cours Génie Mécanique 3ème année

REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE LEDUCATION ET DE LA FORMATION

Gnie Mcanique3me anne de lenseignement secondaire Sciences TechniquesTECHNOLOGIE

Manuel de coursLes auteurs Abdellatif BEN HAMADOUInspecteur principal

Ridha BOUHAHAInspecteur

Amor BEN MESSAOUDInspecteur

Maher ABDENNADHERProfesseur principal

Moktar SHILI H-C Professeur principal

Les valuateurs Abdellaziz GARGOURIInspecteur Gnral

Abdelwaheb DOUGUIprofesseur universitaire

Ali KHOUDJAInspecteur principal

Centre National Pdagogique

Tous droits rservs au Centre National Pdagogique

Avant-ProposCe manuel est consacr lenseignement de la gnie mcanique aux lves de 3me anne de la section SCIENCES TECHNIQUES. Cet enseignement sappuie essentiellement sur une approche concrte fonde sur lobservation, lexprimentation des systmes pluri technologiques, sous systmes ou maquettes et sur la production de documents pour dcrire ou valider des solutions constructives. Le manuel comporte trois parties : PARTIE A : ANALYSE FONCTIONNELLE PARTIE B : ANALYSE STRUCTURELLE PARTIE C : ANALYSE COMPORTEMENTALE Il a t labor afin d(e) : - aider les lves organiser et structurer leurs connaissances ; - constituer une ressource pour llaboration des activits. Certaines leons sont traites sous forme dactivits. Les systmes techniques, ou les parties de systmes constituent des tudes de cas : ils servent prsenter une leon, ou servir de base de travail pour la plupart des exercices, existant dans les laboratoires. Au dbut de chaque leon, les objectifs viss et les connaissances nouvelles sont affichs. En fin de la leon, un document de synthse ( retenir) rsume lessentiel des connaissances. Des exercices corrigs et des apllications, (Consolider et Evaluer mes acquis) sont proposs visant parfaire les comptences attendues. Nous serons trs attentifs aux critiques et aux suggestions de celles et ceux qui auront utilis ce manuel.

Les auteurs

3

Prsentation du manuelButs du manuelRecueil des connaissances dfinies par le programme

Moyens propossTraitement des diffrents chapitres selon les recommandations du programme

Documents ressources pour la conduite des activits de travaux pratiques

Rpartition des chapitres conformments au programme

Outil personnel dappropriation des connaissances

Exercices dapplication pour chaque leon

Organisation du manuel

Partie A Analyse fonctionnelle 1 seul chapitre

Partie B Analyse structurelle 3 chapitres

Partie C Analyse comportementale 3 chapitres

Organisation dune leon

Se rappeler

Acqurir des connaissances

Consolider mesacquis

Evaluer mesacquis

A retnir

Savoir plus

4

SommaireAvant Propos Prsentation du manuel Sommaire PARTIE A : ANALYSE FONCTIONNELLE3 4 5

C

hapitre 1

Analyse fonctionnelle externe dun produit9

Leon 1 : Analyse fonctionnelle externe dun produit

PARTIE B : ANALYSE STRUCTURELLE

C C C

hapitre 22 3 4 5 : : : :

Dfinition des lments dun produit28 59 75 86

Leon Leon Leon Leon

Lecture dun dessin densemble Tolrances dimensionnelles et gomtriques Contation fonctionnelle Dessin de dfinition

hapitre 3

Les liaisons mcaniques98 128 148

Leon 6 : Schma cinmatique Leon 7 : Guidage en translation Leon 8 : Guidage en rotation

hapitre 4

Transmission de mouvement181 187 191

Leon 9 : Poulies et courroies Leon 10 : Roues de friction Leon 11 : Pignons et chanes 5

PARTIE C : ANALYSE COMPORTEMENTALE

C C C

hapitre 5

Comportement du solide indformable209

Leon 12 : Statique graphique

hapitre 6

Comportement du solide dformable227

Leon 13 : Flexion plane simple

hapitre 7

Obtention des pices247 256 269

Leon 14 : Obtention des pices par enlvement de la matire Leon 15 : Obtention des pices par moulage Leon 16 : Mtrologie dimensionnelle et gomtrique.

6

Partie A

FONCTIONNELLE

ANALYSE

Partie A

ANALYSE FONCTIONNELLE

CHAPITRE 1

ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE DUN PRODUITLeon 1 : Analyse Fonctionnelle Externe Dun ProduitOBJECTIFS CONNAISSANCES NOUVELLES

- Recenser les fonctions de service ; - Critres dapprciations dune fonction de service ; - Niveau dun critre ; - Flexibilit dun niveau. - Complter la rdaction dun cahier des charges fonctionnel.

- Caractriser les fonctions de service ;

- Hirarchiser les fonctions de service ;

Le CdCF (cahier des charges fonctionnel) est linstrument fondamental entre le demandeur et le concepteur. Il dcrit prcisment le produit en termes de fonctions de services.

8

CHAPITRE 1

ANALYSE FONCTIONNNELLE EXTERNE DUN PRODUIT

Se rappeler :1 - CYCLE DE VIE DUN PRODUITIde Perception dun march01

Analyse du besoin Etude de la faisabilit03

02

Cahier des charges fonctionnel

Conception Dfinition Industrialisation Dossier projet Dossier industriel Postes et outillages06

04

05

Homologation

Dossier de qualification Produit de prsrie

MATIERE DOEUVRE

07 08

Production Commercialisation Utilisation du produit Elimination du produit

Dossier de gestion

09 10

Dossier de suivi Dchets

Informations technico-commerciales Matire doeuvre rutilisable

2 - ANALYSE DU BESOINLanalyse du besoin se fait en trois tapes :Besoin non valid Ide Perception dun march Besoin valid

Saisie du besoin

Enonc du besoin

Validation du besoinAbondon

9

CHAPITRE 1


Acqurir des connaissances :1 - ANALYSE FONCTIONNELLE :L'analyse fonctionnelle est le cur de la dmarche de conception, elle s'applique la cration ou l'amlioration d'un produit, elle se fait en deux tapes : - Une prsentation gnrale du problme. - Une expression fonctionnelle du besoin. La rdaction de ces deux tapes sera faite sur un cahier que l'on appelle cahier des charges fonctionnel (CdCF). Ce dernier est un document par lequel le demandeur exprime son besoin en terme de fonctions de service. Pour chacune d'elles, sont dfinies des critres d'apprciation et leurs niveaux, chacun de ces niveaux est assorti d'une flexibilit.

Ide

Analyse fonctionnelleInsatisfactions

Cahier des charges fonctionnel (CdCF)

Pour illustrer ce qui prcde, prenons l'exemple dune valve de chambre air de bicyclette Valve Chambre air

10

VALVE EN PERSPECTIVE DUNE MODLISATION EN 3D COUP AU 1/4

VUE ECLATEE11

12

CHAPITRE 1


2- PRESENTATION DU THEME DETUDE :LA VALVE DE CHAMBRE A AIR tudie est monte sur des chambres air de bicyclette afin de pouvoir les dgonfler manuellement ou les gonfler l'aide d'une pompe ceci permettant de rgler la pression de l'air comprim contenu dans la chambre air. 2-1 - Prsentation du produit et de son march Il s'agit de concevoir un objet permettant un cycliste de gonfler ou dgonfler suivant la situation la chambre air de bicyclette. La fixation sur la jante sera manuelle et aise. La fixation sur la chambre air sera efficace et tanche Le montage et le dmontage du flexible de la pompe seront manuels et aiss. Dbouchs prvus, situation existante Une production de 1000 valves de chambre air. Prix de vente 400 millimes. L'objectif vis par l'tude est une rduction de cot par rapport au produit existant. Cette rduction du cot ne devra pas altrer les performances du mcanisme. Actuellement le dispositif est constitu de quatre parties principales : une fixation la jante, un mcanisme d'ouverture et de fermeture du clapet, un mcanisme dtanchit et une fixation la chambre air. 2- 2 - Expression fonctionnelle du besoin L'expression fonctionnelle du besoin est le rsultat d'une analyse fonctionnelle. Elle constitue l'essentiel du CdCF. Elle est ncessaire la bonne comprhension par le concepteur- ralisateur de ce qui est souhait par le demandeur. 2-2-1 Les fonctions de service Une fois le besoin est valid, il faut essayer d'exprimer toutes les fonctions que l'utilisateur attend du produit. C'est--dire le service rendre pour le satisfaire. On trouve : Des fonctions principales qui sont la raison d'tre du produit. Des fonctions complmentaires : toute fonction autre que principale est une fonction complmentaire. 2-2-2 Les contraintes Les contraintes sont des limitations impratives la libert de choix du concepteur ralisateur dun produit. Ces contraintes sont imposes par le demandeur. On cite par exemple : Scurit ; Respect de lenvironnement ; Dlai pour ltude ; Interchangeabilit ; Respect des normes, 2-2-3 Recensement des fonctions de service Le recensement ncessite la dfinition dune frontire entre le produit et son milieu environnant . Pour dterminer les fonctions de service, il faut tablir les relations existantes entre le produit et son environnement. On peut, dans ce cas, utiliser loutil diagramme dinteraction comme suit :

13

CHAPITRE 1

ANALYSE FONCTIONNNELLE EXTERNE DUN PRODUITUtilisateur

FP1 Pompe

FP2 FC1

Ambiance extrieure

ValveFC2 Jante FC3

Chambre airEXPRESSION DES FONCTIONS DE SERVICE

F.S FP1 FP2 FC1 FC2 FC3

Permettre le gonflage Permettre le dgonflage. Rsister au milieu extrieur. S'adapter la jante . S'adapter la chambre air.

2-2-4 Caractrisation des fonctions de service C'est la caractrisation des fonctions qui constitue le noyau du cahier des charges fonctionnel. Cette phase doit exprimer les performances attendues par l'utilisateur de chacune des fonctions de service. Pour cela, il faut dfinir pour chaque fonction de service des critres d'apprciation. Ces critres permettent d'apprcier la manire dont une fonction doit tre respecte. Ces critres sont formuls de faon faire apparatre le niveau d'exigence souhait par l'utilisateur. Chaque niveau doit tre affect d'une indication de flexibilit.F.S FP 1 FP 2 FC 1 FC 2 EXPRESSION Permettre le gonflage. Permettre le dgonflage. Rsister au milieu extrieur. Sadapter la jante CRITERES DAPPRECIATIONS Etanchit Rapidit Dbit important Solidit Corrosion Montage rapide Pas de sortie intempestive en labsence de pression Etanchit pas de sortie intempestive en labsence de pression Petits chocs Pas de corrosion tolre Moins de 10 sec. NIVEAU FLEXIBILITE Pas de fuite tolre Moins de 4 mn

FC 3

Sadapter la chambre air.

Pression 0,5 bars max

14

CHAPITRE 1


LISTE DE QUELQUES CRITERES CLASSES SELON LEUR GENRE Poids Dimensions Dure de vie Niveau d'ambiance respecter (bruit temprature) . Norme Scurit de lutilisateur Scurit de l'environnement ..

critres dutilisation

Critres de scurit

CRITERES DAPPRECIATION

Rangement Durabilit Maintenabilit .

Style Emballage Scurit de l'environnement ..

Critres dentretien

Critres destime

Cot dacquisition Cot de mise en service Cot d'utilisation Cot de maintenance prvisible.

Critres de cot

15

CHAPITRE 1


2-2-5 Hirarchisation des fonctions de service Cette opration consiste classer les fonctions de service selon leurs importances relatives aux yeux de lutilisateur. Elle servira de rfrence pour ltude des cots par fonction.

