Petit manuel d'utilisation de "Mécaplan-WIPS"v1.02

(Logiciel de MECAnique PLANe – WIndows Programming System)

Collection "le principal c'est l'essentiel" G. Lorin

Ces quelque pages sont destinées à une prise en main sans plus, mais suffisante pour des élèves en pré-bac, du logiciel MP-WIPS, en attendant "Animator-2D". Ce document peut être donné aux élèves en dossier ressource-logiciel pour faire des TP, voir au bac S SI.Il permet de passer aisément de mécaplan v5.1 (DOS) à la version Windows.Il a été testé en classe de terminale, en une heure trente les 10 premières pages sont, dans l'ensemble, faites. A noter pas mal d'erreur du type: bloc fait 2 fois, tracé de pièce incorrect, oublie d'un trait dans la construction d'un bloc, liaison mise 2 fois au même endroit (ou une seule là où il en faut 2), etc…Il n'est pas toujours aisé de remettre sur les rails un élève quelque peu "enlisé" ayant accumulé plusieurs erreurs comme listées ci-dessus. Reprendre tout au départ est quelque fois plus simple.A priori l'ensemble des 13 pages peut se faire, en 2 heures pour les plus futés, en 3 heures pour les autres.Alors: top chrono…

Les erreurs de frappes pourront-être signalés à l'auteur pour améliorer la prochaine mouture:mél: gerald.lorin@wanadoo.fr ou fax 0262 397798 ou par courrier au lycée La Rivière.

Bon courage.

Réalisé sous Word2000 (lic. G.L.). Capture d'écran PaintShopPro6 (lic. G.L.). Logiciel MP-WIPS v2.18 (lycée La Rivière)

I REALISATION D'UN SCHEMA ANIME. 1

SIGNIFICATION DES CONVENTIONS ADOPTEES:

"Fichier ": cliquer le mot fichier " ": double clic sur l'icône,"D": cliquer le bouton droit de la souris. "": touche "entrée".

1 Préparation (grille, cadrage, etc…)

1.1 Lancement du logiciel.

, Fichier , Nouveau , Enregistrer sous…, taper le nom de votre fichier Enregistrer . 1.2 Préparation du plan de travail.

Il est possible de travailler avec ou sans une grille: la grille peut faciliter le traçage.a) Travailler sans grille et sans cadre.

Cliquez l'icône "options générales"

Il vient la case de dialogue ci-contre:cochez "Grille", il vient la deuxième case de dialogue ci-dessous.

Décochez"Voir Grille".OK .

Options générales

Grille

Voir Grille

2Procédez de même pour enlever le cadre, en cliquant d'abord "Feuille" pour appeler la case de dialogue ci-après:

Laisser "Fond noir"OK .

b) Travailler avec une grille et son cadre.

Mode de traçage pratique si toutes vos coordonnées de points sont des chiffres ronds. Exemple: toutes les cotes qui vous sont données sont en mm (sans décimale) avoir une grille de pas 1 mm s'avèrera pratique en cliquant les points à la souris.

Cochez "Grille":

Mettre 1 à "Pas X" et à "Pas Y", OK si

vous voulez une grille au pas de 1 mm.

Ainsi il sera possible de positionner à la souris les points de positionnement des entités (segments, centre de liaisons,

etc…) sans taper au clavier les

coordonnées.OK

Cochez "Feuille", mettre les cotes à Xmini , Maxi, Ymini et Maxi de telle façon que votre futur schéma (ou dessin)

tiennent dans ces limites avec un peu de marge

autour. Attention: prendre les cotes d'encombrement

maximum de votre schéma, sachant que ce

dernier sera animé.

Voir les limites de la feuille

3Exemple, votre schéma fait 150 mm de large et 80 de haut (cotes maximales pendant l'animation), vous pourrez fixer la feuille à 200mm de large, donc + ou – 100mm sur X et + ou – 50 mm pour Y.Laisser "Fond noir" et "Voir limite de feuille". OK .

2 Traçage d'un schéma sur un exemple:un système bielle-manivelle.

Choix: travail sans grille ni cadre.2.1 Nommer l'étude.

Fichier , Nouveau , Fichier , Enregistrer sous… , tapez le nom de votre étude. Enregistrer .Le nom de votre étude doit apparaître en haut à gauche <…….WGF>.

