2. Schéma cinématique -...
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SCHEMA CINEMATIQUE CI4 : PERFORMANCES DES CHAINES DE TRANS SMISSION SCHEMA CINEMATIQUE COURS Edition 1 - 19/11/2017 Lycée Jules Ferry - 06400 Cannes [email protected] 1/15 CHAÎNE D’INFORMATION ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER CHAÎNE D’ENERGIE ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE ACTION
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SCHEMA CINEMATIQUE
CI4 : PERFORMANCES DES CHAINES DE TRANSMISSIONCI4 : PERFORMANCES DES CHAINES DE TRANSMISSION
SCHEMA CINEMATIQUE COURS
Edition 1 - 19/11/2017
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CHAÎNE D’INFORMATION
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER
CHAÎNE D’ENERGIE
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
ACTION
PROBLEMATIQUE
« La modélisation d’un mécanisme peut revêtir plusieurs
aspects. Le schéma cinématique a pour vocation la description des mouvements entre les classes d’équivalence
du mécanisme»
B - MODELISERB - MODELISERB - MODELISERB2 : Proposer un modèle de connaissance et de comportement
Proposer un schéma cinématique (plan ou 3D) minimal et d’architecture de tout ou partie d'un mécanisme
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Problématique Edition 1 - 19/11/2017
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SommaireA. ___________________________________________________________INTRODUCTION! 4
A.1.Buts du schéma cinématique 4
A.2.Représentations schématiques autres que les liaisons 4A.2.1. Transmission de puissance par adhérence : roues à frictionA.2.2. Transmission de puissance par obstacle : engrenagesA.2.3. Transmission de puissance par obstacle : pignon-crémaillèreA.2.4. Transmission de puissance par obstacle : roue-vis sans finA.2.5. Transmission par lien souple : pignon-courroiesA.2.6. Transmission par lien flexible : pignon-chaîne
B. _________________________________________Réalisation d’un schéma cinématique! 8
B.1.Principe général 8
B.2.Exemple : bride hydraulique 8B.2.1. Mise en situationB.2.2. Dessin d’ensemble et nomenclatureB.2.3. Identification des classes d’équivalenceB.2.4. Graphe des liaisonsB.2.5. Détermination de chacune des liaisonB.2.6. Tracé du schéma cinématique
C. ________________________________________________________Notes personnelles! 14
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Sommaire Edition 1 - 19/11/2017
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A. INTRODUCTION
A.1. Buts du schéma cinématiqueLe schéma cinématique est un outil d’analyse fonctionnelle qui a pour vocation de modéliser les mouvements
entre les différentes classes d’équivalence préalablement identifiées.
Ce schéma cinématique prend appui sur le graphe des liaisons, ainsi que sur l’analyse des géométries de contact de chacune des liaisons, qui permettent d’identifier le nom des liaisons.
Un schéma cinématique sera donc un modèle qui définira de quelle façon la cinématique se transmet entre l’entrée et la sortie du mécanisme. Il sera utilisé dans plusieurs cadres d’étude :
• Etude cinématique : loi entrée-sortie par fermeture cinématique• Etude statique : modélisation des efforts dans les liaisons• Etude géométrique : loi entrée-sortie par fermeture géométrique• Etude de conception : recherche d’un moyen de transmission de mouvement ou de guidage• Théorie des mécanisme : rigidité du mécanisme, difficultés de réalisation
A.2. Représentations schématiques autres que les liaisons
Les liaisons normalisées vues dans le cours précédent ne permettent pas de représenter de façon efficace certains éléments de transmission de puissance : engrenages, poulies, ...
Nous allons passer en revue quelques modèles supplémentaires qui seront nécessaires lors de l’élaboration de certains schémas cinématique.
A.2.1. Transmission de puissance par adhérence : roues à friction
Les roues à friction permettent d’entraîner, par adhérence, deux roues en contact.
Ces roues sont en contact linéique, et un effort presseur permet au revêtement à fort coefficient d'adhérence de la roue menante de transmettre la puissance à la roue menée
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A.2.2. Transmission de puissance par obstacle : engrenages
Les engrenages permettent la transmission de fortes puissances. Il existe plusieurs types d'engrenages, que nous étudierons ultérieurement : à denture droite ou hélicoïdale, à axes parallèles ou concourants, ...
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A.2.3. Transmission de puissance par obstacle : pignon-crémaillère
Cette liaison permet de transmettre des puissances importantes. On la trouve par exemple dans les directions automobiles.
A.2.4. Transmission de puissance par obstacle : roue-vis sans fin
Cette liaison présente l’avantage d’être, sauf rares exceptions, irréversible. Contrairement aux transmissions précédentes, la transmission de puissance ne peut se faire que de la vis vers la roue
A.2.5. Transmission par lien souple : pignon-courroies
Ce mécanisme peut transmettre des puissances importantes, sans le phénomène de glissement : on parlera de courroies synchrones. Nous verrons que ces courroies présentent malgré tout un léger glissement inhérent à la courroie.
