Transformateur de Mouvement
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Terminale STI GE C12 : Les Transformateurs de Mouvements Page - 1/7 LES TRANSFORMATEURS DE MOUVEMENTS I. Analyse fonctionnelle : I-1. Diagramme des intéracteurs : Mise en évidence de la fonction principale I-2. Cahier des charges fonctionnel : I-2-1. FAST de description : Mise en évidence des fonctions techniques. I-2-2. Définition des fonctions et critères : Fonctions Critères FP1 1. Conjuguer deux mouvements : 2. Transmettre les efforts : 1. Précision du déplacement (jeux, rigidité, défauts). 2. Stabilité du positionnement (arrêt et maintien en posi tion). 3. Vitesse (maxi/échauffement). 4. Réversibilité/irréversibilité. 5. Course. 6. Encombrement. Actions mécaniques à transmettre par la liaison : • Charge statique • {τ1→2}= FC1 Résister au milieu ambiant : 1. Condition de fonctionnement. 2. Coût. 3. Encombrement. Milieu ambiant Structure du transformateur FP1 FC1 Solide S 1 Solide S 2 FP1 : Transformer le mouvement de rotation de S 1 en mouvement de translation de S 2 . FC1 : Résister au milieu ambiant. Solutions technologiques Liaison glissière FP1 Transformer le mouvement de rotation de S 1 en mouvement de translation de S 2 . FT1 Mettre en relation le mouvement de rotation avec le mouvement de translation. FT4 Transmettre les actions mécaniques. FT3 Permettre le mouvement de translation du solide 2. FT2 Permettre le mouvement de rotation du solide 1. Liaison pivot S11, S12, S13 S11 : Système bielle-manivelle S12 : Système pignon-crémaillère S13 : Système vis-écrou
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C12 : Les Transformateurs de Mouvements
LES TRANSFORMATEURS DE MOUVEMENTSI. Analyse fonctionnelle :I-1. Diagramme des intracteurs : Mise en vidence de la fonction principale
Solide S1
Solide S2FP1
Structure du transformateur FC1 Milieu ambiantFP1 : Transformer le mouvement de rotation de S1 en mouvement de translation de S2. FC1 : Rsister au milieu ambiant.
I-2. Cahier des charges fonctionnel :I-2-1. FAST de description : Mise en vidence des fonctions techniques. Transformer le mouvement de Mettre en relation le mouvement
Solutions technologiquesS11, S12, S13
FP1 rotation de S1 en mouvement detranslation de S2.
FT1 de rotation avec le mouvementde translation.
Permettre
le
mouvement
de
FT2 rotation du solide 1.
Liaison pivot
FT3 translation du solide 2.S11 : Systme bielle-manivelle S12 : Systme pignon-crmaillre S13 : Systme vis-crou I-2-2. Dfinition des fonctions et critres :
Permettre
le
mouvement
de
Liaison glissire
Transmettre les actions
FT4 mcaniques.
FonctionsFP1 1. Conjuguer deux mouvements : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
CritresPrcision du dplacement (jeux, rigidit, dfauts). Stabilit du positionnement (arrt et maintien en position). Vitesse (maxi/chauffement). Rversibilit/irrversibilit. Course. Encombrement.
2. Transmettre les efforts : FC1 Rsister au milieu ambiant :
Actions mcaniques transmettre par la liaison : Charge statique {12}= 1. Condition de fonctionnement. 2. Cot. 3. Encombrement.
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II. Systme Bielle-manivelle :II-1. Mise en vidence du systme bielle-manivelle :COMPRESSEUR :
Liaison Pivot Liaison Pivot glissant Bielle 6
Identifier la pice solution technologique S5 ralisant la fonction technique FT24, complter le FAST relatif FP1 du compresseur.
II-2. SADT A-0 associ au systme bielle-manivelle :()Mouvement et nergie mcanique de translation
Mouvement et nergie mcanique de rotation
Transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation A-0 Systme bielle-manivelle
II-3. Fonctionnement et schma cinmatique :
Positions successives du systme bielle-manivelle en fonctionnement
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Schma cinmatique associ la fonction FT2 : (avec vocabulaire associ)
Bien quil ne soit pas dusage dindiquer le nom des solutions constructives sur un schma cinmatique, quelques indications ont t portes sur le schma cicontre afin de faciliter la comprhension des termes utiliss dans la prsentation des trajectoires.