MARCHE A SUIVRE :a - Comparer et pondrer les fonctions de service L'outil suivant appel TRI CROISE permet de comparer les fonctions de service une une et d'attribuer chaque fois une note de supriorit allant de 0 3.FP1 FP1 FP2 /1 FC1 FP1 FP2 FC10 1 2 3 : : : : Pas de supriorit Lgrement suprieur Moyennement suprieur Nettement suprieur

FC2 /3 /2 FP1 FP2 FC1 FC2 /3 /2 /2

FC3 FP1 FP2 FC1 FC3 FC3 TOTAL /3 /2 /2 /2

Points 10 6 4 0 2 22

% 46 27 18 0 9 100

FP2

Cinq fonctions comparer : FP1 par rapport FP2 FP1 est lgrement suprieure ( note 1) FC1 par rapport FC2 FC1 est moyennement suprieure ( note 2) Etc.. b - Etablir l'histogramme des fonctions de service Il consiste tracer un diagramme reprsentant en pourcentage les notes attribues chaque fonction par ordre dcroissant. L'histogramme permet de faire apparatre les fonctions de service par ordre d'importance souhaites par l'utilisateur Digramme en btonnets Digramme sectoriel

16

CHAPITRE 1


c Classer les fonctions de service par ordre dimportanceF.S FP1 FP2 FC1 FC3 FC2 CRITERES D'APPRECIATIONS Etanchit Permettre le gonflage. Rapidit Permettre le dgonflage. Dbit important Rsister au milieu extrieur. Solidit Corrosion Etanchit S'adapter la chambre air. Pas de sortie intempestive en l'absence de pression Montage rapide Pas de sortie S'adapter la jante intempestive en l'absence de pression EXPRESSION NIVEAU FLEXIBILITE Pas de fuite tolre Moins de 4 mn Petits chocs Pas de corrosion tolre Pression 0.5 bars max Moins de 10 sec.

2- 3 Rdaction du cahier des charges fonctionnel La rdaction appartient au groupe qui a ralis l'analyse fonctionnelle, il s'agit de prsenter sous forme de tableau sur lequel on reprsente par ordre d'importance les fonctions de service, leurs niveaux et leurs flexibilits. a- Le produit et son march: a-1 Le produit et son march La valve de chambre air dune bicyclette doit permettre au cycliste de gonfler ou dgonfler, suivant la situation, la chambre air dune bicyclette. Sur le march, nous trouvons plusieurs autres produits similaires. Le produit concevoir doit tre concurrentiel (prix, .) pour remporter le march. Son esprance de vie est assez grande car les cyclistes ont encore besoin de bicyclette pour se dplacer. a-2 Contexte du produits et objectifs La fabrication en srie de la valve de chambre air de bicyclette doit pour une premire tape couvrir le march local pour passer dans une deuxime tape au march national. Les produits concurrents sont dorigines europenne et asiatique. b- Enonc fonctionnel du besoin :F.S FP1 FP2 FC1 FC3 CRITERES D'APPRECIATIONS Etanchit Permettre le gonflage. Rapidit Permettre le dgonflage. Dbit important Rsister au milieu Solidit extrieur. corrosion Etanchit S'adapter la chambre pas de sortie intempestive air. en labsence de pression Montage rapide S'adapter la jante Pas de sortie intempestive en l'absence de pression EXPRESSION NIVEAU FLEXIBILITE Pas de fuite tolre Moins de 4 mn Petits chocs Pas de corrosion tolre Pression 0.5 bars max Moins de 10 sec.

FC2

c- Les contraintes : Le concepteur ralisateur est appel tenir compte des conditions suivantes : Le cot ne doit pas dpasser 300 millimes ; Le produit doit tre livr dans un dlai de 20 jours

17

CHAPITRE 1


A retenirA partir dun besoin valid, comment raliser une analyse fonctionnelle ?

1- RECHERCHE DES FONCTIONS :

E1 FP1 Produit FC2 E4 FC1

E2

E3

Fonction principale : FP (but de l'action du produit, expression du besoin) Fonction complmentaire : FC (Action ou /et raction du produit par rapport aux milieux extrieurs)

2 - CARACTRISATION DES FONCTIONS :Pour chaque fonction de service,, il faut dfinir des critres. Critres d'apprciation : Dimensions .Efforts. Il faut affecter chaque critre dune flexibilit

Flexibilit

3 - HIERARCHISATION DES FONCTIONS :FP2 FP1 FP1 FP2 /1 FC1 FP1 FP2 FC1 /3 /2 FC2 FP1 FP2 FC1 FC2 / 3 / 2 /2 FC3 FP1 FP2 FC1 FC3 /3 /2 /2 / 2 Points 10 6 4 0 2 22 % 46 27 18 0 9 100

Classer les fonctions

FC3 TOTAL

18

CHAPITRE 1


4 - ETABLISSEMENT DE L'HISTOGRAMME :

Tracer lhistogramme

5 - REDACTION DU CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL :F.S EXPRESSION CRITERES DAPPRECIATIONS NIVEAU FLEXIBILITE

19

CHAPITRE 1


Consolider mes acquisRdaction du CdCF dune tondeuse gazon La tondeuse gazon doit permettre l'utilisateur de diminuer la hauteur de l'herbe.

1- RECENSEMENT DES FONCTIONS DE SERVICE :

Utilisateur Dchets dherbe FP2 FC1 FP1 FC2 Herbe entretenir

FC5 Scurit FC4

Tondeuse gazon

FC3 Obstacles divers

Ambiance extrieure

20

CHAPITRE 1


2- FORMULATION ET CARACTRISATION DES FONCTIONS DE SERVICE :F.S FP1 FP2 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 EXPRESSION Permettre lutilisateur de diminuer la hauteur de lherbe. Permettre lutilisateur dvacuer les dchets de lherbe. Respecter lenvironnement. Plaire lil Fonctionner malgr les divers obstacles Rsister lambiance extrieure Assurer la scurit CRITERES D'APPRECIATIONS Hauteur Nettet de coupe Volume Temps Accs et facilit Bruit Couleur Forme Efforts Poids La corrosion Isolation Bruit NIVEAUX - FLEXIBILITE 20 mm 5 mm Sans arrachement 1 / 8 m3 10 % 2 mn 10 % 60 dB 6dB Choix en fonction de la sensibilit de lutilisateur 3daN 10% 15 Kg +0 -10% Pas de corrosion tolre Norme 60 dB 6dB

3- HIERARCHISATION DES FONCTIONS DE SERVICE :FP2 FP1 FP1 FP2 FC1 /1 FP1 FP2 FC1 /2 FC2 /3 FP1 FC1 FC2 /3 /2 FP2 /3 FC3 FP1 /3 FC3 FC3 FC3 FC3 /2 /3 /2 FC4 FP1 /3 FP2 /3 FC1 /3 0 FC3 FC4 /3 FC5 FP1 FC5 /2 /1 Points 15 8 5 0 10 0 12 50 % 30 16 10 0 20 0 24 100

FC5 /2 FC5 /3 FC5 /3 FC5 /3 FC5 TOTAL

HISTOGRAMME DES SOUHAITSSouhait %

30 24 20 16 100 FP1 FC5 FC3 FP2 FC1 FC4 0 FC2

Fonctions

21

CHAPITRE 1


4- REDACTION DU CAHIER DES CHARGES FONCTIONNEL :4- 1- Le produit et son march: 4- 1-1- Le produit et son march La tondeuse gazon doit permettre l'utilisateur de diminuer la hauteur de l'herbe. Cest un appareil ncessaire pour remplacer le travail manuel. Sur le march, nous trouvons plusieurs types de tondeuse gazon. Le produit concevoir doit tre concurrentiel (prix, robustesse, .) pour remporter le march . Son esprance de vie est assez grande car on trouve de plus en plus de terrains gazonns (terrains de golf, jardins..). 4- 1-2- Contexte du produits et objectifs La fabrication en srie de la tondeuse gazon doit pour une premire tape couvrir le march Tunisien pour passer dans une deuxime tape au march magrbin. Les produits concurrents sont dorigine Franaise et Italienne. Ils sont en vente dans les magasins et chez les commerants agricoles. 4- 2 Enonc fonctionnel du besoin :

F.S FP1 FC5 FC3 FP2 FC1 FC4 FC2

EXPRESSIONPermettre lutilisateur de diminuer la hauteur de lherbe Assurer la scurit Fonctionner malgr les divers obstacles Permettre lutilisateur dvacuer les dchets de lherbe. Respecter lenvironnement.

CRITERES DAPPRECIATIONSHauteur Nettet de coupe Isolation Bruit Efforts Poids Volume Temps Accs et facilit Bruit

NIVEAU FLEXIBILITE20 mm 5 mm Sans arrachement Norme 60 dB 6 dB 3daN 10% 15 Kg +0 -10% 1 / 8 m3 10 % 2 mn 10 % 60 dB 6dB Pas de corrosion tolre Choix en fonction de la sensibilit de lutilisateur

Rsister lambiance extrieure La corrosion Plaire lil Couleur Forme

4- 3 - Les contraintes : Le concepteur ralisateur est appel tenir compte des conditions suivantes : - Le cot ne doit pas dpasser 400 dinars ; - Le produit doit tre livr dans un dlai de 10 mois.

22

CHAPITRE 1


Evaluer mes acquis :TELEPHONE PORTABLE Marche arrt

On se propose de raliser lanalyse fonctionnelle dun tlphone portable. Ecouteur Le besoin exprim par exemple de communiquer par la voix en tout lieu et tout moment, a abouti la cration du tlphone portable.cran

TouchesOn donne le diagramme dinteraction incomplet.

Quitter

Micro

Secteur

Autres personnes

Utilisateur

Tlphone portableSens esthtique Ambiance Extrieure Rglementation

23

CHAPITRE 1


LES FONCTIONS DE SERVICEFS1 : Permettre lutilisateur de communiquer avec dautres personnes en tout lieu et tout moment. FS2 : Diffuser la voix du correspondant FS3 : S'adapter au secteur. FS4 : Respecter la rglementation. FS5 : Plaire l'utilisateur. FS6 : Rsister lambiance extrieure

TRAVAIL DEMANDE :1 - A partir de la liste des fonctions assurer par le tlphone portable, et propose ci-dessus, complter le diagramme en localisant chaque fonction et en prcisant si elle est principale (FP) ou complmentaire (FC). 2 Remplir le tableau suivant :CRITERES DAPPRECIATIONS NIVEAU FLEXIBILITE

F.S

EXPRESSION

Diffuser la voix du correspondant

................................................ ................................................ .............................................. ..............................................

................................................ ................................................ Plaire lutilisateur .............................................. ..............................................

Rsister lambiance extrieure

................................................ ................................................ .............................................. ..............................................

24

CHAPITRE 1


Savoir plus :TERMES ET DEFINITIONSNF X 50 - 150

Besoin : Le besoin est une ncessit ou un dsir prouv. Utilisateur : Personne (s) ou entit (s) pour qui le produit a t conu et qui exploite (nt) au moins une des fonctions; du produit au cours de son cycle de vie. Produit : Ce qui est (ou sera) fourni un utilisateur pour rpondre son besoin. Fonction : Action d'un produit ou de l'un de ses constituants exprime exclusivement en termes de finalit. Fonction de service : Action attendue d'un produit (ou ralise par lui) pour rpondre un lment du besoin d'un utilisateur donn. Fonction technique : Une fonction technique est une fonction dun constituant ou une action intervenant entre les constituants dun produit, afin dassurer les fonctions de service Contrainte : Limitation imprative la libert de choix du concepteur ralisateur d'un produit. Critres d'apprciation : Critre retenu par le demandeur pour apprcier la manire dont une fonction est remplie ou une contrainte est respecte. Niveau d'un critre dapprciation : Le niveau repr dans l'chelle adopte pour un critre d'apprciation d'une fonction. Ce niveau peut tre celui recherch en tant qu'objectif ou celui atteindre pour une solution propose. Flexibilit : Ensemble des indications exprimes par le demandeur sur les possibilits de moduler un niveau recherch pour un critre d'apprciation. Concepteur- ralisateur (d'un produit) : Entit, responsable de la conception d'un produit, qui en outre les exigences techniques, prend en compte les conditions, cots et dlais de ralisation. Cahier des charges fonctionnel (CdCF) : Document par lequel le demandeur exprime son besoin (ou celui qu'il est charg de traduire en termes de fonctions de service et contrainte. Pour chacune d'elles sont dfinis des critres d'apprciation et leurs niveaux. Chacun de ces niveaux doit tre assorti d'une flexibilit.