2.2 Données du schéma.

On doit représenter le schéma coté ci-dessous:

Les cotes manquantes sont faciles à trouver.

2.3 Tracé des entités.

Tracé du bâti 1: (Toolbar* création d'objets) (*: barre d'outils), il vient les icônes suivantes:

Tracé de lignes.

puis, au clavier -90 , -30 (la virgule sépare donc l'abscisse de l'ordonnée) puis -70 , -30.Un premier segment est tracé.-80, -30 puis –80 , 0 et un deuxième segment est tracé. Etc… pour le traçage du bâti 1 uniquement.

Tracé du vilebrequin 2: Il est vivement conseillé de changer de couleur, en principe sur un fond noir le bâti est en blanc et les pièces animées sont en couleurs.

-800

-600

-90-30

-80-30

-70-30

R 20 00

102

202

600

15-2

5-30

15-30

25-30

Bâti 1

Bâti 1

Bielle 3

Vilebrequin 2

Piston 4

Cercle par centre et rayon

Ligne

4

Changer la couleur par défaut:

, il vient le panneau ci-contre, il faut cliquer la couleur demandée puis OK .

Le bouton a maintenant son fond en couleur.

Tracé du cercle: puis tapez au clavier les coordonnées du centre puis le rayon soit:– 80 , 0 20 . Tracer un rayon: , -80 , 0 -60 , 0 .

Tracé de la bielle 3 et du piston 4.

En s'inspirant de ce qui précède, changer la couleur par défaut, tracer la bielle, puis changer encore la couleur et tracer le piston.Vous devez obtenir ce schéma:

3 Création des "blocs".

Le logiciel demande que soient regroupées sous forme de bloc les entités formant une même pièce (bloc: entités, de fait, cinématiquement équivalentes).

3.1 Création du bloc "bâti 1 ".

, taper le nom du bloc ici "Bati_1" (et non "bâti" ni "bâti 1"; pas d'accent, pas d'espace) qui s'écrit en bas à droite , tapez ensuite son point d'insertion que l'on mettra toujours (pour ce problème à 0,0) 0 , 0 puis avec la souris cliquez les entités du bâti soit ici 6 segments (ils passent en pointillés) puis clic droit D.

53.2 Création des autres blocs.

, tapez le nom du deuxième bloc: "vilebrequin_2" puis 0 , 0 puis cliquez le cercle et le rayon: D.Créez ensuite les 2 derniers blocs:" bielle_3" et "piston_4".

4 Création des pièces.

Les pièces peuvent être constituées de plusieurs blocs, ce n'est pas le cas dans ce problème.Ici une pièce = un bloc.

4.1 Création de la pièce: Bâti 1.

Acquisition , Pièces ► Ajouter , il vient la case de dialogue ci-dessous:

Appuyez le bouton "Sélection du bloc" , cliquez le bloc avec la

souris (cliquez un trait du bâti), Ajouter , "Sélection du bloc" , cliquez un trait du vilebrequin , Ajouter ,

etc… à la fin, après la sélection du piston, faire

Ajouter Arrêt .

4.2 Vérification.

Création d'un bloc

Faire Acquisition , Consultation , Globaux , il vient le panneau ci-contre indiquant qu'il y a bien eu 4 pièces de

crées.OK

6

5 Création des liaisons.

5.1 Création de la liaison pivot entre le vilebrequin et le bâti.

Acquisition , Liaison , Ajouter , il vient le panneau ci-dessous à gauche:

Coordonnées

Sélection un des 10 symboles, ici "Articulation" (comprendre: pivot), il vient le panneau ci-dessus à droite, "Saisir" , la pièce 1 en cliquant avec la souris une entité de la pièce 1, puis une entité de la pièce 2 , puis taper les coordonnées géométriques du centre de cette liaison, Ajouter , Arrêt pour changer de type de liaison pour la deuxième ou "Saisir" la première pièce de la deuxième liaison puis la deuxième pièce de cette deuxième liaison, etc…à la fin faire Ajouter , Arrêt .Remarque: le bouton "Sélection des points" permet de donner la position du centre à la souris, donc en mode grille uniquement.

5.2 Autres liaisons

En mécanique plane (2D) il n'y a pas de liaison pivot glissant, celle-ci est remplacée par la liaison glissière qui

donne la même cinématique en translation.

