Modèle numerique sous Catia

7/21/2019 Modle numerique sous Catia

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Ralisation du modle numrique de supports de travaux pratiques de Bureau dtude (BE) et

de Transmission de puissance (TMP) sous le logiciel CATIA

Anne Universitaire 2013/2014

Tuteur INSA : TOURBIER Matthieu

MEMOIRE DE PROJET PERSONNEL

BRITO Manaor

MENDEZ LuisQUINCHE Juan


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Tableau de contenu

Problmatique

Contexte

Pompe Hydraulique radial

Pompe Hydraulique axial

Scie gone

Conclusions

Bibliographie

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Problmatique

En rponse la procdure de la liste de cours accomplir comme tudiant de ingnieriemcanique dans lInstitutenationale de sciences appliques de Rouen (INSA Rouen) , il estobligatoire faire un projet personnel au cours de lanne acadmique qui permet au tudiantapprendre et organiser les procdures et consignes dun projet pour sa vie professionnelle.

Due une groupe compose dtudiants trangres qui navait pas fait les mmes types decourses et donc navait pas les mmes types de connaissances dun tudiant INSA ancienne,le projet est dirig vers le fait dapprendre utiliser un de grand outils de conception eningnierie mcanique Catia.

Le projet cherche modliser numriquement sous le logiciel Catia trois machines qui setrouve au sein de les laboratoires de lINSA et aussi effectuer une simulation cinmatique deleur fonctionnement pour chacun entre eux. Ce projet permettra dacqurir expriences et

savoirs fait dun ingnieur mcanique dans un logiciel CAO et dans le cadre de procduredun projet de travail.


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Contexte

La conception assist par ordinateur a t un grand avance dans les sciences, par exempledans la mcanique il a permet de concevoir des pices, mcanismes et machines danslentourage informatique avec un temps mineur de ralisation, une facilite de crationcompare aux anciennes mthodes et finalement une reprsentation plutt pareil au produitfinale. Cette avantages ont permet de dplacer les anciennes mthodes de conceptiondlments de machines dessines a la main pour laisser lieu pour une mthode plus efficace.

La conception assiste par ordinateur navait pas seulement permet de concevoir pices etassemblages dans un entourage 3D, mais aussi il avait permet de engendre diffrent types derelations spatial pour simuler les liaisons basiques de la cinmatique classique. Cest pourcela que le temps pour produire un prototype a diminu considrablement, parce que nousnavons pas plus besoin de faire le prototype pour assurer les corrects emplacements et

cinmatique, mais nous pouvons plutt faire un modle numrique dans un logiciel etsapercevoirdes dimensions et mouvement dun mcanisme donn.

Les logiciels pour la conception assiste par ordinateur sont-ils plusieurs dans lactualit,chacun avec ses propres avantages et dsavantages, la plupart paie et utilise par les grandsentreprises de lindustrie mais aussi quelques gratuits ou avec des versions acadmiques pourles tudiants de diffrents tudes se familiariser avec les logiciels utilises dans le march.

Un de plus connu est galement ancienne est CATIA (Conception Assiste Tridimensionnelle

Interactive Applique) qui fut dveloppe dans les annes soixante-dix par la compagnieDassault Aviation pour envisager le Mirage Dassault avion de combat. Aprs dans les annesquatre-vingts la compagnie a cr une filiale pour commercialiser et dvelopper loutil. Il at conue sous une plateforme C++, toutefois avec lamlioration du chaque version dulogiciel il compris des interfaces Visual Basic.

Cette logiciel permet de crer modles numriques 3D partir de formes gomtriques et desoprations de surface et de volume ; aussi il permet lassemblage dun systme et lasimulation de liaisons cinmatiques, de la mme faon il a plusieurs outils cres etadditionnes au cours des amliorations comme simulation par lments finis, simulation de

procs mcaniques, simulations de systmes complexes, etc.


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Pompe hydraulique

Les pompes hydrauliques sont des gnrateurs de dbit, elles transforment l'nergiemcanique en nergie hydraulique ou hydrostatique, vers des rcepteurs, vrin &moteur hydraulique. Une pompe ne cre pas de pression, mais un dbit, c'est larsistance du rcepteur, (moteur ou vrin) qui cre par son travail une monte enpression. A ce moment l'nergie olo hydraulique se transforme nouveau ennergie mcanique linaire ou rotative.

Pompes pistons radiaux

Les pompes pistons radiaux sont des pompes volumtriques dbit constant,travaillant couramment des pressions suprieures plusieurs centaines de bars.Elles sont particulirement utilises et apprcies dans les applicationshydrauliques (presses, lubrification) mais peuvent galement vhiculer dautres

fluides.

Larbre dentranement de la pompe entrane directement une toile centrale,usine de telle sorte comprendre radialement les cylindres de pistons.Les pistons sont ainsi placs et guids radialement dans leur cylindre respectif.Ceux-ci sont galement guids, laide de patins effet hydrodynamique, sur unecouronne extrieure excentre par rapport laxe de la pompe. Lexcentration deltoile et de la couronne extrieure engendrent un mouvement des pistons de lapompe, qui passent ainsi tour tour par la phase daspiration, de compression et derefoulement. Le fluide est aspir puis refoul haute pression lintrieur dun axeperc axialement et permettant le raccordement de laspiration et du refoulement de

pompe.