25

Partie B

STRUCTURELLE

ANALYSE

Partie B

LECTURE DUN DESSIN DENSEMBLE

CHAPITRE 2

DEFINITION DES ELEMENTS DUN PRODUITLeon 2 : Lecture dun Dessin dEnsemble Leon 3 : Tolrances Dimensionnelles et Gomtriques Leon 4 : Cotation Fonctionnelle Leon 5 : Dessin de DfinitionOBJECTIFSCONNAISSANCES NOUVELLES- Les rgles de lecture dun dessin - Identifier les diffrentes pices densemble. - La dsignation normalise des matriaux. - Les ajustements. - Les tolrances gomtriques et de surfaces. - La justification dune dun condition dessin de fonctionnelle. - Ltablissement dfinition

constituant un systme. - Etablir une cotation fonctionnelle. - Etablir le dessin de dfinition dune pice extraite dun systme. - Interprter la dsignation normalise dun matriau dune pice

27

CHAPITRE 2 LECTURE DUN DESSIN DENSEMBLE

Se rappeler :Le dessin technique est le moyen dexpression et de communication universel et indispensable de tous les techniciens Par le dessin technique on peut reprsenter et dfinir soit : Limplantation dune chane de production. Dessin dimplantationCHAINE DE PRODUCTION DHUILE DOLIVE

Une machine ou un mcanisme Dessin densemble

DEGAZEUR

Une pice seule tire dun mcanisme Dessin de dfinitionCOLLIER DECHAPPEMENT

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Acqurir des connaissances :1 - LECTURE DUN DESSIN DENSEMBLE :Le dessin densemble contient les informations ncessaires la dfinition du produit (agencements des composants, fonctionnement, etc..) Voici cinq rgles appliquer pour parvenir lire convenablement un dessin densemble. Faire un regard global sur la planche afin de : - Lire le nom du produit ; il est en gnral en relation troite avec sa fonction globale. - Reconnatre lorientation du dessin laide de la flche dorientation. Un mcanisme est reprsent dans sa position de fonctionnement normal. - Diffrencier entre les diffrentes vues laide de la mise en page.

REGLE 1

Lire un dessin densemble

REGLE 2

Consulter la mise en situation, la description du systme et ventuellement les schmas fonctionnels fournis.

REGLE 3

Identifier les pices standards (fournis par le commerce) et les formes usuelles ; elles informent sur les assemblages entre les pices. Voir " savoir plus " page 51

REGLE 4

- Identifier chaque pice, sa forme exacte et son mouvement. - Consulter la nomenclature qui donne des informations sur chaque pice - Procder ventuellement par coloriage et faire la correspondance entre les diffrentes vues du dessin densemble.

REGLE 5

Susciter limagination pour identifier les formes caches et comprendre ainsi lutilit des agencements proposs.

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2 - PRESENTATION DU SYSTEME :

SYSTEME DE TRONONNAGE AUTOMATIQUE

Le systme prsent ci-dessus permet de dcouper une barre (profil daluminium) en forme de U, en plusieurs morceaux de longueurs gales. Il est essentiellement constitu par : un dispositif davance de la barre, par des rouleaux ; un dispositif de serrage de la barre command par un vrin. Cest le mcanisme objet dtude; un dispositif de trononnage. 2-1- Fonctionnement du mcanisme de serrage Voir dessin densemble (page33) La crmaillre (10), solidaire de la tige dun vrin pneumatique (non reprsent), entrane en mouvement lengrenage form par les roues dentes (1 , 9). La rotation de larbre intermdiaire permet dappliquer le profil contre le mors fixe (18), grce au tampon(4). Le serrage de la barre est assur par lexcentrique (14) contre le mors fixe.

30

CHAPITRE 2


2 -2 - Graphe des mouvements Rotation de lexcentrique ( 14) Translation de la crmaillre ( 10 ) Rotation de larbre intermdiaire (9) Rotation de la roue arbre ( 1 )

Translation de la douille ( 6 ) et du tampon ( 4 ) 2 - 3 - Lecture du dessin : Voir dessin densemble du mcanisme

Barre daluminium

REG : 5

REG : 4

REG : 1

REG : 3

REG : 2

OBSERVATIONSLe nom du dessin est : " mcanisme de serrage ". Il informe sur la fonction globale remplir, en effet il sagit du serrage dun profil en aluminium. Daprs la mise en situation, la description du fonctionnement et le graphe de mouvement on peut identifier les mouvements suivants : - Translation, suivant (oz) (perpendiculaire au plan) de la crmaillre (10) - Rotation de larbre intermdiaire (9) et de la roue arbre (1), autour de(ox) - Translation dans le plan de la douille (6), suivant (ox). En explorant le dessin on remarque lexistence de plusieurs vis dassemblage (19) qui maintiennent le mors fixe (18), le corps (3) et le palier (11)sur la semelle (12). Donc toutes ces pices sont compltement lies. Les coussinets (7) renseignent sur le mouvement de rotation de(9). Le circlips (8) et lpaulement droite liminent toute translation possible de (9). La clavette disque (13), la rondelle (15) et lcrou en bout darbre (16) garantissent lencastrement de (14) sur (1). Le serrage de lcrou tant contr par lpaulement. La clavette parallle (5) limine la rotation de la douille (6) qui glisse dans lalsage excut dans le corps (3).

31

CHAPITRE 2


REG : 5

REG : 4

REG : 1

REG : 3

REG : 2

OBSERVATIONSLa tige filete sur (9) et le taraudage dans (6) forcent la douille prendre un mouvement de translation conjugue avec la rotation de la roue dente. Le tampon (4) tant li compltement la douille (6) subit le mme mouvement. Llasticit de la matire dont il est fabriqu (caoutchouc) lui permet de se dformer en sappliquant contre le profil. Ainsi on donne une certaine libert de rotation lexcentrique (14) lui permettant de serrer durement le profil par le haut. Lagencement du bloc fonctionnel, compos des pices (3 ;4 ;5 ;6 ;9 ;18), garantit un positionnement convenable de la barre afin de respecter les conditions gomtriques de la pice coupe.19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 Nb Vis tte cylindrique six pans creux M 6 - 20 Mors fixe Profil Ecrou hexagonal M10 Rondelle Excentrique Clavette disque d = 12 Semelle Palier Crmaillre m=2 Arbre intermdiaire Anneau lastique pour arbre d=15 Coussinet Douille taraude Clavette parallle forme A 6x5x25 Tampon corps Coussinet Roue dente arbre Designation

S275

Noirci

EN AW-Al Mg4 barre

55 Cr3 S275 S275 C22 C40 55CoCr4 CuSn9P C40 Elastomre EN-GJL-250 CuSn9P C40 Matire

Tremp Noircie Noirci Cmente

Serr sur 6 Recuit

Observations

32

x

z y

33


Perspectives d'une modlisation 3D du mcanisme de serrage34


3- DESIGNATION DES MATERIAUX :3-1- Les fontes Les fontes sont des alliages de fer et de carbone en quantit suprieure 2%. Prfixe des fontes (EN)

DESIGNATION

SIGNIFICATION GJL : Fonte graphite lamellaire 200 : Rsistance minimale la rupture par extension (Rr mini en Mpa; 1Mpa= 1N/mm2) S : Mode de production de lchantillon de lessai GJS : Fonte graphite sphrodal 600 : Rsistance minimale la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 3 : Allongement en % aprs rupture

EN-GJL-200 S

EN-GJS-600-3

GJMW : Fonte mallable cur blanc EN-GJMW-400-10 400:Rsistance minimale la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 10: Allongement en % aprs rupture GJMB : Fonte mallable cur noir EN-GJMB-350-10 350 : Rsistance minimale la rupture par extension (Rr mini en Mpa) 10 : Allongement en % aprs rupture 3-2- Les aciers Un acier est compos de fer et de carbone. Le pourcentage de carbone reste infrieur 2%. 3-2-1- Aciers non allis a - Aciers non allis d'usage courant : Ils ne conviennent pas aux traitements thermiques. La dsignation commence par la lettre S ou E suivie de la valeur de Re min. Acier non alli d'usage gnral de limite d'lasticit minimale Re mini = 185 Mpa (anciennement A33) Acier non alli de construction mcanique de limite d'lasticit minimale Re mini = 360 Mpa E 360 S 185

35


b - Aciers spciaux non allis pour traitements thermiques : La dsignation commence par la lettre C suivie du pourcentage de carbone multipli par 100. Si l'acier est moul, la dsignation est prcde d'un G. C 45 Acier non alli pour traitement thermique 0,45% de carbone.

3-2-2- Aciers faiblement allis Aucun lment daddition natteint la teneur 5%. La dsignation commence par le pourcentage de carbone "x 100 " suivi par les symboles chimiques des lments rangs par ordre des teneurs dcroissant. Les teneurs sont multiplies par un facteur variable en fonction des lments dalliage.ELEMENTS DADDITION Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr FACTEUR 4 10 ELEMENTS DADDITION Ce, N, P, S B FACTEUR 100 1000

20 Mo Cr 5

Acier faiblement alli 0,2% de Carbone, 0,5 % de Molybdne et quelques traces de Chrome.

3-2-3- Aciers fortement allis Lun des lments daddition atteint ou dpasse la teneur 5%. La dsignation comporte la lettre X suivie de la mme dsignation que celle des aciers faiblement allis. Il ny a pas de facteur pour les lments daddition. X 10 NiCr 18-10 Acier fortement alli 0,1% de Carbone ; 18% de Nickel et 10% de Chrome (Acier inoxydable)

3-3- Aluminium et alliages dAluminium La dsignation utilise un code numrique pouvant tre suivi, si ncessaire, par une dsignation utilisant les symboles chimiques. 3-3-1- Aluminium et alliages daluminium mouls (EN AB.) Alliage daluminium moul ; 4% de Cuivre ; EN AB-2110[AlCu4MgTi] quelques traces de Magnsium et de Titane Ou EN AB-AlCu4MgTi 3-3-2- Aluminium et alliages daluminium corroys (EN AW.) EN AW-7049 Ou EN AW-7049[Al Zn8 Mg Cu] Ou EN AW-AL Zn8 Mg Cu Alliage daluminium corroy ; 8% de Zinc ; quelques traces de Magnsium et de Cuivre.

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3-4- Cuivre et alliages de cuivre La dsignation peut utiliser un code numrique ou les symboles chimiques des lments.CW 612 N ou Cu Zn 39 Pb2 ou CW 612 N [CuZn 39 Pb2]

Alliage de Cuivre corroy ; 39% de Zinc ; 2% de Plomb.