Saisir les pièces puis donner le centre géométrique de la liaison (ici 15,0),

puis le coefficient directeur de la mobilité, ici indiquer 1 sur X et 0 pour Y, vous définissez ainsi un

support horizontal.Remarque: il est possible de

sélectionner les pièces en ouvrant le menu déroulant.

7

6 Animation

6.1 Vérification des paramètres:

Calcul , Exécuter , il vient le panneau ci-contre qui indique que le mécanisme possède un

degré de mobilité de 1.Cela signifie qu'une seule liaison

peut être motrice, les autres pièces étant liées ne pourront

que suivre le mouvement imposé.

Il faut choisir la liaison motrice. Choix, la liaison pivot

vilebrequin_2/Bâti_1 qui lors de sa création a été nommé "L1" par le logiciel. (L1, car c'est la première liaison qui a été crée).

OK

Menu déroulant

6.2 Paramètres de calcul.

Choix des paramètres de calcul: il faut saisir la liaison moteur, soit en cliquant sur "Saisir < " , puis en cliquant la liaison avec la souris, soit en ouvrant le menu déroulant pour sélectionner la liaison (ici L1)

6.3 Détermination des paramètres.

L1 ayant été choisie comme la liaison d'entrée, il faut indiquer sa valeur à 1/2(tr/min), pour faire simple, prenons 1 tr/min.

.8

Incrément: c'est la valeur ajoutée à la précédente, en d'autres termes c'est l'intervalle entre 2 positions. Les incréments d'un cycle mis bout à bout donnent le débattement en secondes.Exemple: un incrément de 1 seconde répété 59 fois donnera 59 positions, plus la position 0 du départ cela fait 60 positions, donc nous verrons un tour complet du vilebrequin.Compléter le tableau avec Incrément = 1 et débattement = 59.Calcul , si message "Fin de calcul.." tout est OK, Sortie , Résultats , Mouvement ► Simuler

Par défaut le bâti est en principe la pièce 1, donc la pièce fixe.Le mouvement peut-être demandé "Continu" ou "Position/Position", etc…Appuyez sur OK , puis la touche "-" (moins) pour ralentir le mouvement.

6.4 Animation

Ci-dessous l'animation "Position/Position" avec option "Sans effacement" sur les 10 premières positions.

6.5 Problèmes souvent rencontrés.

En demandant le calcul, message: "Erreur de calcul, position impossible à atteindre…"Il faut vérifier si une donnée du panneau "analyse du mécanisme" n'est pas incohérente.Exemple: imaginer que la liaison d'entrée choisie ait été la glissière Piston/Bâti et que le déplacement demandé soit de 60mm, alors que la course maxi est de 40mm, il y a une impossibilité mécanique.

Le mécanisme tourne à l'envers. Il suffit de changer le signe de la vitesse imposée dans le panneau "analyse du mécanisme".

Message: le mécanisme est hyperstatique. Il y a une, ou plusieurs, liaisons en trop ou leur choix n'est pas judicieux. Quelque fois il faut reprendre entièrement la modélisation (schéma) du mécanisme (cours sur la "théorie des mécanisme"). A vérifier aussi: le panneau "consulter le mécanisme" (cf. 4.2 page 5). Eventuellement supprimez la (les) liaison(s) surabondante(s) (quelque fois il y a 2 liaisons au même endroit, et l'on n'en voit qu'une).

Le mécanisme donne l'impression de bouger mais fait du "sur place" (l'image sautille): revoir vitesse, incrément et temps de débattement.

Le mécanisme donne l'impression d'avoir un mouvement désordonné: incrément trop grand qui provoque un effet stroboscopique.

9

7 Etude des résultats.

7.1 Vitesse du piston par rapport au bâti: le repère fixe.

Résultats , Courbes , il vient le panneau

"Résultats".Cochez "Vitesse absolue" et

sélectionnez la pièce de référence et la pièce

étudiée, ici P4. OK Il vient ensuite le panneau

"Mécanisme"

Vitesse absolue

Bouton de sélection de

la pièce

La première colonne indique la position

(ici il y a 60 positions, de 0 inclus

à 59).La 4ème colonne

donne la vitesse Vx

de la pièce 4.Exemple, à la position N°7

Vx = -1.76e-003 soit –0.00176 m/s

soit 1.76 mm/sec.En cliquant la courbe

Vx(m/s) il vient le panneau "vitesse

absolue pièce 4 dans le repère P1".