II-4. Paramtres cinmatiques et gomtriques :Gomtrie : La figure ci-contre met en vidence des lments gomtriques prendre en compte pour mettre en relation la trajectoire du pied de bielle (mouvement de translation rectiligne alternatif) avec celle de la tte de bielle (mouvement de rotation autour d'un axe) : l'excentration de la tte de bielle ; (OT) la longueur l de la bielle. (TP)
Cinmatique : Le mouvement de rotation de la manivelle s'effectue vitesse constante, donc partir de la courbe des espaces, on peut retrouver la vitesse et l'acclration du pied de bielle en fonction du temps. Ce systme est rversible.
III. Systme Pignon-crmaillre :III-1. Mise en vidence du systme pignon-crmaillre :VERIN PNEUMATIQUE :
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Liaison PivotContact entre dents du piston Liaison crmaillre et Glissire pignon arbr
Identifier la solution technologique S3 ralisant la fonction technique FT22, complter le FAST relatif FP1 du vrin pneumatique.
III-2. SADT A-0 associ au systme pignon-crmaillre :()Mouvement et nergie mcanique de rotation
Mouvement et nergie mcanique de translation
Transformer un mouvement de translation en mouvement de rotation
A-0 Systme pignon-crmaillre
III-3. Schma cinmatique :
Schma cinmatique associ la fonction FT2
Engrnement pignon-crmaillre
III-4. Analyse du mode de fonctionnement :Les lments gomtriques prendre en compte sont : le cercle primitif de diamtre Dp (pignon) (rayon : Rp) ; la ligne de rfrence (crmaillre). L'engrnement entre les dents de la crmaillre et les dents du pignon permet d'assurer le roulement sans glissement en I entre le cercle primitif du pignon et la ligne de rfrence de la crmaillre.
Do :
V(I, crmaillre/corps) = (pignon/corps) x Rp
ou encore :
(pignon/corps) =
V(I, crmaillre/corps) Rp
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Terminale STI GE Chane cinmatique de transmission de puissance : Cp, p
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Transmission par pignon-crmaillre
Vc, Fc
IV. Systme Vis-crou :IV-1. Mise en vidence du systme vis-crou :VERIN ELECTROMECANIQUE DANTENNE SATELLITE :
Liaison glissire hlicodale entre la vis et lcrou
Identifier la solution technologique S5 ralisant la fonction technique FT24, complter le FAST relatif FP1 du vrin lectromcanique dantenne satellite.
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C12 : Les Transformateurs de Mouvements ()Mouvement et nergie mcanique de translation
IV-2. SADT A-0 associ au systme vis-crou :
Mouvement et nergie mcanique de rotation
Transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation
A-0 Systme vis-crou
IV-3. Analyse de la fonction technique FT24 :Les ralisations technologiques de la fonction FT24 se dcomposent en deux catgories : 1. Les solutions avec contact direct de la vis et de l'crou ; 2. Les solutions avec interposition d'lments roulants Ralisations technologiques :
FT24
Mettre en relation le mouvement de rotation et le mouvement de translation
Critres de choix : Pertes importantes (70%) ; Pour utilisation peu frquente ; Faible vitesse ; Usure jeu ; Possibilit de rversibilit ; Cot peu lev.
Critres de choix : Vis haut rendement (=95%) ; Dure de vie leve ; Vitesse linaire leve ; Jeu axial annul par prcontrainte ; Forte capacit de charge.
Critres de choix : Vis haut rendement (=95%) ; Dure de vie leve ; Vitesse linaire leve ; Jeu axial annul par prcontrainte ; Trs forte capacit de charge ; Rigidit leve.
IV-4. Schma cinmatique :Schma cinmatique associ la fonction FT24 :
Le mouvement de rotation de l'crou 2 tant bloqu par la liaison glissire, le mouvement de translation de ce dernier est obtenu par rotation de la vis 1.
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IV-5. Etude cinmatique et gomtrique :Loi gomtrique : Pour un tour de vis, l'crou se dplace de la valeur du pas p. avec : Loi cinmatique :
V=Nxp
V : vitesse de dplacement en m/min ; N : vitesse de rotation en tr/min ; p : pas en m.
Le pas du filetage p = papparent nombre de filets de la vis
Rversibilit / irrversibilit : La fonction "transformer le mouvement" ne peut tre ralise par le systme vis-crou que si les flancs des filets de la vis peuvent glisser sur les flancs de filets de l'crou. Pour cela, la pente de l'hlice doit respecter les conditions tablies dans le tableau ci-dessous :
IV-6. Application :Justification du choix du systme vis-crou bille pour le vrin lectromcanique. IV-6-1. Extrait du cahier des charges fonctionnel : Vitesse linaire du vrin leve : 93 m/s ; Effort axial dvelopper important : 1100 N ; Minimiser les cots.
IV-6-2 : Choix et justification : Expliquer le choix ralis en justifiant vos rponses.
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