Noms des alliages base de cuivre alliage de cuivre et dtain Cu Sn8 Cu Sn10P Cu Pb20Sn5

Noms des alliages base de cuivre alliage de cuivre et daluminium alliage de cuivre et nickel CuAI9 Cu Al12Fe5Ni5 Cu AI9Ni3Fe2. Cu Ni10Fe1Mn cu Ni26Zn17

Bronze

Cupro-alu

Laition

alliage de Cu Zn20 cuivre et de Cu Zn40Pb2 zinc CuZn38Pb2MnA

Cupro-nickel

SYMBOLES CHIMIQUES DES ELEMENTS DALLIAGESElment d'alliage Aluminium Antimoine Argent Azote Brylium Bismuth Bore Cadmium Crium Chrome Cobalt Cuivre Etain Fer Gallium Lithium Symbole chimique Al Sb Ag N Be Bi B Elment d'alliage Magnsium Manganse Molybdne Nickel Niobium Phosphore Plomb Silicium Soufre Strontium Titane Tungstne Vanadium Zinc Zirconium Symbole chimique Mg Mn

Mo Ni Nb P Pb Si S Sr Ti W V Zn Zr

Cd Ce Cr Co Cu Sn Fe Ga Li

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3-5- Les matieres plastiques 3-5-1- Classification - Les thermoplastiques (Polythylne, Polypropylne, etc.) : ce sont des matires plastiques qui, une fois chauffes peuvent tre dformes sans perdre leurs proprits. - Les thermodurcissables (Polyurthanne,polyester etc.) : ce sont des matires qui, une fois mises en forme ne peuvent plus tre dformes sous l'action de la chaleur. 3-5-2- Dsignation des matires plastiques thermoplastiques Nom Acrylobutadine styrne Polyamide Polybutylne trphtalate Polycarbonate Polychlorure de vinyle Polythilne Polythilne trphtalate Polymthacrylate de mthyle Polyoxymthylne Polypropylne Polystyrne Polystyrne choc DsignationABS PA 11; PA 6 ; PA 6.6 Rilsan, Nylon, Technyl, etc... PBT PC PVC PE PET PMMA POM PP PS SB

Noms commerciaux

Makrolon, Lexan, etc... Vinidur, Viniflex, etc... Lactne, Hostalen, etc...

Altuglas, Plexiglas,etc... Ultraform, Kematal, etc... Appryl, Novolen, etc...

3-5-3- Dsignation des matires plastiques thermodurcissables Nom Epoxyde Phnoplaste Polyester Polyurthane Dsignation EP PF UP PUR Noms commerciaux Araldite, Nonite, etc... Baklite. Rutapal, Norsodyne, etc... Vovanol, Bayflex, etc...

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Consolider mes acquisSUPPORT DE COMPARATEUR1- MISE EN SITUATION :2 1-1- Besoin. Le besoin de lutilisateur est exprim 1 par les fonctions suivantes : Contrler par comparaison une hauteur variable dune srie de 19 pices. Permettre une approche rapide du comparateur par rapport la pice 17 contrler. Permettre une approche lente du comparateur par rapport la pice contrler. Permettre la mise en place de la pice contrler. Permettre la fixation du comparateur Permettre la stabilit du support sur une table. 4 Comparateur

8 14 Palpeur Pice

1-2- Solution Utilisation dun support de comparateur pour rpondre ce besoin.

Socle

2- LECTURE DU DESSIN DENSEMBLE :2-1-Sur le dessin densemble du support de comparateur : Colorier en bleu le support ( 8 ) Colorier en gris la colonne - crmaillre ( 2 ) Colorier en violet les crous ( 17 ) et le bouton ( 4 ) Colorier en rouge le corps ( 1 ) Colorier en bleu llment (19 ) Colorier en orange le coulisseau ( 3 )

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40

CHAPITRE 2


En se rfrant au dessin densemble et au tableau des formes usuelles (voir savoir plus). 2-2- Complter sur la nomenclature (page 43) la dsignation des pices suivantes : Pices (9) (11) (13) (15) (18) (19) (20) (22) (23) (24)

2-3- Identifier les formes sur les pices suivantes ; dresser un tableau.Forme sur les pices Surface plane sur le coulisseau ( 3 ) Voir (B-B) Usinage sur la colonne o loge llment ( 19 ) voir (B-B) La forme du corps ( 1 ) o sappuie llment ( 19 ) voir (B-B) Forme sur les pices Forme sur (16 ) o loge llment ( 21 ) voir (C-C) Ouverture sur le corps ( 1 ) permettant le pincement sur la colonne ( 2 ) voir (B-B) Forme sur le support ( 8 ) o loge la tte de llment ( 15 ) voir (B-B)

3 - ETUDE DES FONCTIONS :Sur un tableau et pour chacune des fonctions suivantes, dterminer laction de lutilisateur et le rsultat obtenu. Fonction 1 : Permettre une approche rapide du comparateur par rapport la pice contrler. Fonction 2 : Permettre une approche lente du comparateur par rapport la pice contrler.

4 - DESIGNATION DES MATERIAUX :Expliquer les dsignations suivantes des matriaux Coulisseau ( 3 ) en : C35 Tige ( 5 ) en : S275 Pignon arbr ( 11 ) en : 20MnCr5 Tige du comparateur ( 10 ) en : X8Cr17 Corps ( 1 ) en : EN-GJL-200 Ecrou spcial ( 17 ) en Matire plastique : PF

5- RECAPITULATIONDcrire, par un paragraphe, le fonctionnement de ce mcanisme.

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CHAPITRE 2


REPONSE2-1- Coloriage ; voir dessin densemble (page 45) 2-2- Dsignation des pices ; voir nomenclature (page suivante) 2-3- Identification des formes sur les pices suivantes. Forme sur la pice Surface plane sur le coulisseau (3) Voir (B-B) Usinage sur la colonne o loge llment (19) voir (B-B) La forme du corps (1) o sappuie llment (19) voir (B-B) Nom de la Forme Forme sur la pice Forme sur (16 ) o loge llment (21) voir (C-C) Ouverture sur le corps (1) permettant le pincement sur la colonne (2) voir (B-B) Forme sur le support (8) o loge la tte de llment (15) voir (B-B) Nom de la Forme

Mplat Rainure Bossage

Gorge Rainure Lamage

3- ETUDE DES FONCTIONSFonction Action Rsultat Fonction Action Rsultat Permettre une approche rapide du comparateur par rapport la pice contrler. Rotation de lcrou spcial (17) Translation du corps (1) Permettre une approche rapide du comparateur par rapport la pice contrler. Rotation du bouton (4) Translation du piston (3)

4- DESIGNATION DES MATERIAUX :- C35 : Acier non alli pour traitement thermique 0,35% de carbone. - S275 : Acier dusage gnral ;Limite lastique Re =275 N/mm2 - 20MnCr5 : Acier faiblement alli 0,2 % de carbone, 5/4 % de Manganse et des traces de chrome - X80Cr17 : acier fortement alli 0,80% de carbone ; 17% de chrome - EN-GJL-200 : Fonte graphite lamellaire ; Rr =200 N/mm2 - Matire plastique : PF Matire plastique thermodurcissable : Baklite

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CHAPITRE 2 LECTURE DUN DESSIN DENSEMBLE26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 Nb Pastille Bague Goujon M 10 50 Vis sans tte six pans creux,M10-12 Ressort de compression Sabot de freinage Rondelle plate Vis tte hexagonale tton long ,M10-12 Goupille cylindrique Ecrou spcial " srie plate " insert. Pignon arbr Vis tte cylindrique fendue-M5-30 Vis spciale Anneau lastique pour arbre 25x1,2 Tton Ressort de compression Tige de comparateur Vis sans tte fendue,M8-20 Support de comparateur Vis tte cylindrique fendue-M4-20 Couvercle Tige filete Bouton Coulisseau Colonne - crmaillre Corps Dsignation C22 S275 C22 C35 18CrMo4 EN-GJL-200 Matire recuit Observations C40 S275 55Si7 X80Cr17 Tremp C40 PF 20MnCr5 Plastique 55Si7 C 35 Tremp 38Cr4 55Si7

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5- RECAPITULATION :La pice contrler est pose directement sur le socle, lutilisateur procde une approche rapide du comparateur en faisant tourner lcrou (17) solidaire du pignon arbr (16) . Le pignon roule sur la colonne crmaillre fixe (2) et par suite lensemble translate. La rotation du corps (1) est limine par la vis (19) , dont le tton est log dans une rainure sur la colonne. Le ressort (22) ainsi que la vis (23) permettent le maintien du sabot (21) dans la gorge du pignon arbr ( 16 ), vitant ainsi sa translation et assurant son freinage. Une fois le rglage rapide est ralis, on bloque le corps (1) par pincement, obtenu par le serrage de lcrou (17) cot goujon (24). Le rglage fin est obtenu par rotation du bouton (4) solidaire de la tige filete (5). Cette tige filete agit sur le coulisseau (3) li compltement au support (8) par les vis (15). Le ressort (11) soulve le coulisseau afin de maintenir son contact avec la tige (5). Le circlips (13) empche la translation du tton (12).

Perspectives d'une modlisation 3D de la partie suprieure du support de comparateur

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Rponse

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Evaluer mes acquis :SYSTEME DE PESAGE AUTOMATIQUE1- PRESENTATION DU SYTEME DE PESAGE :Le systme de pesage reprsent ci dessous est constitu essentiellement par : un convoyeur godets actionn par un moteur " Mc " ; une trmie de stockage " A " ; une trmie de pesage "B" ; un tapis roulant dvacuation des caisses pleines actionn par un moteur " Mt " ; un ordinateur de pilotage non reprsent.

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2- DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME :Le systme est en position initiale si la trmie " B " est vide, les deux vrins bloquent les orifices, on attend une caisse vide en place. En actionnant le bouton dpart cycle " V ", la tige du vrin " C1 " rentre, la trmie " A" se dverse dans la trmie " B " et la pese commence. La trmie " B " fait pivoter le levier jusquau capteur " l31 "qui provoque la fermeture de lorifice de " A "par la sortie de la tige du vrin " C1 " et la rentre de la tige du vrin " C2 " permettant le dversement de " B " dans la caisse. Au cours de cette dernire opration le grand ressort remonte " B " et le levier, qui la fin de sa monte, actionne le capteur " l30 " provoquant la fois, lvacuation de la caisse pleine et larrive dune autre vide et la fermeture de lorifice de " B ".

TRAVAIL DEMANDE 3- LECTURE DU DESSIN DENSEMBLE :3-1- Colorier sur le dessin densemble : en bleu la chape (13) en jaune la trmie (8) en vert le levier (2) en rouge le support (11) 3-2- Complter la nomenclature page 50. 3-3- Identifier les formes sur les pices suivantes :Nom de la Forme ? ? ? ? ? ? ? Forme sur les pices Forme sur laxe ( 1 ) recevant le circlips ( 14 ) La forme sur la chape ( 13 ) o sappuie llment (15 ) Nom de la Forme ? ? ? ? ?

Forme sur les pices Surfaces usines sur la tige (19) Usinage sur la trappe ( 18 ) recevant le bout de la tige ( 19 ) La forme sur laxe ( 1 ) empchant sa translation

4- MATERIAUX :Expliquer les dsignations suivantes : Le ressort ( 6 ) est en : 55Si7. La chape (13 ) est en : EN-GJL-250. Le levier ( 2) est en : 38Cr4.

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5- ETUDE DES FONCTIONS :5-1- En se rfrant au schma de prsentation du systme. Complter le tableau suivant en indiquant la fonction ou les composants qui assurent la fonction. FONCTIONS Alimenter la trmie A en produit ? Ouvrir et fermer lorifice de la trmie " A " Descendre la trmie " B" Ouvrir et fermer lorifice de la trmie " B " Evacuer les caisses pleines de produit COMPOSANTS ? Trmie (A ) ? ? ? ?

5-2- En se rfrant au dessin densemble du systme. Complter le tableau suivant en indiquant la fonction ou les composants qui assurent la fonction. FONCTIONS Soulever la trmie (8) Guider la trmie (8) dans son mouvement ? ? Rduire la surface de contact entre le levier et la trmie (8) ? ? ? ? ? COMPOSANTS ? ? ? ? Ressort (4) ? ? Ecrou (20)

Trou oblong sur (18)

6. RECAPITULATION :Par un paragraphe, dcrire le fonctionnement de ce mcanisme.

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CHAPITRE 2


Perspective d'une modlisation 3D du systme de pesage

NOMENCLATURE20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Rep 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 Nb 55Cr4 Tige du vrin Trappe S275 Chrome

Chape Vrin Support Equerre Trmie Boule Botier Goupille Levier Axe DESIGNATION

S275 S275 S275 PF S275

C40 MATIERE

OBSERVATIONS

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Savoir plus :1- REPRESENTATION DES ELEMENTS STANDARDS COURANTS :DESIGNATIONLES VIS Servent runir plusieurs pices : - La pression est exerce par la tte (vis dassemblage). Vis tte hexagonale, M10-35 - La pression est exerce par lextrmit(vis de pression) Vis Q, tton long, M10 35 (diamtre nominal :d = 10 ) (Longueur soustte : l = 35) LES GOUJONS Un goujon est compos dune tige filete ses deux extrmits, les deux parties filetes doivent toujours tre spares par une partie lisse. - Il remplace une vis lorsque le mtal de la pice est peu rsistant. - Il remplace un boulon lorsque les pices assembler sont paisses Goujon ,M8-50,bm12Ecrou

REPRESENTATION

FORME REELLE

RONDELLE DAPPUI Evite de marquer les pices en augmentant les surfaces de contact. ECROU Par lintermdiaire dune tige filete un crou peut servir : - Soit dassemblage. - Soit de transformation de mouvement. Ecrou Hexagonal, M10

Rondelle dppui

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RONDELLE GROWER (RONDELLE FREIN) Le freinage est obtenu grce llasticit de la rondelle, ainsi que la pntration de ses bords pointus dans lcrou et la pice.

crou Pice

Rondelle Grower

GOUPILLE CYLINDRIQUE PLEINE Cest une cheville mtallique qui sert : - Immobiliser une pice par rapport une autre pice (goupille darrt) - Positionner une pice par rapport une autre pice (goupille de positionnement).

GOUPILLE ELASTIQUE (MECANINDUS) Ralise par un morceau de tle enroul, elle est plus conomique et suffisamment prcise pour un grand nombre dapplications. Elle se maintient par la dformation lastique de son mtal.

CLAVETTE Destine raliser une liaison en rotation entre un arbre et un alsage. Clavette A : a x b x l

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ANNEAUX ELASTIQUES POUR ARBRE et POUR ALESAGE (CIRCLIPS) Les anneaux lastiques sont destins arrter en translation le mouvement relatif de deux pices. ( Faibles efforts axiaux)

ENGRENAGE CYLINDRIQUE A DENTURE DROITE Compos de deux roues dentes mobiles autour daxes parallles rapprochs. La roue qui a le plus petit nombre de dents est appele PIGNON.SYSTEME PIGNON-CREMAILLERE

Pignon

Roue

Ce systme est compos dune roue dente et dune crmaillre (lment dune roue dente dont le diamtre tend vers linfini). Il permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation. Ce systme est rversible.

Pignon

Crmaillre

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RESSORT Un ressort est un lment de mcanisme qui peut revenir son tat initial aprs avoir subi une dformation relativement importante. COUSSINETS On appelle coussinet une bague insre entre deux organes mobiles lun par rapport lautre. Ils sont destines rduire le frottement et subir lusure.

ROULEMENT On appelle roulement un ensemble de pices insres entre deux organes mobiles lun par rapport lautre et destin remplacer un glissement par un roulement.

LES JOINTS ( Joint lvres) Les joints sont utiliss pour obtenir ltanchit dune enceinte dun mcanisme.

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2- REPRESENTATION DES FORMES USUELLES :

Arbre : Dsigne dune manire gnrale, un contenu cylindrique ou conique prcis. Arrondi : Surface section circulaire partielle, destine supprimer une arrte vive. Alsage : Dsigne dune manire gnrale, un contenant cylindrique ou conique prcis. Bossage : Saillie prvue dessein sur une pice afin de limiter la surface usine. Chambrage : Evidement ralis lintrieur dun alsage afin den rduire la porte. Chanfrein : Petite surface obtenue par suppression dune arte sur une pice. Cong: Surface section circulaire partielle ; raccorde deux surfaces formant un angle rentrant. Collet : Couronne en saillie sur une pice cylindrique. Collerette : Couronne lextrmit dun tube.

Dent : Saillie dont la forme sapparente celle dune dent. Dcrochement : Surface retrait dune autre surface et parallle celle-ci. Dgagement : Dgagement gnralement destin : - viter le contact de deux pices suivant une ligne; - assurer le passage dune pice. Encoche : petite entaille. Entaille : Enlvement dune partie dune pice par usinage.

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Embase : Elment dune pice destin servir de base une autre pice. Embrvement : Forme emboutie dans une tle et destine servir de logement pour une pice ne devant pas tre en saillie. Epaulement : Changement brusque de la section dune pice afin dobtenir une surface dappui. Ergot : petit lment de pice en saillie, gnralement destin assurer un arrt en rotation. Evidement : Vide prvu dans une pice pour en diminuer le poids ou pour rduire une surface dappui. Fente : Petite rainure. Fraisure : Evasement conique fait avec une fraise lorifice dun trou.

Gorge : dgagement troit, gnralement arrondi sa partie infrieure. Goutte de suif : calotte sphrique ventuellement raccorde par une portion de tore. Lamage : Logement cylindrique gnralement destin : - obtenir une surface dappui ; - " noyer " un lment de pice. Languette : tenon de grande longueur destin rentrer dans une rainure pour assurer, en gnral, une liaison en rotation.

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Macaron : Cylindre de diamtre relativement grand par rapport sa hauteur, assurant en gnral un centrage. Locating : Mot anglais utilis pour nommer une pice positionnant une autre pice. Lumire : Nom de divers petits orifices.

Rainure : Entaille longue pratique dans une pice pour recevoir une longuette ou un tenon. Semelle : Surface dune pice, gnralement plane et servant dappui. Profil : Mtal lamin suivant une section constante. Queue daronde : Tenon en forme de trapze pntrant dans une rainure de mme forme pour assurer une liaison en translation.

Tenon : Partie dune pice faisant saillie et se logeant dans une rainure ou une mortaise. Tton : Petite saillie de forme cylindrique. Trou oblong : Trou plus long que large, termin par deux demi cylindres. Saigne : Entaille de faible largeur.

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Mplat : Surface plane sur une pice section circulaire. Mortaise : Evidement effectu dans une pice et recevant le tenon dune autre pice. Nervure : Partie saillante dune pice destine en augmenter la rsistance ou la rigidit.

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CHAPITRE 2

TOLERANCES DIMENSIONNELLES ET GEOMETRIQUES

Se rappeler :A-TOLERANCES DIMENSIONNELLES :1-1- Ncessit des tolrances La production en srie des pices, par diffrents procds de fabrication, oblige le constructeur tolrer une erreur ou une incertitude sur la dimension exacte. L'amplitude de cette tolrance est en fonction de plusieurs contraintes : Prcision limite des machines et des moyens utiliss pour la fabrication. Cot de ralisation. Exigences fonctionnelles, etc... 1-2- Elments dune cote tolerance Toutes les dimensions linaires (cote & tolrance) doivent tre exprimes dans une mme unit. En construction mcanique, lunit normalise est le millimtre "mm ". Le terme Arbre dsigne la pice (surface) mle ou contenue. On lui affecte les lettres minuscules ( exp : es ; ei ) Le terme Alsage dsigne la pice (surface) femelle ou contenant. On lui affecte les lettres majuscules ( exp : ES ; EI ) Coussinet (2) ; voir dessin densemble du mcanisme de serrage (page 33)Exemple Cote maximale Cmax = Cnom + es 22,035 Cote minimale Cmin = Cnom + ei Intervalle de tolrance it = Cmax- Cmin it = es - ei 22,022 0,013

cart suprieur es = +0,035 cart infrieur : ei = +0,022

Pour une srie de pices fabriques et contrles : Toutes les pices ayant une dimension comprise entre Cmin et Cmax sont acceptes. Chaque pice ayant une dimension en dehors de cet intervalle est rejete.

Symbole du diamtre :

Cote nominale : Cnom = 22

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CHAPITRE 2


Acqurir des connaissances :2- NORMALISATION DES TOLERANCES :NF EN ISO 286-ISO 8015

2-1- SYSTEME ISO* Afin dunifier les valeurs des tolrances et leurs inscriptions, lorganisation internationale de normalisation a dfini un ensemble de tolrances appliquer pour les pices lisses.

Symbole de la position de la tolrance

22 p 6Dimension nominale Symbole du degr de la tolrance ou qualit de la tolrance

+ 0,035 22 p6 = 22 + 0,022 linscription (p6) remplace la tolrance chiffre

2-2- La qualit Il existe 20 qualits ou degrs de tolrances : 01 ;0 ;1 ; ;18. Pour chaque qualit (q) correspond un intervalle de tolrance qui dpend de la dimension de la pice : IT01 ;IT0 ;IT1 ; ;IT18 La valeur de cet intervalle (IT) peut tre, approximativement, calcule par la relation suivante : 3 IT = K : dimension de la pice K : coefficient de la qualit (q)

La qualit dfinit ltendu de lintervalle de tolrance.13 110 14 180 15 290 16 455

q K

4 2

5 3.3

6 4.6

7 7.5

8 9 10 11.5 18.5 30.5

11 47

12 74

2-3- La position La position de lintervalle de tolrance est dfinie par des lettres minuscules de a z pour les arbres, et par des lettres majuscules de A Z pour les alsages.* ISO : nom de lorganisation internationale de normalisation

60

CHAPITRE 2


ALESAGE

La position H est cart infrieur nul. En sloignant gauche de la position H lalsage devient plus grand. Les Ecarts Infrieurs et Suprieurs augmentent En sloignant droite de la position H lalsage diminue. On va vers plus de matire dans la pice. La position Js est centre sur la ligne zro. Ligne zro

ARBREDimenssion

La position h et cart suprieur nul. En sloignant droite de la position h larbre devient plus gros. Il gagne de la matire. En sloignant gauche de la position h larbre devient plus fin. La position js est centre sur la ligne zro.

Arbre

La position de la tolrance, pour un arbre ou un alsage, dfinit la rpartition des carts par rapport la ligne zro 2-4-Tableaux des principaux carts en microns

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Nominale

CHAPITRE 2


62

CHAPITRE 2


Nota : IT Js = js = 2

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CHAPITRE 2


3 - LES AJUSTEMENTS :3-1- Inscription dun ajustement Un ajustement est un montage prcis (assemblage) de deux pices de mmes dimensions nominales. Linscription dun ajustement comporte la cote nominale, commune aux deux pices, suivie dabord de la position et la qualit de la tolrance relative lalsage, puis de la position et la qualit de la tolrance relative larbre. Le montage du coussinet (2) dans le corps (3) ncessite un ajustement avec serrage (voir dessin densemble du mcanisme de serrage).