Ce panneau donne un graphe Vx = f(t) plus grand, ainsi que les valeurs mini et maxi

atteintes.Remarque: la courbe n'est pas fermée, il

manque la zone 59 à 60. Pour remédier à ce détail il faut relancer les calculs en mettant un débattement de 60 sec, mais vous aurez, lors de l'animation, 2 positions identiques:

0 et 60 10

7.2 Trajet d'un point d'une pièce.

Résultats , Trajectoire ► Afficher , cliquez un point de la bielle avec la souris , il vient la

case de dialogue ci-contre.Affiner la position de votre point en fixant (exemple ici) X = -51 et

Y = 0 et à "Pièce paramètre" sélectionnez "P3", OK , il vient le

trajet de P en rose (ci-dessous).

A noter qu'un point choisi au centre de la liaison pivot P2/P3 donnera un cercle, un point choisi au centre de la liaison P3/P4 donnera

un segment horizontal.Ici c'est une ellipse.

D, Arrêt , Résultats , Trajectoire ► Vitesse/Accélération , cliquez le trajet, il

vient le panneau ci-contre, cochez "Norme" et "Courbe", OK ,

il vient le panneau ci-dessous.

Ce panneau donne la norme de la vitesse du point P à toutes

les positions ainsi que les

valeurs maxi et mini et

moyenne sous forme de

tableau et de graphique.

117.3 Accélération du point P.

Retournez au panneau Vitesse/Accélération et sélectionnez,

par exemple, l'accélération tangentielle et "cHamps", vous

obtiendrez ce tracé, qui montre les différents vecteurs de P.

La longueur des vecteurs est proportionnelle à la norme

du dit vecteur.Le sens de rotation étant le sens

horaire, on remarque des

phases d'accélération et de décélération de P.

En 2 points l'accélération tangentielle est nulle.

Point P ( -51 , 0 )

Trajet de P

Décélération

8 Exercice.

Représenter le schéma de la pince Schrader ci-dessous (les différentes épaisseurs de traits ci-dessous ne sont là que pour mettre en évidence les différentes pièces sur le présent document en noir et blanc).

Les cotes manquantes sont faciles à deviner.Placez les liaisons (attention au point (0,0) il faut placer 2 liaisons pivots 2/3 et 2/4) et lancez l'animation en prenant une vitesse de 0.001 m/sec, un débattement de 15 sec et un incrément de 1 sec.

12

9 Statique avec MP-Wips.

Accélération

Accélération

Décélération

-600

-251

-20-30

-151

00

Piston 2

Bâti 1

Biellette 3

Biellette 5

1712.5

5

4320.5536 94

36

96-28.5

4611

Doigt 4

560

Doigt 6

Bâti 1

9.1 Mise en place des efforts.

Acquisition , Effort , Ajouter ,il vient le panneau "Choix de la liaison" (ci-contre), sélectionner"Lié à pièce – Constant" , "Saisir <"la pièce d'application puis le pointd'application, donnez le torseur (ici nous nous fixons l'action de l'air sur le piston|| || = 500 N) , Ajouter , "Vérin inconnu" , sélectionner les 2 points (96, 28.5) et (96, -28.5), Ajouter , Arrêt , Fin .

Vous devez obtenir le dessin ci-dessous:

9.2 Résultats.

1) Efforts extérieur position par position: Relancer les calculs (Calcul , Exécuter , OK , Calcul , Sortie ), puis Résultats ,Efforts :en cliquant le doigt 4, il vient sont équilibre en statique graphique comme ci-contre, et un panneau donnant le torseur (2D) des efforts dans les liaisons (cliquer sur "suivant" pour changer de liaison), cliquez sur "position" pour faire évoluer le mécanisme dans ses 15 positions.

132) Courbes: il est possible d'obtenir l'allure des efforts en fonction des positions.Résultats , Courbes , cocher "Effort eXtérieur" , puis à "Pièce référence <" sélectionnez le bâti 1 , à "Sélection <" cliquez le vecteur Vérin/Doigt 4 , OK , il vient le panneau ci-dessous: