétique Sur un réseau 400 V triphasés, On réalise un Couplage ETOILE. signalétique est la précédente sur la quelle en lit V triphasés, Sur un réseau 230 réalise un Couplage TRIANGLE La tension maximale que peut supporter un enroulement du moteur est de Plaque à bornes sur la quelle en lit 230 volt triphasé on ouplage TRIANGLE La tension maximale que peut supporter un enroulement du moteur est de 230 Volt. Moteurs asynchrones triphasés 28 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E 2) Plaque signalétique 3)Couplage 1)Symbole :
  • 29. EXERCICES 1/ DÉTERMINATION DES ÉLÉMENTS DU MODÈLE ÉQUIVALENT AU MOTEUR Le chronogramme ci-contre représente le courant dans le moteur en fonction du temps, lors de son fonctionnement. On rappelle le schéma équivalent du moteur à courant continu. La tension d’alimentation est de 24V. 1.1 - Repérer et matérialiser sur le chronogramme les différentes phases du fonctionnement : - démarrage (D) ; - fonctionnement à vide (V) ; - usinage (U) ; - freinage (F). 1.2 - En déduire la valeur du courant de démarrage Id, le courant absorbé à vide Io, le courant en phase d'usinage Iu. 1.3 – Quelle est la valeur de la fem E du moteur au moment du démarrage ? 1.4 – A l'aide des résultats précédents, calculer R la résistance d'induit du moteur. 2/ CALCUL DE LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE La constante de couple Km vaut 0,0527 Nm.A-1 (exprimée aussi en V/rad.s-1 ). 2.1 - Calculer la valeur de la fem E lors de la phase d'usinage. 2.2 - En déduire la vitesse de rotation du moteur en tour par minute. 3/ CALCUL DU RENDEMENT DU MOTEUR On donne la valeur des pertes constantes : Pc = 8 W 3.1 - Calculer la puissance utile. 3.2 - Calculer le couple mécanique en sortie du moteur 3.3 - Calculer le rendement h du moteur. 29 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 30. Réponses 1/ DÉTERMINATION DES ÉLÉMENTS DU MODÈLE ÉQUIVALENT AU MOTEUR 1.1 1.2 – Id = 6 A Io = 0,5 A Iu = 1,8 A 1.3 – Au démarrage, la vitesse Nm est nulle, donc E = Ke x Nm = 0 E = 0V 1.4 – Pour ce moteur : Vm = R.Im + E Au démarrage, si E = 0, alors : R = U / Im = 24 / 6 = 4 W R = 4 W 2/ CALCUL DE LA VITESSE DE ROTATION DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE 2.1 - Vm = R.Im + E è E = Vm - R.Im E = 24 - 4 x 1,8 = 16,8V E = 16,8V 2.2 - E = Ke x wm è wm = E / Ke = 16,8 / 0,0527 = 318,78 rd/s Nm = wm / (2*pi/60) = 3044 tr/mn Nm = 3044 tr/mn 3/ CALCUL DU RENDEMENT DU MOTEUR EN PHASE D’USINAGE 3.1 - Pu = Pa - Pc è Pu = (Vm x Im) - Pc Pu = (24 x 1,8) – 8 = 35,2 W Pu = 35,2 W 3.2 - Pu = Cm x wm è Cm = Pu / wm Cm = 35,2 / 318,78 = 110 mN.m Cm = 110 mN.m 3.3 - h = Pu /Pa è h = Pu / (Vm x Im) h = 35,2 / (24 x 1,8) h = 81.48 % D V U F V 30 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 31. Exercice 1: Un moteur asynchrone tourne à 965 tr/min avec un glissement de 3,5 %. Déterminer le nombre de pôles du moteur sachant que la fréquence du réseau est f = 50 Hz. Vitesse de synchronisme : nS = n / (1 - g) = 965 / (1 - 0,035) = 1000 tr/min Nombre de paires de pôles : p = f / nS = 50 / (1000 / 60) = 3 6 pôles Les enroulements d'un moteur asynchrone triphasé sont couplés en triangle. La résistance d'un enroulement est R = 0,5 Ω, le courant de ligne est I = 10 A. Calculer les pertes Joule dans le stator. 3RJ² = RI² = 0,5×10² = 50 W Exercice 2: Exercice 3: Les tensions indiquées sur la plaque signalétique d'un moteur triphasé sont : 400 V / 690 V 50 Hz (cela signifie que la tension nominale aux bornes d’un enroulement est de 400 V). Quel doit être le couplage du moteur sur un réseau triphasé 230 V / 400 V ? Couplage triangle (avec un couplage étoile, la tension aux bornes d’un enroulement n’est que de 230 V). Et sur un réseau triphasé 400 V / 690 V ? Couplage étoile (avec un couplage triangle, la tension aux bornes d’un enroulement est trop importante : 690 V). 31 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E EXERCICES CORRIGES