22 : Cote nominale 3-2- Diffrents types dajustements commune aux Le type de lajustement est dtermin en fonction deux pices p6 : Position et qualit des jeux ou serrages quil autorise. pour le Jeu max = Alsage max arbre min H7 : Position et coussinet (2) Jeu min = Alsage min arbre max qualit pour lalsage (3) Lorsque la cote de larbre dpasse celle de lalsage, le jeu "ngatif" se transforme en serrage. Serrage max = arbre max - Alsage min Calcul de lajustement Serrage min = arbre min - Alsage max On distingue 3 types dajustements : Cote Ajustement avec jeu ; quelles que soient les deux tolrance 22H7 pices tires dans le lot, il existe un jeu de corps (3) montage. 22 Ajustement incertain ; le montage des deux pices Cnom peut tre avec jeu ou serrage. ES +0,021 Ajustement serr ; quelles que soient les deux EI 0 pices tires dans le lot, leur montage se fait avec Cmax 22,021 serrage. Cmin 22 Cote Tolrance coussinet (2) Cnom es ei Cmax Cmin

22p6 22 +0,035 +0,022 22,035 22,022

Serr.max = 0,035 Cest un ajustement Serr.min = 0,001 avec serrage

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CHAPITRE 2


3-3- Ajustement ALESAGE normal Pour le systme alsage normal, on adopte la position H cart infrieur nul. Ce systme de tolrancement est trs recommand, car il est plus facile de raliser des tolrances diffrentes sur un arbre que dans un alsage. En plus la majorit des outils de forme donnent des alsages (contenants) tolrancs H. Exemples : foret, alsoir, fraise 3 tailles, etc...Dimension nominalee f g

Si on exige un ajustement avec jeu, il suffit de choisir, pour larbre, une position situe gauche de la lettre h (c ; d ; e ; f ; g et la limite h). On revanche, sil sagit dun ajustement dur (avec serrage), il faut choisir une lettre situe droite de h (m ; n ; p ; etc.)

IT 2

IT 2

Alsage H

it 2

h js m r

Arbre

it 2

3-4- Ajustements recommands Pices dont le mouvement ncessite un jeu important Ajustement autorisant un mouvement Guidage avec jeu moyen H9/c9 H9/d9 H8/e8 H8/f8 H7/g6 H6/g5 H8/h7 H7/h6 H7/k6 H7/m6 H8/s8 H8/u7

Guidage prcis, faible jeu fonctionnel

Montage lgrement dur (positionnement) Ajustement nautorisant pas de mouvement Montage serr, sans dtrioration des pices au dmontage Montage serr avec dtrioration possible au dmontage

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CHAPITRE 2


4 - INSCRIPTION DES TOLERANCES DIMENSIONNELLES :NF ISO 406

4-1-Tolrances chiffres Les

carts suprieur et infrieur sont inscris lun au dessus de lautre (ES ;es, en haut)

Pour les cotes linaires, on doit utiliser la mme unit pour exprimer la cote et les carts. Utiliser le mme nombre de dcimales. Lorsquune seule dimension limite est impose, on inscrit ( min ) ou ( Max ) la suite de la cote nominale. Pour les tolrances angulaires lemploi de la minute et seconde est admis : On inscrit la tolrance la suite de la cote nominale. Pour simplifier la lecture, on peut inscrire les carts soit la suite de la tolrance, soit sur un tableau. Linscription dun ajustement est en fonction de lespace dont on dispose.

4-2- Tolrances ISO

Cotes tolrances 8P6 8h9 17js 11 20 g 6 28 g 6

carts en microns ES ; es - 12 0 + 55 -7 -7 EI ; ei - 21 - 36 - 55 - 20 - 20

66

CHAPITRE 2


B -TOLERANCES GEOMETRIQUESNF EN ISO 1101 NF EN ISO 2692

1- INTRODUCTION :Limperfection des procds dusinage fait quil est impossible dobtenir des surfaces gomtriquement parfaites. Les conditions gomtriques sont imposes, sur les pices, afin de garantir un fonctionnement convenable des mcanismes.

Le fonctionnement correct des deux machines (moteur + pompe) ncessite un alignement parfait des deux axes de rotation.

2- ELEMENTS DUNE TOLERANCEPour le mcanisme de serrage (page 33), le positionnement correct et la stabilit du profil sur le mors fixe ncessitent des conditions gomtriques. On distingue deux types de tolrances gomtriques : - Tolrance gomtrique de forme. La stabilit du profil est garantie par une condition de planit pour les surfaces (A) et (B). Cest une condition gomtrique qui intresse la forme dun lment (surface ou ligne) de la pice. - Tolrance de position, dorientation ou de battement. Le positionnement du profil ncessite une condition dorientation (perpendicularit) entre les surfaces (A) et (B). Cest une condition gomtrique qui intresse un lment (axe, ligne, surface) dune pice par rapport un autre lment.

67

CHAPITRE 2


Llment de rfrence, sil existe, doit tre repr par un triangle noirci au lieu de la flche. Linscription de cette tolrance peut tre de plusieurs faons. La surface de rfrence est gnralement celle qui prsente ltendue la plus importante. Si les deux surfaces sont quivalentes, on choisit celle qui prsente la meilleure qualit.

3- INTERPRETATION DES TOLERANCES GEOMETRIQUES USUELLES :3-1- Tolrances de forme INSCRIPTION Rectitude INERPRETATION La gnratrice du cylindre doit tre comprise entre deux droites parallles distantes de 0,04 et contenues dans un plan passant par laxe. Nimporte quelle partie de la surface, sur une longueur de 100 mm, doit tre comprise entre deux plans parallles et distants de 0,1. Le pourtour de chaque section droite de lalsage doit tre compris entre deux circonfrences de mme centre dont les rayons diffrent de 0,02. La surface tolrance doit tre comprise entre deux cylindres coaxiaux et dont les rayons diffrent de 0,1. ILLUSTRATION trs amplifieZone de tolrance

0,04

Planit

0,1/100

Zone de tolrance sur 100mm

Circularit

Zone de tolrance

0,02

0,02

Zone de tolrance cylindrique

Cylindricit

0,1

0,1

68

it = 0,1

it = 0,04

CHAPITRE 2


3-2- Tolrance dorientation, de position et de battement Perpendicularit La surface tolrance doit tre comprise entre deux plans parallles distants de 0,1 et disposs perpendiculairement par rapport la surface de rfrence. La cote encadre traduit une dimension de rfrence.Zone de tolrance

90

0,1

0,1 Surface de rfrence

Paralllisme 0,1 La surface tolrance doit tre comprise entre deux plans parallles la surface de rfrence et distant de 0,1Zone de tolrance

Concentricit Laxe du cylindre 30 h11 doit tre compris dans une zone cylindrique de diamtre 0,05 coaxiale laxe du cylindre de rfrence de 20 k6

Zone de tolrance cylindrique Axe du cylindre tolranc O 0,02

30 h11

O 0,05

20 k6

Axe du cylindre de rfrence

Symtrie

0,05

Le plan mdian de la rainure doit tre compris entre deux plans parallles distants de 0,05 et disposs symtriquement par rapport au plan mdian du cylindre de rfrence.

Zone de tolrance Plan mdian du cylindre0,05

Plan mdian de la rainure

69

0,1

CHAPITRE 2

TOLERANCES DIMENSIONNELLES ET GEOMETRIQUESINTERPRETATION Le battement axial total de la surface tolrance, au court dune rotation autour de laxe de rfrence, doit tre compris entre deux plans distants de 0,05 et normaux laxe de rfrence. ILLUSTRATION trs amplifieZone de tolrance 0,05

INSCRIPTION Battement Cette tolrance est rserve pour les pices ayant un axe de rvolution. 0,05 A

A

A

Valeurs usuelles des tolrances gomtriques titre indicatif. Tolrances Spcifications Large Moyenne Fine Exceptionnelle 0,4 0,1 0,05 0,01 1 0,4 0,1 0,02 0,5 0,2 0,1 0,02

C -TOLERANCES DE SURFACENF EN ISO 1302-4287-12085

1- NECESSITE :Le glissement relatif entre les pices (1) et (2) ncessite que les surfaces en contact soient plus lisses compares aux autres surfaces de ces pices. La faible rugosit rduit lusure et augmente le rendement du guidage.

2- ECART MOYEN ARITHMETIQUE DU PROFIL : RaLa rugosit Ra est exprime en micron, elle est nonce par la relation : Ra = |y1|+|y2|++|yn| ny1

y Ligne moyenne y2 y x

Profil de la surface trs amplifi

70

CHAPITRE 2


Valeurs usuelles de Ra en fonction de ltat de la surface titre indicatif. Surface Trs lisse Lisse Moyenne Rugueuse Ra 0,025 0,05 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6 3,2 6,3 12,5 25

3- SYMBOLES DINDICATION DE LETAT DE SURFACE :INDICATION Ltat de surface Ra (en micron) peut tre obtenu par un procd dlaboration quelconque. Ltat de surface Ra doit tre obtenu par usinage SYMBOLE INDICATION Ltat de surface Ra doit tre obtenu par un procd sans enlvement de matire. Ltat de surface Ra doit tre obtenu par un moyen spcifi. Exemple : rodage SYMBOLE

Ra 3,2

Ra 6,3

Rod Ra 0,4

Ra 1,6

Les surfaces du coussinet (2) sont totalement usines, la valeur de la rugosit est fixe en fonction de lutilit de chaque surface. Linscription du symbole de rugosit est faite de manire que la lecture soit depuis le bas ou la droite du dessin.

71

CHAPITRE 2


Consolider mes acquisMONTAGE DUNE CLAVETTEOn considre le montage de la clavette (5) entre la douille (6) et le corps(3), voir dessin densemble du mcanisme de serrage.

TRAVAIL DEMANDE1- Inscrire pour chaque pice sa cote tolrance. 2- Dresser un tableau explicitant les lments de la cote tolrance, pour chaque pice. 3- Calculer les jeux et les serrages pour chaque ajustement et dduire sa nature. 4- Inscrire les spcifications gomtriques ncessaires et les signes de rugosits.

REPONSE 1- INSCRIPTION :

2- ELMENTS DES COTES TOLRANCES :Cnom 8 Js9 8 h9 8 P9 8 8 8 ES ; es +0,018 0 -0,015 EI ; ei -0,018 -0,036 -0,051 Cmax 8,018 8 7,985 Cmin 7,982 7,964 7,949 IT, it 0.036 0,036 0,036

72

CHAPITRE 2


3 - JEUX ET SERRAGES :Jmax Jmin Serr.max Serr.min Nature

8 Js9/h9

0,054

0,018

Incertain (jeu prpondrant)

8 P9/h9

0,021

0,051

Incertain (serrage prpondrant)

4 - SPCIFICATIONS GOMTRIQUES ET SIGNES DE RUGOSITS :

73

CHAPITRE 2


Evaluer mes acquis :SUPPORT DE COMPARATEUR1- En consultant le dessin densemble du support de comparateur (page 40).Dduire, pour chaque montage, la nature de lajustement ncessaire et en proposer un convenable. Montage Pignon arbr (16) / corps(1) Coulisseau (3) / corps (1) Couvercle (6) / corps (1) Corps (1) / colonne (2) Sabot (21) / corps (1) Pastille (26) / corps (1) Bouton (4) / tige filete (5) 2- Le positionnement du support (8) par rapport au coulisseau (3) est ralis grce un ajustement 55 H7/h6. 2-1- Dresser un tableau pour donner les lments de la cote tolrance de chaque pice. 2-2- Donner les expressions et calculer les jeux ou les serrages autoriss par cet ajustement. Identifier sa nature. 3- Reprenez le dessin partiel du corps (1) et indiquer les spcifications qui rpondent aux conditions gomtriques suivantes : - La surface (A) doit tre plane de "0,05" et perpendiculaire de "0.02" par rapport la surface (B). - Lalsage (B) doit tre cylindrique de "0.02" - La surface (C)doit tre plane de "0,02" et parallle de " 0.02 " par rapport lalsage (B). - Les surfaces (D) et (E) doivent tre planes de "0,05" et perpendiculaires de "0,02" par rapport la surface (C). 4- Inscrire les signes de rugosits ncessaires.

74

CHAPITRE 2

COTATION FONCTIONNELLE

Se rappeler :TRAAGE DUNE CHAINE DE COTES ET CALCUL DE COTES FONCTIONNELLES1- PROBLEME :Arrt en translation de lexcentrique (14) (voir dessin densemble du mcanisme de serrage page : 33).

