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C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 1/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur TABLE DES MATIERES I. PROBLEMATIQUE ET UTILITE II. EXISTE-T-IL UN SEUL MODELE ? III. LIAISONS ENTRE SOLIDES : Hypothèses et définition IV. ELABORATION DU SCHEMA CINEMATIQUE D’UN MECANISME V. ANALYSE DES 11 LIAISONS ELEMENTAIRES VI. TABLEAU SYNTHESE DES 11 LIAISONS ELEMENTAIRES VII. CAS PARTICULIERS IMPORTANTS : roue friction, engrenage, courroie, chaine, came Page 2 Page 3 Page 2 Page 4 Page 7 Page 13 Page 15 TP Centre d’Intérêt n 11 : Représenter et concevoir COURS n°5 TD Schématiser les systèmes Modèle cinématique, architectural, technologique C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 2/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur I- PROBLEMATIQUE ET UTILITE Chaque mécanisme étudié en S.I.I. est constitué d’une multitude de pièces, aux formes diverses, agencées dans l’espace et dont le but est de remplir la fonction globale correspondant au cahier des charges. Leur étude directe est très compliquée et les acteurs industriels ont du en simplifier la représentation pour :  exposer, expliquer, échanger sur son principe de fonctionnement,  Vérifier / prédire les performances attendues avant de dimensionner et d’imposer des formes aux pièces lors des études de mouvement et de comportement mécanique… C’est le rôle de la modélisation présentée ci-dessous. Voir la vidéo du modèle de la pince II- EXISTE-T-IL UN SEUL MODELE ? Selon le type d’étude envisagé, 3 modèles (types de schémas) différents sont à envisager : Simulations Calculs Modélisation Hypothèses simplificatrices PHASE IMPORTANTE : Validation du modèle / essais sur le réel SCHEMA CINEMATIQUE MINIMAL : Dans le cas d’une étude des mouvements, une version simple et minimale est la plus adaptée pour rendre compte des mobilités. SCHEMA ARCHITECTURAL : Dans le cas d’études statiques ou dynamiques, toutes les liaisons élémentaires doivent figurer afin de refléter fidèlement le transfert des efforts. SCHEMA TECHNOLOGIQUE : Il rend compte des composants envisagés et sert de base au dessin d’ensemble qui définira les épaisseurs des pièces à partir des surfaces fonctionnelles. POMPE DOSEUSE Modèle Mécanisme réel Essais Prenons exemple sur le guidage en rotation ci-contre sur 2 roulements à billes : TP Centre d’Intérêt n 11 : Représenter et concevoir COURS n°5 TD Schématiser les systèmes Modèle cinématique, architectural, technologique C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 3/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur III- LIAISONS ENTRE SOLIDES : Hypothèses et définition III.1 Hypothèses de modélisation Toutes les pièces et liaisons constituant les mécanismes seront considérées (sauf précision contraire) : III.2 Qu’est-ce qu’une liaison ? Etablir une liaison entre deux solides, c’est supprimer un certain nombre de degrés de liberté entre ces solides par interposition de surfaces de contact, appelées surfaces fonctionnelles. Il existe 3 types de contacts entre deux solides indéformables : contact ponctuel, contact linéaire (droite, cercle…), contact surfacique (plan, cylindre, sphère,...) III.3 Représentation normalisée des liaisons élémentaires Voir tableau de synthèse (chapitre VI) à connaitre par cœur à la fin du document. Attention : la définition d’une liaison comprend toujours le nom normalisé de la liaison accompagné de ses éléments caractéristiques de position et d’orientation (point, axe, normale ….) comme l’indique la colonne de gauche du tableau. Exemple : Liaison pivot de centre et d’axe ⃗ Soit une pièce libre dans un espace défini par un repère ⃗ ⃗ ⃗ Son déplacement se définit par 3 translations (Tx, Ty, Tz) et 3 rotations (Rx, Ry, Rz) suivant les 3 axes du repère. Ces 6 déplacements possibles portent le nom de : DEGRES DE LIBERTE (d.d.l.) Par convention : Tx = 1 signifie que la Translation selon x est possible (sinon Tx = 0). ⃗ ⃗ ⃗ O Tx Ty Tz LIAISONS PARFAITES : - Géométrie des contacts parfaite, - Sans frottement. SOLIDES PARFAITS : - Solides indéformables, - Géométrie parfaite. C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 4/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur A B C IV- ELABORATION D’UN SCHEMA CINEMATIQUE D’UN MECANISME LES 3 ETAPES ET LEUR METHODE SONT A CONNAITRE PAR CŒUR IV.1 ETAPE 1 : Identification des Classes d’Equivalence Cinématique (CEC) Définition : Le mécanisme va être décomposé en plusieurs sous-ensembles, appelés Classes d’Equivalence Cinématique (C.E.C.) ou groupe cinématique, composés chacun de pièces qui n’ont aucun mouvement relatif entre elles. Ce regroupement va donc simplifier la description fonctionnelle du mécanisme pour la phase de fonctionnement étudiée. Méthode : 1) Identifier la phase de fonctionnement du mécanisme (réglage, utilisation, maintenance …) étudiée. 