  • 32. Application : PORTE AUTOMATISEE. Question 1 : Repérer sur le schéma les éléments précédents. Question 2 : Donner la liste : • de la PC, • des interfaces homme/machine, • des interfaces machine/homme, • des préactionneurs, • des actionneurs, • des transmetteurs, • des effecteurs, • des capteurs. PC : carte électronique IHM : les interfaceshomme/machine clef mode manuel/automatique bouton marche (bm) interfacesles machine/homme voyant marche (vm) PO : les préactionneurs : contacteurs moteur M- et M+ les actionneurs : moteur les transmetteurs : réducteur + dispositif pignon-crémaillère les effecteurs : crémaillère + roulettes les capteurs : capteurs électromécaniques porte fermée et ouverte émetteur de rayons lumineux/cellule photo électrique 32 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 33. Question 3 : Donner l'actigramme de niveau A-0 du système. Question 4 : Établir la chaîne fonctionnelle pour l’opération « déplacer la porte ». 33 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 34. I – MISE EN SITUATION : II – LA PROJECTIONORTHOGONALE : Étude sur un exemple : Choisissons tout d’abord une vue principale que nous appellerons : Vue de Face (soit F cette vue) En observant cette pièce suivant les différentes flèches indiquées. Représenter les détails du dessin simultanément sur les trois vues en utilisant les lignes de projection, soit directement ou a travers la charnière. Vue de FaceVue de Droite On obtient la disposition suivante des différentes vues de notre pièce La charnière Vue de Dessus On obtient ainsi la projection des différentes vues avec : F : Vue de Face. D : Vue de Droite. H : Vue de Dessus. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 34 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 35. APPLICATION II : Compléter les trois vues ci-dessous. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 35 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 36. APPLICATION III : Compléter les trois vues ci-dessous. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 36 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 37. III– CORRECTION DE L’APPLICATION : Choisissons tout d’abord une vue principale que nous appelons : Vue de Face (soit F cette vue) Vue de Droite Vue de Face Vue de Dessus On obtient ainsi la projection des différentes vues avec : F : Vue de Face. D : Vue de Droite. H : Vue de Dessus. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 37 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 38. APPLICATION II(correction) : Compléter les trois vues ci-dessous. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 38 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 39. APPLICATION IV TRAVAIL DEMANDER 1- Indiquer le nom de chaque vue. 2- Compléter ces 3 vues. 3- Coter l'encombrement de la pièce. 4- Coter la position du trou. 5- Coter sa forme. Vue de …………………… Vue de …………………… Vue de …………………… LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE-------------------------------------------------------------------- La Projection orthogonale 39 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 40. APPLICATION V : Compléter les trois vues ci-dessous. Ainsi que ces cotes dimensionnelles. La représentation graphique--------------------------------------------------------------------------- La cotation dimensionnelle 40 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 41. Une coupe ou vue en coupe est une représentation permettant une meilleure définition et une compréhension plus aisée des formes intérieures d’un ou plusieurs composants. I. LES COUPES SIMPLES : I.1. PRINCIPE D’UNE COUPE SIMPLE : ÉTAPE 1 : choisir un plan de coupe (P) ÉTAPE 2 : Couper la pièce suivant (P) Je ne vois pas l’intérieur de la pièce Cette partie m’empêche de voir l’intérieur (P) ObservateurPartie à supprimer ÉTAPE 3: Supprimer la partie de la pièce entre l’observateur et (P) ÉTAPE 4 : Projeter la partie observée sur le plan (P) Je