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A.2.6. Transmission par lien flexible : pignon-chaîne
La transmission par chaîne ne présente aucun glissement, et autorise de fortes puissances. En revanche, son fonctionnement est bruyant et la chaîne nécessite d’être lubrifiée.
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B. Réalisation d’un schéma cinématique
B.1. Principe général
La réalisation d’un schéma cinématique respecte la démarche suivante :
1. Identification des classes d’équivalence
2. Tracé du graphe des liaisons
3. Recherche de la géométrie des contacts, et conclusion sur le type de liaisons
4. Choix d’une vue de représentation du schéma cinématique (face, gauche, dessus, ...)
5. Représentation normalisée de ces liaisons en cohérence avec la vue choisie
6. Connexion entre-elles des liaisons issues de la même classe d’équivalence
B.2. Exemple : bride hydraulique
B.2.1. Mise en situation
On souhaite réaliser le schéma cinématique de la bride hydraulique ci-dessous. Cette bride a pour fonction le maintien d’une pièce pendant une opération d’usinage. Le fluide sous pression est injecté dans l’orifice d’admission, et la pression hydraulique est transmise au doigt par l’intermédiaire d’un piston, dont la force sera ensuite transmise par l’intermédiaire d’un levier.
Ce schéma cinématique a pour finalité la détermination de la pression nécessaire à fournir en fonction de l'effort désiré sur le doigt.
Piston
Doigt
Levier
Huile
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B.2.2. Dessin d’ensemble et nomenclature
y
x
11 1 Ressort10 1 Vis9 1 Ecrou8 1 Joint torique7 1 Ressort de rappel6 1 Couvercle5 1 Axe4 1 Levier3 1 Piston2 1 Chemise1 1 Corps
Rep Qte Désignation
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B.2.3. Identification des classes d’équivalence
Les classes d’équivalence sont identifiées sur le dessin d’ensemble à l’aide de couleurs distinctes (Remarque : les ressorts ne sont généralement pas représentés, car ils n’ont pour seuls rôle que de maintenir la liaison)
Chaque classe d’équivalence doit être repérée par une lettre ou un numéro, et doit être coloriée sur le dessin d’ensemble.
B.2.4. Graphe des liaisons
Il faut ensuite tracer le graphe des liaisons en indiquant les classes d'équivalence en contact physique. Cela revient à cherchant les couleurs qui sont en contact sur le plan.
Le schéma cinématique
S 5.3 : Analyse structurelle des solutions technologiques
Cours Page 16 / 19
1ère année STS Maintenance
2.4 REALISATION DU GRAPHE DES LIAISONS Il faut relier entre elles les classes d’équivalence qui possèdent une, ou plusieurs, liaison en commun en spécifiant le lieu géométrique ainsi que l‘orientation de la liaison. Techniquement cela revient à trouver les couleurs qui sont en contact sur le plan.
Nota bene : il faut éviter lorsque cela est possible de croiser les segments représentant les liaisons entre classes.
2.5 DETERMINATION DE CHAQUE LIAISON
Étude de la liaison entre A et B
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x, y)
Quel(s) degré(s) de liberté laisse persister cette liaison :
Trans° Rota°
Quelle est le nom de la liaison LA/B :
Étude de la liaison entre A et C
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x, y)
Quel(s) degré(s) de liberté laisse persister cette liaison :
Trans° Rota°
Quelle est le nom de la liaison LA/C :
A
B
C
D
B.2.5. Détermination de chacune des liaison
Liaison entre A et B
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Quel est le nom de la liaison A/B ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
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Liaison entre A et C
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Quel est le nom de la liaison A/C ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Liaison entre B et C
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Quel est le nom de la liaison B/C ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Liaison entre C et D (lorsqu’il y a contact)
De quels contacts est constituée la liaison ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
Quel est le nom de la liaison C/D ?
Dessin de la liaison dans le plan (x,y) D e g r é s d e liberté dans la liaison
☐ Tx ☐ Rx
☐ Ty ☐ Ry
☐ Tz ☐ Rz
Torseur cinématique
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B.2.6. Tracé du schéma cinématique
Le schéma cinématique est tracé en respectant l’architecture du mécanisme :
* Mettre en place dans le plan, le schéma des différentes liaisons partielles en respectant leur position sur le dessin d’ensemble.
* Relier tous les éléments de même couleur
* Compléter le schéma et vérifier le fonctionnement du mécanisme.
L’image en filigrane ci-dessus est donnée pour aider à la construction du schéma.
Il ne reste alors plus qu’à tracer sur la feuille vierge page suivante ce schéma cinématique
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B.2.6.1. Schéma cinématique 2D dans le plan (x,y)
B.2.6.2. Schéma cinématique 3D
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C. Notes personnelles
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