2) Rechercher la première classe d’équivalence cinématique en partant de la pièce principale fixe (souvent numéroté 0) puis en recherchant toutes les liaisons encastrements avec elle par l’identification des, vis, symboles de collage, de soudure, spécification de serrage ( H7 p6) etc …. 3) Pour vous aider, colorier le dessin d’ensemble du mécanisme en utilisant une couleur par C.E.C. 4) Mettre le résultat sous la forme : { } 5) Opérer de même pour la recherche des autres classes d’équivalence cinématique jusqu’à ce que toutes (sauf voir remarques ci-dessous) les pièces du mécanisme soient incluses dans un groupe cinématique. Remarques importantes :  Ne pas prendre pas en compte les pièces déformables comme les bandes, courroies, ressorts car chaque extrémité appartient à une classe différente (contrairement aux joints qui appartiennent à une seule C.E.C.). On ne fera pas apparaitre aussi les actionneurs, les billes et les rouleaux des roulements. EXEMPLE : BRIDE DE SERRAGE (T.D. 2) phase étudiée : piston en cours de déplacement. { } { } { } ⃗ ⃗ C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 5/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur IV.2 ETAPE 2 : Réalisation du graphe des liaisons Définition : Ce graphe représente les liaisons entre les différentes C.E.C. du mécanisme.  Méthode : 1) Identifier les surfaces (fonctionnelles) en contact entre 2 groupes cinématiques (les autres C.E.C. étant supposés inexistantes) puis en déduire les degrés de liberté (d.d.l.) possibles et donc le nom de liaison (voir chapitre V). Procéder de même pour chaque contact existant entre les C.E.C. (Attention : plusieurs liaisons peuvent exister entre 2 C.E.C. – liaisons en //). 2) Représenter chaque C.E.C. avec sa couleur par une bulle puis chaque liaison par un arc entre 2 les bulles concernées. Veillez à ce que les arcs ne se coupent pas entre eux. 3) Dans un soucis de clarté, identifier les liaisons avec la convention suivante : L i/j ou i et j sont les numéros des C.E.C. concernées. 4) Identifier avec son symbole la C.E.C. de référence (Bâti). 5) A coté, en dessous, sur la même page, nommer précisément chaque liaison (dénomination normalisée complète : nom, centre, normale, axes etc…. Voir colonne de gauche du tableau des liaisons, chapitre VI) SUITE EXEMPLE : BRIDE DE SERRAGE (T.D. 2) a) Le graphe des liaisons (G.L.) b) La légende du G.L. L 2/1 : liaison pivot de centre C et d’axe ⃗ , L 3/2 : liaison ponctuelle en B de normale ⃗ ⃗ ⃗, L 3/1 : liaison pivot glissant en A, d’axe ⃗ . L 2/1 C.E.C. 2 C.E.C. 3 C.E.C. 1 L 3/1 L 3/2 C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 6/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur IV.3 ETAPE 3 : Réalisation du schéma cinématique Définition : Ce schéma, plan ou spatial, est une représentation strictement filaire (l’épaisseur et la forme des pièces n’apparaitront donc pas) des liaisons normalisées (voir chapitre V) entre les classes d’équivalence cinématiques. Méthode : 1) identifier le type de schéma attendu : minimial ? architectural ?... 2D (dans quel plan ?) ou 3D ?, 2) placer le système d’axes principal, 3) positionner les centres des liaisons identifiées dans le graphe (respecter au mieux les positions relatives, alignements, symétries), 4) rajouter éventuellement les systèmes d’axes spécifiques à certaines liaisons, 5) tracer les symboles normalisés des liaisons (voir chapitre V) en respectant leurs orientations et les couleurs (2 à chaque liaison) affectées préalablement à chaque C.E.C., 6) faire apparaitre les groupes cinématiques en reliant par des traits continus chaque couleurs entre elles (entre chaque symbole), 7) effectuer une mise au net si nécessaire, 8) vérifier le fonctionnement : simulation mentale du bon fonctionnement cinématique du mécanisme (mvt. entrée vers mvt. fe sortie en utilisant les d.d.l.). SUITE EXEMPLE : BRIDE DE SERRAGE (T.D. 2) A B C A B C ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ C.P.G.E. 1 T.S.I. – Lycée P.P. Riquet – St-Orens de Gameville v2014 Page 7/17 Sciences Industrielles pour l’Ingénieur V- ANALYSE DES 11 LIAISONS ELEMENTAIRES (norme NF E04-015) Retenir pour chaque liaison les surfaces en contact possibles, sa dénomination et les représentations colorées normalisées 2D et 3D. A- Liaison ponctuelle En réalité, la liaison ponctuelle n’existe pas ; en effet la pression au point de contact serait infinie. Les solides se déforment et la zone s’élargit formant une petite surface de contact donne un comportement de liaison ponctuelle. Exemple : contact roue de vélo/route, contact levier/poinçon sur la perforatrice. Dénomination Degrés de liberté Représentation plane Représentation spatiale Ponctuelle en A uploads/Industriel/ c5-ci-11-schematisation-des-systemes-scm-et-liaison-1tsi-v2014.pdf