peux observer l’intérieur de la pièce La matière coupée est hachurée Matière coupée I.2. REPRÉSENTATION DES SURFACES COUPÉES : Hachures Les surfaces coupées sont représentées par des hachures (traits fins). Les différents types de hachures : Afin de faciliter la reconnaissance de la famille de matière d’une pièce, on peut employer des types de hachures spécifiques. Ci-dessous les types de hachures des catégories de matières fréquemment rencontrées en construction mécanique : Matières plastiques et isolantesCuivre et alliages de Cuivre Aluminium et alliages d’AluminiumMétaux ferreux (Aciers, fontes) La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 41 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 42. APPLICATION I : Compléter les trois vues ci-dessous. A A - A A La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 42 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 43. APPLICATION II : Compléter les trois vues ci-dessous. A A - A A La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 43 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 44. APPLICATION III : Compléter les trois vues ci-dessous : - Vue de face - Vue de droite en coupe A-A - Vue de dessus A - A A A La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 44 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 45. La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple APPLICATION IV : Compléter les trois vues ci-dessous. A A - A A 45 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 46. A - A A A La représentation graphique-------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 46 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Correction
  • 47. APPLICATION V: On demande de compléter : - La vue de face. - La vue de dessus en coupe A – A. - La vue de droite. A A A- A LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 47 ane1965@gmail.com
  • 48. APPLICATION VI : La vue de dessous étant complète Compléter : - La vue de face en coupe A – A - La vue de gauche. A A A- A : LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 48 ane1965@gmail.com
  • 49. A- A APPLICATION VII Compléter : - La vue de face en coupe A – A - La vue de gauche. - La vue de dessus. Indiquer les trois surfaces A, B, et C sur les vues LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple 49 ane1965@gmail.com
  • 50. LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- La coupe simple Travail demandé APPLICATION V: On demande de complé - La vue de dessus en coupe A – A. - La vue de droite. A A A- A 50 ane1965@gmail.com
  • 51. Représentation des filetages et taraudage I- Rappel sur les éléments filetés : II-Application : Exercice 1 : « l » étant la longueur du filetage On demande de : => Compléter le filetage (vue de face) => Colorier le filetage (vue de gauche) Exercice 2 : 1) Représenter sur les trois vues le trou taraudé défini ci-dessous ( La vue de face est en coupe ). => Diamètre nominal : …. mm => Profondeur du taraudage : …. mm 2) Coter le trou taraudé (cotes de forme et de position). LA REPRÉSENTATION GRAPHIQUE--------------------------------------------------------------------- Filetages et taraudages Normalis REPRESENTATION DES FILETAGES : REPRESENTATION DES TARAUDAGES : Réelle Réelle Normalisé TARAUDAGEDÉBOUCHANTVue de dessous Vue de face . TARAUDAGEBORGNE 51 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 52. REPRESENTATION GRAPHIQUE ( SECTIONS ) Exemples: Indiquer le nom de la section. TD N° 1  Donner le nom du dessin à droite : . . . . . . . . . . . . . . . . .  Le nom du dessin à gauche : . . . . . . . . . . . . . . . .  