Avantages de la pompe :

Utilisable haute pression (jusqu 650 bars environ)Pompe rversiblePompe rglable et modulableRefoulement sans pulsationPompe faible niveau de bruitRendement lev

Applications :

Equipements hydrauliques courantsPresses et cisaillesLubrification / alimentationGrues


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Pompe hydraulique axes radiaux Xantia

Caractristiques :Entrainement mcanique de la pompe Courroie poly-v et poulie sur arbre cames

Rgime de rotation 1/2 frquence de rotation du moteur

Nombre de pistons 6 pour la direction et 2 pour la suspension

Dbit par tour 3,3 et 1,1 cm3

Diamtre des pistons 12mm

Cours utile 2,8mm

Cylindre 1761cm3

Puissance maximale 90 DIN 5500 tr/min

Couple maximale 14,7 dan.m 2600 tr/minTableau 1 Caractristiques de la pompe radiale

Description des parts :

Figure 1 plan, vue de cote Figure 2 plan, vue coupe

Nomenclature :

Reference Nombre Parts

1 1 Poulie

2 1 Corps

3 6 Clapet de refoulement

4 6 Ressort

5 6 Piston

6 6 Clapet

7 2 Clapet

8 6 Piston

9 2 Ressort10 1 Clapet toile


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Lgende:A: Sortie " Suspension - freinageB: AspirationC: Sortie " Direction "D: Etage 6 pistons Dbit 3,3 cm3 par

tour E: Etage 2 pistons Dbit 1,1 cm3 par tour

Modlisation des pices sous Catia :

Les membres de la pompe ont t faits avec lesdiffrents composants de Catia du module de

conception mcanique ; Les suivants figures sont exemples des pices les plusimportants sous le logiciel Catia.

Figure 1 Poulie Figure 2 axe dcentre

Figure 3 corps Figure 4 Carter derrire

Fonctionnement :

La pompe est compose de 8 pistons identiques 5 et 8 rpartis sur 2 tages. Lespistons sont disposs la priphrie d'un arbre excentr qui est entran par lapoulie 1 de 144,7 mm lie par courroie une poulie d'entranement de 130,2 mm

fixe sur l'arbre cames.

11 1 Clapet de dcharge

12 1 Cloche

13 1 Vis

14 1 Arbre

Tableau 2 Reference des pices pompe radial


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La pompe est quipe de 3 orifices pour :

Laspiration du liquide LHM ;

La sortie de l'tage 6 pistons, alimentant le circuit " direction " ;

La sortie de l'tage 2 pistons, alimentant le circuit "suspension - freinage "

Figure 5 Vue coupe, Aspiration-Direction

Etage 6 pistons : " direction "

Admission et remplissage : Une branche du clapet toile 10 obture le circuit derefoulement. Dans son mouvement de retrait, assur par le ressort 9, le piston 8engendre une dpression et la bille 7 laisse passer le liquide LHM dans le cylindre.

Compression et refoulement : La pression dans le cylindre devient suprieure cellequi rgne dans le circuit "utilisation". Une branche du clapet toile 10 ouvre le circuit,la bille 7 est plaque dans le fond du piston et le liquide LHM est refoul vers lasortie. Les 6 orifices communiquent entre eux dans la cloche 12 et sont relis lasortie "direction".

Rgulation : En cas de surpression dans la cloche 12, le clapet de dcharge 11s'ouvre et renvoie le liquide LHM l'aspiration (au travers de la vis 13 et de l'arbre14).

Etage 2 pistons : " suspension - freins "


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Figure 6 Vue coupe, Suspension-Aspiration

Admission et remplissage : Le clapet 3 obture le circuit de refoulement. Dans sonmouvement de retrait, assur par le ressort 4, le piston 5 (cot G) engendre unedpression et la bille 6 laisse passer le liquide LHM dans le cylindre.

Compression et refoulement : La pression dans le cylindre devient suprieure cellequi rgne dans le circuit "utilisation". Le clapet 3 (cote F) ouvre le circuit, la bille 6 estplaque dans le fond du piston et le liquide LHM est refoul vers la sortie A. Les 2orifices communiquent entre eux par un conduit du corps de la pompe et sont relis la sortie A " suspension - freinage ".

La rgulation de la pression dans ce circuit, est assure par le conjoncteur-disjoncteur.

Assemblage et simulation sous Catia

Lassemblage fut envisag partir du modle rel de la machine en prenant encompte les pices plus importantes, puis pour la simulation le systme cinmatiqueest simple. Il est constitu par laxe, les pistons et le corps. Le corps et llment fixedans lequel on va ajouter une liaison pivot entre celle-ci et laxe de faon que ledernire puisse tourner sur son axe principal, aprs il est mis en place une liaison depoint courbe entre les pistons (la tte avec un point) et la surface du cylindre quiappartient laxe dcentre (une courbe sous cette surface doit tre cre).Finalement une liaison cylindrique entre les vrins et la chambre de chacun dans lescorps.