2- SOLUTION :Utilisation dun paulement, une rondelle (15) et un crou hexagonal (16).

3- CONDITION :Pour que le serrage de lexcentrique soit efficace, il faut laisser une rserve de filetage sur larbre. On lappelle cote condition, note a On donne : a = 4 0,5 ; a16= 6 0,09 ; a15 = 2 0,125 ; a14 = 18 0,125 On demande de calculer la cote tolrance relative larbre (1) ; a1

a

Tracer la cote condition Reprsenter le vecteur cote-condition par deux traits fins parallles, il est orient par convention de gauche vers la droite [Origine de la condition par un point surface de (16) , extrmit par une flche surface de (1 ) ] Nommer cette condition ; a par exemple. Si la condition est verticale, elle sera oriente vers le haut. Coter la premire pice Partir toujours de lorigine du vecteur cote- Condition cette origine touche la pice(16) Coter cette pice jusqu la surface de liaison en contact avec une autre pice (16/15) Nommer la cote fonctionnelle obtenue a16

b

75

CHAPITRE 2 COTATION FONCTIONNELLESCoter la deuxime pice Partir de lextrmit du premier vecteur cotefonctionnelle a16 : cette extrmit appartient la c surface de liaison ( 16/15) Coter cette pice jusqu la surface de liaison avec une autre pice ; (15/14) Nommer la cote fonctionnelle obtenue a15 Coter la troisime pice Partir de lextrmit du deuxime vecteur cotefonctionnelle a15 : surface de liaison ( 15/14) Coter cette pice jusqu la surface de liaison avec une autre pice (14/1) Nommer la cote fonctionnelle obtenue a14 Coter la dernire pice Partir de lextrmit du troisime vecteur cotefonctionnelle a14 : surface de liaison ( 14/1)

a15

d

a14

a1

e

1 Coter cette pice jusqu lextrmit du vecteur cote- 1 14 14 15 15 16 16 condition (surface de 1) Nommer la cote fonctionnelle obtenue a1 Fin de la chane de cotes

f

Calcul : calcul de la cote a1 Cote nominale : Le vecteur cote condition a est gale la somme des cotes diriges dans le sens positif, moins la somme des cotes dans le sens ngatif. a = a1- (a16+ a15+ a14) = a1 = a+a16 + a15+ a14 = 4+6+2+18 = 30 Cotes aux limites :- La condition a est maximale si les dimensions des vecteurs positifs sont maximales et celles des vecteurs ngatifs minimales aMaxi = a1Maxi- (a16+ a15+ a14) Mini a1Maxi= aMaxi + (a16+ a15+ a14) Mini = 4.5+(5,91+1,875+17,875) = 30,16 - La condition a est minimale si les dimensions des vecteurs positifs sont minimales et celles des vecteurs ngatifs maximales aMini = a1Mini - (a16+ a15+ a14) Maxi

chane de cotes Sens +

a a16 a15 a14 a11 14 14 15 15 16 16 1

a1Mini = a Mini +(a16+ a15+ a14) Maxi = 3.5+ (6,09 + 2,125 + 18,125) = 29,84 Intervalle de tolrance :La tolrance de la cote condition est gale la somme des tolrances des cotes composant la chane de cotes. ITa = ITa1 +ITa16 +ITa15 +ITa14 ITa1= ITa (ITa16 +ITa15 +ITa14) = 1- (0,18+0,25+0.25) = 0.32 a1 = 30 0,16

76

CHAPITRE 2


Acqurir des connaissances :1- OBJECTIF DE LA COTATION FONCTIONNELLE : Le but de la cotation fonctionnelle est dtablir les cotes des composants dun mcanisme, qui assureront avec les tolrances les plus larges, les conditions de fonctionnement (Jeu, dpassement, retrait, serrage ) Ces cotes sont appeles cotes fonctionnelles. Ce sont celles qui doivent tre portes sur les dessins de dfinition. 2- EXEMPLES :2-1- Exemple 1 : Assemblage par un goujon Soit tablir pour le sous ensemble ci-contre,du support de comparateur, la chane de cotes relative la condition J

Justification de la condition Pour avoir un pincement du corps (1) sur la colonne (2), il faut que lextrmit gauche du goujon (24) narrive pas au fond du taraudage de lcrou (17). Donc laisser une rserve de taraudage J

Chane de cotes relative la condition J

Analyse fonctionnelle de la condition La condition de serrage par un goujon est que limplantation doit tre bloque fond de filet. Cette limite sera considre comme une surface de contact (24/1).

77

CHAPITRE 2


2-2- Exemple 2 : Montage du circlips Soit tablir pour lensemble cicontre, la chane de cotes relative la condition J permettant larrt en translation des pices (6) , (4) , (3) et (2) sur larbre (1) laide du circlips (8). Justification de la condition Il faut pouvoir monter le circlips (8) dans la gorge de larbre (1). Cela ne sera possible que sil reste un jeu axial J entre le roulement (6) et le circlips (8) .

Chane de cotes relative la condition J

Analyse fonctionnelle de la condition La condition J est telle que 0 J 0,2 ; donc ITJ = 0,2. Cet intervalle de tolrance est rpartir sur six cotes. Sur trois de ces cotes la tolrance est impose ( pices standards) : IT j8 =0,06 ; IT j6 = 0,12 ; IT j3 = 0,12. Lintervalle de tolrance de la condition doit tre gale la somme des intervalles de tolrance de toutes les cotes de la chane. En ne tenant compte que de la tolrance sur ces trois cotes, on a : IT j8 +IT j6 +IT j3= 0,06 + 0,120 +0,120 = 0,30, cette somme est dj suprieure ITJ = 0,20 Le problme peut tre rsolu par linterposition dune cale de rglage entre le roulement (6) et le circlips (8) ou en modifiant la solution par lutilisation dun crou ou dune vis.

78

CHAPITRE 2


SOLUTIONS PROPOSEES REMPLAANT LE CIRCLIPS 8

79

CHAPITRE 2


2-3- Exemple 3 : Soit tablir pour le sous ensemble ci-contre, du support de comparateur, la chane de cotes relatives la condition b

Justification de la condition La condition b est un retrait pour satisfaire la condition de scurit.

Chane de cotes relative la condition b

Analyse fonctionnelle de la condition Laxe de la goupille (18) est considr comme surface commune la goupille (18), au bouton (4) et la tige (5) cest dire une surface de contact entre les trois pices

80

CHAPITRE 2


2-4- Exemple 4 : Soit tablir pour le sous ensemble ci-contre, de la poupe mobile, la chane de cotes relatives la condition J Justification de la condition La condition J est un jeu pour satisfaire la liaison par adhrence de (6) et (7)

Chane de cotes relative la condition b

Analyse fonctionnelle de la condition Le plan de jauge de (6) et (7) est choisi prs de la grande base. Ce plan de jauge est considr comme une surface de contact entre ces deux pices. 2-5- Exemple 5 : Soit tablir pour le guidage en queue daronde ci-contre, la chane de cotes relatives la condition J

Justification de la condition La condition J permet le montage du coulisseau dans la glissire tout en assurant un guidage suffisamment prcis Chane de cotes relative la condition J

Analyse fonctionnelle de la condition Le plan de jauge est considr comme une surface de contact entre (1) et (2)

81

CHAPITRE 2


Consolider mes acquisVOLANT DE MANUVRE DU CHARIOT DUNE FRAISEUSEOn donne : Le dessin densemble partiel du volant de manuvre du chariot dune fraiseuse par une demi vue en coupe et le dessin de la pice (3) seule (les pices (2) et (3) tant fixes). 0 + 0,04 +0,05 JA = 0,1 -0,08 ; A1= 9 -0,04 ; A2 =11 0 On demande de : 1- Lire attentivement le dessin densemble partiel, en dduire lutilit de chacune des deux conditions JA et JB 2- Etablir le diagramme de contact relatif la condition JA 3- Traer les chanes de cotes relatives aux conditions JA et JB utiliser le diagramme de contact pour traer la chaine de cotes relative la condition JA 4- Calculer la cote fonctionnelle de la pice (3) qui apparat dans la chaine de cotes relative la condition JA 5- Mettre cette cote sur le dessin de la pice (3) seule.

82

CHAPITRE 2 COTATION FONCTIONNELLEDESSIN DENSEMBLE DESSIN DE (3) SEULE

Corrig

1- JA permet la rotation de larbre (1) par rapport au palier (3)

JB pour que le serrage du volant 4 soit certain

2- Diagramme de contact relatif la condition JA

4- CALCUL DE A3

JA = A2- A1- A3 A3 = A2- A1- JA =11 -9 -0,1 = 1,9 A3mini = A2Maxi- A1mini - JA Maxi JA Maxi = A2Maxi- A1mini - A3mini =11,04 -8,96 -0,15 = 1,93 JA mini = A2mini- A1Maxi-A3Maxi IT JA = ITA2 + ITA1 + ITA3 A3Maxi = A2min- A1Max - JAmini =11 - 9 -0,02 = 1,98 ITA3 =IT JA - ITA2-ITA1=0,13-0,04-0,04 = 0,05 +0,08 A3 = 1,9 +0,03

83

CHAPITRE 2 COTATION FONCTIONNELLE

Evaluer mes acquis :AMORTISSEUR DATTELAGEOn donne : Le dessin densemble dun amortisseur dattelage par une demi vue en coupe et le dessin de la pice (6) seule +1,2 a12 = 45 0,05 ; a9 = 12,5 h11 ; a10 = 22 -0,6 +0,46 Jb = 4 -0,49 ; b5 = 155 0,15 ; b12 = 90 0,05 ; b8 = 9 0,03 ; b4 = 30 0,2 ; Jc = 32 0,5 ; c8 = 32 0,03 On demande de : 1- Lire attentivement le dessin densemble partiel, en dduire lutilit de chacune des deux conditions Ja et Jc (la condition Jb facilite la mise en place de lattelage ) 2- Etablir le diagramme de contact relatif la condition Ja 3- Traer les chaines de cotes relatives aux conditions Ja , Jb et Jc . Utiliser le diagramme de contact pour traer la chaine de cotes relative la condition Ja 4- 4-1- Calculer la valeur de la cote condition Ja 4-2- Calculer les cotes fonctionnelles de la pice (6) qui apparaissent dans les chaines relatives aux conditions Jb et Jc 5- Mettre ces cotes sur le dessin de la pice (6) seule.

84

CHAPITRE 2 COTATION FONCTIONNELLE

MONTAGE DUNE POULIEOn donne : Le dessin densemble partiel de la poulie de transmission de mouvement du moteur la boite de vitesse dun tour parallle le dessin partiel de larbre (1) seul le dessin de la poulie (4) seule 2 Ja 3 ; a1 = 20 h11 On demande : 1- Lire attentivement le dessin densemble partiel, en dduire lutilit de chacune des deux conditions Ja et Jb 2- Tracer les chaines de cotes relatives aux conditions Ja et Jb . 3- Ecrire les quations relatives la condition Jb . 4- Calculer la cote nominale et les limites donner la cote a4 relative la condition Ja. 5- Reporter les cotes obtenues sur le dessin des pices spares (1) et (4).

85

CHAPITRE 2

DESSIN DE DEFINITION

Acqurir des connaissances :ELABORATION DUN DESSIN DE DEFINITION1- INTRODUCTION :Le dessin de dfinition dtermine compltement et sans ambigut les exigences fonctionnelles aux quelles doit satisfaire le produit dans ltat de finition prescrit. Un dessin de dfinition doit comporter :

Le dessin de produit fini. Les cotes fonctionnelles (cotation fonctionnelle). Les tolrances gomtriques. Les conditions dtat de surface (La rugosit). La matire et les traitements thermiques ventuels.