Dessiner la section sortie A-A. SECTION rabattue . SECTION sortie 52 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 53. Les liaisons mécaniques I. Définition Dans un mécanisme, quand une pièce est en contact avec une autre, il y a entre ces deux pièces une liaison mécanique. II. Caractéristique des contacts entre solides On peut distinguer 3 types de contacts entre solides : o contact ponctuel o contact linéaire (la ligne n’est pas forcément une droite) o contact surfacique Dans ce cas les surfaces de contact sont le plus souvent : planes / cylindriques / sphériques / hélicoïdales / coniques. III. Degrés de liberté La liaison entre 2 pièces se caractérise par le nombre de mobilités que peut avoir l’une des pièces par rapport à l’autre. Ces mobilités (ou mouvements autorisés) sont appelés degrés de liberté. Ces degrés de liberté correspondent aux mouvements élémentaires et sont au nombre de 6 : - 3 translations Tx Ty Tz - 3 rotations Rx Ry Rz La nature d’une liaison mécanique dépend donc de la géométrie du contact (ponctuel, linéaire, surfacique) ainsi que du nombre et de la position relative de ces contacts. 0 mobilité Liaison encastrement T R X 0 0 Y 0 0 Z 0 0 1 mobilité Liaison pivot d’axe x T R X 0 RX Y 0 0 Z 0 0 Liaison glissière d’axe x T R X TX 0 Y 0 0 Z 0 0 Liaison hélicoïdale d’axe x Rx = Tx.2π/p p=pas T R X TX RX* Y 0 0 Z 0 0 2 mobilités Liaison pivot glissant d’axe x T R X TX RX Y 0 0 Z 0 0 Liaison rotule à doigt T R X 0 0 Y 0 RY Z 0 RZ 3 mobilités Liaison rotule T R X 0 RX Y 0 RY Z 0 RZ Liaison appui- plan de normale y T R X TX 0 Y 0 RY Z TZ 0 4 mobilités Liaison sphère cylindre (linéaire annulaire) d’axe x T R X TX RX Y 0 RY Z 0 RZ Liaison cylindre plan (linéaire rectiligne), de normale y et d’axe x T R X TX RX Y 0 RY Z TZ 0 5 mobilités Liaison sphère plan (ponctuelle) de normale y T R X TX RX Y 0 RY Z TZ RZ A z y A x y y A A y A y y A A y A y y A A x y A z y A y x z x y A z y A y x z A yy A y x A A y y A y A y AA z y y A AA A Plan Cylindre Sphère Sphère Cylindre Plan x x x x x x x x x x x x y y 53 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 54. Le schéma cinématique I. Définition Lors d’une étude, un mécanisme est représenté sous la forme d’un dessin d’ensemble. Si le mécanisme est complexe, il sera utile de le schématiser et de le représenter sous forme d’un schéma cinématique. II. Recherche des classes d’équivalence Définition : on appelle classe d’équivalence cinématique (cec) un ensemble de pièces mécaniques reliées entre elles par des liaisons encastrement. Une classe d’équivalence peut être désignée par une lettre majuscule. Le mécanisme étudié comprend 10 pièces que l’on peut regrouper en 3 classes d’équivalence distinctes 0, A et B. Sur le dessin d’ensemble, il sera d’usage de colorier chaque classe d’équivalence d’une couleur différente. III. Identification des liaisons mécaniques Lors de cette étape, on recherchera les liaisons existant entre les différents couples de cec. Pour cela, il faut respecter 2 règles : • S’il n’y a pas de contact entre deux cec, il n’y a pas de liaison. • Lorsqu’on étudie la liaison entre deux cec, il faut supposer le reste du mécanisme enlevé. Ex. : Recherche de la liaison entre les cec 0 et A. 1/ Rechercher les surfaces de contacts entres ces 2 solides : surfaces cylindriques d’axe y. 2/ En déduire les mouvements autorisés (degrés de liberté) 2 degrés de liberté Ty et Ry. 3/ Identifier la liaison : pivot glissant d’axe y. 4/ Représenter la liaison par son symbole : (Respecter les couleurs choisies). IV. Elaboration du schéma cinématique La dernière étape consiste à élaborer le schéma cinématique. Il suffit pour cela de positionner les centres des liaisons puis les symboles de chaque liaison en respectant leurs orientations et leurs positions relatives. En reliant entre elles les classes d’équivalence (couleurs), on obtient le schéma cinématique du mécanisme. Le schéma cinématique doit respecter la géométrie du mécanisme. Schématisation dans le plan (O, x, y) Schématisation en perspective Le dessin d’ensemble ci-contre représente une bride hydraulique permettant le maintien en position d’une pièce à usiner. L’effort de serrage est produit par de l’huile sous pression agissant sur le piston 2. La bride est fixée sur une table de machine-outil. Ex. : A = {1, 4, 6,7} est la classe d’équivalence comprenant les pièces repérées 1, 4, 6 et 7 sur le dessin d’ensemble. Remarque : Le ressort 10 étant déformable, on n’en tient pas compte Pièce à usiner x y z x y x y 54 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 55. I°)Mise en situation : Le système étudié fait partie d'un îlot de production (ici un poste de fraisage automatisé). Nous étudierons plus particulièrement le système de bridage (voir le dessin d'ensemble de la bride hydraulique). II°)Fonctionnement : L’usinage de la pièce se fait en quatre phases : 1ère phase : mise en position de la pièce. 2ème phase : maintien en position de la pièce. 3ème phase : usinage. 4ème phase : dégagement de la pièce. III°)Classes d’équivalences : Formez les classes d’équivalences du mécanisme et coloriez les de différentes couleurs sur le dessin d’ensemble. La pièce à usiner ne doit pas être indiquée. Les pièces liées à la chape 5 sont tournantes par rapport aux pièces liées au corps 1 suivant l’axe y. La table de la machine outil est en liaison encastrement avec le corps 1. { }={ } { }={ } { }={ } pièces déformables ={ } VI°)Graphe de liaisons : Réalisez le graphe des liaisons en reliant les classes et en précisant la nature de la liaison ,son axe et son symbole orienté en couleur. La table et la pièce à usiner ne doivent pas être représentés. V°)Schéma cinématique minimal : Réalisez le schéma cinématique minimal du mécanisme en respectant vos couleurs et l’orientation axiale. Table de machine outil Pièce à usiner x y 55 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Modélisation des liaisons BRIDE HYDRAULIQUE A B C A 1, 2, 7, B C ressort
  • 56. VI°)Nomenclature : 11 1 Joint torique 32,92x3,53 10 1 Ressort de compression d = 2 ; D = 20 ; n = 4 C 65 9 1 Ecrou H M10 8 1 Vis à tête fendue à téton long M10 7 1 Levier C 45 6 1 Axe C 65 5 1 Chape C 45 4 1 Vis épaulée C 35 3 1 Chapeau S 355 2 1 Piston C 40 1 1 Corps S 355 Encastrée sur la table Rep Nb Désignation Matière observations BRIDE HYDRAULIQUE VII°)Dessin d’ensemble : x y tournant 56 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E Modélisation des liaisons BRIDE HYDRAULIQUE
  • 57. Transmission de puissance Sans transformation de mouvement I. Principe La liaison mécanique permanente entre un arbre moteur et un récepteur peut être assurée par un accouplement. C'est-à-dire un mécanisme qui accepte et compense les défauts géométriques entre les deux arbres. II. Défauts géométriques possibles Décalage radial Défaut en torsion Décalage axial Défaut d’alignement Décalage angulaire Distance III. Les différents types d’accouplements Accouplement rigide (manchon) Cet accouplement simple, donc peu couteux, ne supporte pas les défauts d’alignement entre les arbres. La liaison arbre / accouplement peut se faire par goupille Joint de OLDHAM Le joint de Oldham supporte uniquement des défauts d’alignement. La pièce intermédiaire est généralement fabriquée en plastique plus ou moins dur. Joint de cardan Le cardan simple n’est homocinétique que si les arbres sont alignés. Plus l’angle de brisure entre les deux arbres est grand, plus la vitesse sera saccadée. L’homocinétisme n’est possible qu’avec deux cardans déphasés d’1/4 de tour. Accouplement à denture bombées La forme bombée des dentures permet d’accoupler des arbres légèrement désalignés. Accouplement élastique Ils sont très nombreux et de formes très diverses. La liaison par obstacle élastique permet d’absorber les vibrations et les à-coups. IV. Les limiteurs de couple Principe : Le limiteur de couple permet de limiter le couple transmissible entre deux arbres afin de protéger le mécanisme contre les surcharges. Limiteurs par glissement (ou frottement) La surface de contact entre l’élément moteur et récepteur peut être plane ou conique. Le couple qui est transmis par frottement dépend de la valeur de l’effort presseur, des dimensions de la surface de contact et du coefficient de frottement entre les matériaux. Une fois le couple maximal atteint, il y a glissement (le limiteur patine), dès que le couple baisse, la transmission est à nouveau assurée. Limiteur par obstacle escamotable On intercale entre les parties menantes et menées des éléments solides (billes, rouleaux, …) qui assurent la transmission du couple, grâce à la présence de logements. Lors d’une surcharge, ces éléments se trouvent entraînés hors de leur logement. Il y a désaccouplement des deux arbres. Le limiteur doit alors être réarmé manuellement, électriquement, etc, pour transmettre à nouveau. Limiteur par rupture Une solution constructive consiste à intercaler entre l’arbre moteur et l’arbre récepteur une pièce qui supporte le couple à transmettre. Cette pièce est dimensionnée pour se rompre lorsque le couple limite est atteint. Cette pièce, généralement une goupille, est parfois appelée « fusible mécanique ». 57 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 58. Puissance et rendement I. Principe de conservation de l’énergie « Tout se transforme, rien ne se crée » II. Puissance Solide en translation : P = F . v Puissance en Watts (W), force en Newtons (N), vitesse en m/s Avec F et v portés par le même axe. Solide en rotation : P = C . w Puissance en Watts (W), couple en Newtons mètres (Nm), vitesse de rotation en rad/s. Avec C et w portés par le même axe. Puissance hydraulique : P = p . Q Puissance en Watts (W), pression en Pascals (Pa), débit en m3 /s III. Rendement entrée sortie P P =η Le rendement n’a pas d’unité. Dans un système réel, le rendement est forcément inférieur à 1. Si par hypothèse, le système est parfait alors le rendement est pris égal à 1. ntotal ηηηηη ××××= ....321 IV. Transmission de puissance Dans le cas d’un engrenage ou d’un système roue-vis sans fin Dans le cas d’un système vis-écrou V. Exemple : motorisation de volets battants Energie de sortie (utile) : Tension d’alimentation : 230V, Fréquence :60Hz Valeurs nominales : vitesse de rotation : Nmot : 730tr/min, Puissance disponible Pmot : 70W, rendement : 57.0=motη Rapport de réduction : R = 1/46 Rendement : 35.0=epiη Rapport de réduction : R = 1 (car les deux roues ont le même diamètre, ici le rôle de l’engrenage est de déporter l’axe de rotation et non de modifier la vitesse) Rendement : 95.0=engrenagesη Rapport de réduction : R = 1/6 Rendement : 50.0=−visroueη Synthèse : vous pouvez maintenant compléter le diagramme suivant : vs : vitesse de translation de l’écrou en (m/s) Fs : force disponible sur l’écrou en N Ps : puissance disponible en sortie (W) Ps = Fs . vs Loi entrée-sortie 3 10. 60 . − = e S Np V ou 3 10. 2 . − = π e s wp V V:vitesse linéaire (m/s) N:fréquence de rotation (tr/min) p :pas (mm/tr) Rendement : eS PP /=η Energie d’entrée : Electrique, Mécanique, Hydraulique, … Electrique, Mécanique, H Système mécanique ηtotal ydraulique, Energie perdue (dissipée) : Le plus souvent sous forme de chaleur 58 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 59. Systèmes de transformation de mouvement I. Les engrenages Un engrenage est un ensemble de roues qui engrènent ensemble. C’est une transmission par obstacles. Cascade d’engrenages 5 1 1 5 Z Z N N r == Les pignons intermédiaires, appelés « pignons fous » n’ont pour fonction que d’inverser le sens de rotation ou d’éloigner les roues motrices et réceptrices l’une de l’autre. Train d’engrenages Autre exemple : α : nombre de contacts extérieurs. Lorsque l’on trouve un rapport négatif cela signifie que l’arbre de sortie tourne en sens inverse par rapport à l’arbre d’entrée. )()( )_( )_( 1 2 2 3 3 1 Z Z Z Z entréevitesseN sortievitesseN r b a −×−== II. Le système pignon crémaillère Vcrémaillère = r pignon x w pignon Vcrémaillère en m/s w pignon: fréquence de rotation pignon (rad/s) dpignon=m x Zpignon m:module Z2:nombre de dents pignon dpignon : diamètre primitif du pignon III. Le système roue