2- APPLICATION :Ralisation du dessin de dfinition du coulisseau (3) du support de Comparateur. (Voir page 40).

Le coulisseau (3) en 3D

Le coulisseau (3) en 3D (en coupe)

86

CHAPITRE 2 DESSIN DE DEFINITION

2-1- Le dessin du produit fini Choix des vues ; les vues doivent dfinir compltement le produit. Vue de face coupe (A-A) Vue de dessus Section sortie (B-B)

87

CHAPITRE 2


2-2- Les cotes fonctionnelles 2-2-1- cotation fonctionnelle : Chanes de cotes relatives aux conditions : Ja , Jb et Jc

2-2-2- Cotes fonctionnelles :

88


2-3- Les tolrances gomtriques et ltat de surface (RUGOSITE)

2-4 Vue en perspective La vue en perspective est une reprsentation tridimensionnelle qui permet une comprhension rapide et aise des formes de lobjet dessin. Actuellement les modeleurs 3D (logiciels informatiques de dessin en trois dimensions) permettent de construire diffrentes perspectives en agissant sur lorientation de la vue. Les perspectives les plus reconnues sont :

Perspectives cavalires : projection oblique de lobjet sur un plan parallle sa face principale. Les fuyantes sont inclines dun angle , gnralement fix 45

89

CHAPITRE 2


Perspectives axonomtriques : projection orthogonale de lobjet sur un plan oblique aux faces principales. Selon les angles entre les faces, on distingue les perspectives isomtrique, trimtrique et dimtrique.

Perspective isomtrique avec habillage des faces 2-5 - Le dessin de dfinition :

Perspective trimtrique avec habillage des faces

Perspective dimtrique avec habillage des faces

90

CHAPITRE 2


Consolider mes acquisSUPPORTOn donne le dessin du support (8) incomplet, voir dessin densemble du support du comparateur et le dessin en 3D On demande de : A) 1- Complter le dessin du produit fini par : La vue de face en coupe (A-A) La vue de gauche en coupe (B-B) La vue de dessus en coupe (C-C) 2- Inscrire les cotes dimensionnelles juges ncessaires 3- Inscrire les tolrances gomtriques et les tats de surfaces ncessaires B) l'aide d'un logiciel de modlisation 3D, complter la perspective du support (8)

Support (8)

Support (8) en coupe

91

SUPPORT92

REPONSE

SUPPORT93

CHAPITRE 2


A retenirLe dessin de dfinition dtermine entirement et sans ambigut les exigences fonctionnelles que doit satisfaire le produit dans ltat de finition prescrit. Un dessin de dfinition est un contrat entre le concepteur et le fabriquant. Toutes les pices produites doivent tre conformes au dessin de dfinition.

EXCUTION D'UN DESSIN :La premire tape de l'excution d'un dessin est la rflexion. Il s'agit d'analyser les fonctions de la pice en vue de rechercher ses usages et le rle de ses diffrentes surfaces lmentaires. Ce travail exige lanalyse du dessin d'ensemble auquel appartient la pice.

MARCHE SUIVRE :Lire attentivement le dessin densemble et relever les dimensions extrieures.

Etape 1 Ralisation dun dessin de dfinition

Etape 2

Choisir les vues principales et tudier la mise en page.

Etape 3

Excuter l'esquisse de tout le dessin.

.

Etape 4

Reporter les cotes fonctionnelles et inscrire les conditions gomtriques et les rugosits pour les surfaces fonctionnelles. Faire la mise au net. Lutilisation de loutil informatique (CAO) au cours de toutes les tapes est recommande.

Etape 5

94


Evaluer mes acquis :ETAU DE PERCEUSE1- MISE EN SITUATION :Le dessin densemble ainsi que la perspective reprsentent ltau dune perceuse. Laction de lutilisateur sur la vis (5) provoque la translation du mors mobile (3) permettant le serrage de la pice percer.Perspective

2- TRAVAIL DEMANDE :En se rfrant au dessin densemble et la mise en situation A) 2-1- Sur format A4 H et lchelle 1 :1, reprsenter le mors mobile (3) seul par : La vue de face coupe (A-A) La vue de gauche coupe (B-B) La vue de dessous 2-2- Inscrire sur le dessin les cotes dimensionnelles ncessaires. 2-3- Inscrire les tolrances gomtriques et les tats de surfaces ncessaires. B) l'aide d'un logiciel de modlisation 3 D, raliser la perspective du mors mobile (3)

95

96

Partie B

ANALYSE STRUCTURELLE

CHAPITRE 3

LES LIAISONS MECANIQUESLeon 6 : Le Schma Cinmatique. Leon 7 : Le Guidage En Translation. Leon 8 : Le Guidage En Rotation.OBJECTIFS CONNAISSANCES NOUVELLES

- Modliser une liaison. - Complter un schma cinmatique. - Analyser des solutions constructives assurant une liaison . - Proposer des solutions constructives assurant une liaison. - Reprsenter partiellement ou totalment une solution constructive relative une liaison. - Reprsenter une liaison. - Formuler un modle statique. - Proposer une solution. - Construire un graphe de liaison. - Formuler un modle cinmatique.

La modlisation et la schmatisation cinmatique sont des moyens privilgis pour expliquer le fonctionnement dun mcanisme et pour exprimer certaines caractristiques cinmatiques grce un paramtrage adquat.

97

CHAPITRE 3 LE SCHEMA CINEMATIQUE

Acqurir des connaissances :1- PRESENTATON DU SYSTEME :

DISQUE DUR D'ORDINATEURLe disque dur se trouve lintrieur de lunit centrale. Il est utilis pour la sauvegarde des programmes et des donnes. Couvercle

Axe

Support

Support de ttes Tte de lecture Disques

2- FONCTIONNEMENT :Le disque dur de l'ordinateur est constitu d'un ensemble de pices en liaison entre elles. Le fonctionnement du systme ncessite deux mouvements : - La rotation du disque. - Le balayage de la surface du disque dur par la tte de lecture.

98


3- CLASSE DEQUIVALENCE CINEMATIQUE :Une classe dquivalence est lensemble de toutes les pices en contact nayant aucun mouvement relatif entre elles pendant le fonctionnement du mcanisme. Aprs dmontage du disque dur, on identifie les classes d'quivalence suivantes : Classe Elments - Support - Axes - Roulements billes tanches - Couvercle - Vis de fixation - Plaques aimantes - Ecrou - Bobine Dessin

A

B

-

Disques Rotor du moteur Vis de fixation Plaques Bague aimante Bague d'arrt

C

- Support de ttes et ttes de lecture

99


4- GRAPHE DE LIAISONS :4-1 Dfinition : Un graphe de liaison (ou de structure) est une reprsentation plane, qui dfinit les liaisons cinmatiques reliant les classes dquivalence deux deux.

4-2 Hypothses : Pour dterminer les liaisons entre les classes d'quivalence, il faut tenir compte des hypothses suivantes : Solides indformables en mouvement relatif.

Surfaces gomtriquement parfaites et positionnement gomtrique relatif parfait des Contacts sans adhrence et sans jeu pour les pices en mouvement relatif.

surfaces.

4-3- Etude des liaisons entre les classes dquivalence du disque dur :

Graphe de liaison du disque dur

L1

A B

L3

L2

CL1 : Liaison pivot L 2 : Liaison ponctuelle L 3 : Liaison pivot

100


a - Liaison entre les classes A et B

Z

x

y

Une tude des mouvements relatifs entre les classes A et B nous conduit au tableau suivant : Caractristique de la liaison Translation T Liberts Rotation R

Ox

Oy

Oz

0,0,0

Tx0

Ty0

Tz0

MCA/B

:

O/R

0,0,Rz

Rx0

Ry0

Rz1

Modle cinmatique

Ce modle cinmatique trouv est associ un symbole normalis par lAFNOR La liaison entre A et B est une liaison : Symbole

PIVOT

Portion de graphe de liaison PivotA B

101


b - Liaison entre les classes A et C

Z

x

y

Une tude des mouvements relatifs entre les classes A et C nous conduit au tableau suivant : Caractristique de la liaison

Ox

Oy

Oz

0,0,0

Translation T Liberts Rotation R

Tx0

Ty0

Tz0

MCA/C

:

O/R

0,0,Rz

Rx0

Ry0

Rz1

Modle cinmatique

Ce modle cinmatique trouv est associ un symbole normalis par lAFNOR La liaison entre A et C est une liaison : Symbole

PIVOT

Portion de graphe de liaison PivotA C

102

CHAPITRE 3 LE SCHEMA CINEMATIQUEc - Liaison entre les classes B et C

Z

x

yRemarque : On assimile le contact entre le disque et la tte de lecture un contact ponctuel.

Une tude des mouvements relatifs entre les classes B et C nous conduit au tableau suivant : Caractristique de la liaison

OxTx1

Oy

Oz

Tx, Ty, 0

Translation T Liberts Rotation R

Ty1

Tz0

MCB/C

:

O/R

Rx,Ry,Rz

Rx1

Ry1

Rz1

Modle cinmatique

Ce modle cinmatique trouv est associ un symbole normalis par lAFNOR La liaison entre B et C est une liaison : Symbole

PONCTUELLE

Portion de graphe de liaison

C

PONCTUELLE

B

103


5-SCHEMA CINEMATIQUE DU DISQUE DURLe schma cinmatique est une reprsentation graphique du modle cinmatique dcrit par le graphe de liaison et des lments de contact.

PLAN

PERSPECTIVE

C B

C B

A

A

6 - ASPECT STATIQUE D'UNE LIAISON :La liaison entre deux solides S1 et S2 de point de vue statique sera caractrise par les efforts transmissibles, appliqus sur le solide S1, au solide S2. 6-1- Relation entre les efforts transmissibles et les degrs de liberts supprims : Dans une liaison entre les solides S1 et S2 A une translation supprime suivant un axe donn correspond une force transmissible. A une translation autorise suivant un axe donn pas deffort transmissible. A une rotation supprime suivant un axe donn correspond un moment transmissible. A une rotation autorise suivant un axe donn pas de moment transmissible

104


6-2- Etude des efforts et des moments transmissibles des classes A et B : Degr de libert rotation Moment transmissible Degr de libert translation Effort transmissible

Axes

M

tA/B

FA/B Fx Fy Fz

OX

0 0 Rz

Mx My 0

0 0 0

OY

OZ

Les efforts et les moments transmissibles dans une liaison seront reprsents sous la forme suivante :

MSA/B

}

:

O/R

Modlisation cinmatique et statique entre les classes dquivalence du disque dur : Modle cinmatique Modle statique

0, 0, 0A/B

MCA/B MCA/C MCB/C

:

O/R

0, 0, Rz 0, 0, 0:

A/C

O/R

0, 0, Rz:

Tx,Ty,0 Rx,Ry,Rz

B/C

O/R

On remarque que : Rx Mx + Ry My+ Rz Mz+Tx Fx+ Ty Fy+ Tz Fz = 0

On constate une complmentation entre le modle cinmatique et le modle statique.

}

Fx, Fy, Fz

Mx,My,0

}MSA/B MSA/C MSB/C:

}

Fx,Fy,Fz Mx,My,0

O/R

:

Fx,Fy,Fz Mx,My,0

O/R

:

0, 0, Fz 0, 0, 0

O/R

105

Degr Dsignation de lib. AFNOR Reprsentation gnrale Modle statique Modle cinmatique perspective

Schmatisation

Projection orthogonale

5 DL 2T 3RMCS2/S1O/R

Liaison ponctuelle:

0 , T y , Tz Rx , Ry , Rz

MCS1/S2

O/R :

Fx , 0 , 0 0,0,0

4 DL 2T 2RMCS2/S1O/R

MCS2/S1

O/R

Liaison linaire rectiligne

Tx , Ty , 0 : Rx , 0