vis sans fin Le rapport de transmission obtenu peut être très important avec un faible encombrement. Le rendement est faible (0.4). Le mécanisme est en général irréversible ce qui signifie que la roue ne peut pas entraîner la vis. 2 1 1 2 Z Z r −= ω ω = r:rapport de transmission Z1:nombre de dents de la roue 1 Z2:nombre de filets de la vis 2 Exemple de vis à 3 filets : IV. Le système vis-écrou Le système vis-écrou permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation. (Exemples : pousse-seringue, pilote automatique, destructeur d’aiguilles, …) 1 tour de la vis par rapport à l’écrou donne un déplacement de la valeur du pas de la vis par rapport à l’écrou. Déplacement (mm) = Pas (mm) x Nombre de tour(s) 3 10. 60 pN V − = V:vitesse linéaire (m/s) N:fréquence de rotation (tr/min) P :pas (mm/tr) 1 2 2b 2a 59 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 60. V. Le système bielle manivelle Nomenclature des pièces Rep 1 Piston Rep 2 Axe côté piston Rep 3 Corps Rep 4 Support Rep 5 Bielle Rep 6 Axe côté manivelle Rep 7 Manivelle VI. Le système poulies courroie(s) Il existe de nombreux modèles de courroies : lisses, à section circulaire, trapézoïdale, rectangulaire, crantées,… Les courroies à section circulaire, trapézoïdale, rectangulaire assurent une transmission de mouvement avec glissement. Cela peut être utilisé comme une sécurité sur le système : limiteur de couple. Les poulies crantées et la courroie associée assurent une transformation de mouvement sans glissement. Comme les engrenages, cette transformation de mouvement est par obstacle, donc avec conservation des positions relatives des poulies à tout instant. 2 1 1 2 d d r = ω ω = 2 d 2 d V 2211 courroie ω = ω = r:rapport de transmission d:diamètre de la poulie ii w2 : vitesse angulaire poulie i VII. Le système pignons chaine(s) C’est une transmission par obstacle, à l’aide d’un lien articulé appelé « chaîne », un mouvement de rotation entre deux arbres parallèles. 2 1 1 2 Z Z r = ω ω = 2 d 2 d V 2211 chaine ω = ω = 2 r:rapport de transmission Zi:nombre de dents du pignon i di:diamètre du pignon i wi:vitesse angulaire pignon i VIII. Les cames Une came est une pièce mécanique non circulaire qui a un mouvement de rotation et met en mouvement une tige. Ce système transforme un mouvement de rotation en un mouvement de translation alternatif L'amplitude du mouvement est liée aux dimensions de la came IX. Le système à croix de Malte La rotation du plateau 51 amène le doigt au niveau de la croix de Malte 44. Le doigt fait tourner la croix de Malte d’un quart de tour à chaque passage. Des formes spécifiques ont été réalisées dans le plateau 44 comme dans la croix de Malte 51 pour éviter les interférences de fonctionnement. 21 60 achibane1965@gmail.com LYCEE IBNOU MANDOUR / CASABLANCA IBM @ C H IB@ N E
  • 61.                                                                                                                                                                                                                                                  61 ane1965@gmail.com
  • 62.                                                                                                                                                                                                      62 ane1965@gmail.com
  • 63.                                                                                                                                                                                                                                          63 ane1965@gmail.com
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  • 65.                                                                                                                                                                                                                                         65 ane1965@gmail.com
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