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Figure 7 Assemblage pompe radial

Lensemble de liaisons cinmatiques permet de simuler le mouvement rel de la pompeexplique antrieurement, avec laxe dcentre tournant sur lui-mme, et en suscitant lemouvement linaire du vrin lintrieur de ses chambres, dune forme intercale.

Figure 8 Vue clate


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La Pompe Hydraulique Axial Cinq Pistons Citron BX

Lespompes hydrauliques pistons axiaux ou aussi pompe olo hydraulique.Les pistonssont situs paralllement ou inclins par rapport l'axe d'entranement.Le cur de la pompe est constitu d'unbarillet de glaces de distribution et de

pistons.

Elle pntre tous les secteurs : agriculture, industrie, sidrurgie,aronautique, travaux publics, etc.

Figure 9 Schma pompe hydraulique axial Tableau 3 Composants pompe hydraulique

Avantages de la pompe :

-Rapport poids / puissance

-Rgime de rotation leve, grce la faible inertie des masses tournantes

-Cylindre leve et le rgime rapide permet de trs grosse puissance

-Pression plus de 6 000 psi (420 bars)

-Excellent Le bon rapport qualit prix en fait une des pompes les plus courantesaprs les pompes engrenages

-Distribution par glace sans clapets, ce qui les rend auto amorant

-La technologieest souvent rversible en moteur

-Cylindrefixe ou variable

Inconvnient des pompes pistons Sa prcision et technologie glace barillet est plus fragile que les clapets, mais de

nos jours les autres composants du circuit demandent aussi une huile de qualitcorrecte, et surtout une trs bonne filtration.

Pour mmoire une pompe pistons est parfaitement quilibre et ne produitpresque pas de pollution (en comparaison d'une pompe a engrenages parexemple) 70 80 % des destructions des pompes ont pour origine la pollution del'huile.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pompes_hydrauliqueshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Pompes_hydrauliqueshttp://fr.wikipedia.org/wiki/Pompes_hydrauliques


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Caractristiques: Dbit: 4cm3 par tour. Diamtre des pistons:12 mm Cours totale: 9.85 mm

Cours utile: 7.07 mm

Applications et principe de fonctionnement

Les pompes hydrauliques pistons axiaux ou aussi pompe olo hydraulique. Les pistons sontsitus paralllement ou inclins par rapport l'axe d'entranement. Le cur de la pompe est

constitu d'un barillet, de glaces de distribution et de pistons. Elle pntre tous les secteurs :agriculture, industrie, sidrurgie, aronautique, travaux publics, etc. Principes pistons bielleet axe bris pistons patin et axe en ligne A pistons radiaux.

Admission: Premier Demi-tour

Le ressort rappel le piston qui cre une dpression dans la chemise. Les orifices damission dcouverts, le liquide est aspir dans le cylindre.

Figure 10 Schma fonctionnement pompe hydraulique 1

Refoulement: Second Demi-Tour La compression dbut lorsque les orifices damissions sont obturs. Le liquide comprim repousse le clapet et schappe vers le circuit.

Figure 11 Schma fonctionnement pompe hydraulique 2


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Modlisation des pices sous Catia

Figure 12 Bloc cylindrique 1 Figure 13 Bloc cylindrique 2

Figure 14 Arbre de pompe Figure 15 Couvercle de pompe

Vue clate

Figure 16 Vue clate de la pompe axial


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Scie gone Bosch

Il est un machine lectrique destine au usage de coupure de bois, mtal, pltre entre dautresmatriaux. Il est constitu dun corps de matireplastique dans lequel lintrieur se trouveun moteur lectrique responsable de donner la puissance pour allumer la machine. Le moteur

est connecte un mcanisme qui transforme lnergie de rotation du moteur en unmouvement rectiligne alternative ou un mouvement orbital de la lame pour couper.

Figure 17 Dessin reprsentative Scie Bosch

Loscillation transversale de la lame est rglable grce au bouton avec quatre positions, danslesquels le change de lamplitude du mouvement partir de zro dplacement transversale. Cesystme permet de sadapter mieux la coupure des diffrents matriaux, de limiter son usureen vitant la coupure de matriaux au retour, et de favoriser lvacuation des copeaux.

Conception des pices

La machine se compose de plusieurs lments chaque avec une tache spcifique et essentiellepour le fonctionnement de la machine ; cependant pour la ralisation de ce projet sont prise encompte seulement les lments plus importants qui apporte de liaisons cinmatiques poursimplifier la simulation numrique et pour simplifier les nombre des pices raliser.

La liste de pices est la suivant :Engrenage

Hlicodale grandArbre denteHlicodale

Plaque contrepoidsavec bras

Couverclemtallique

Croisillon Axe Bti Plaque contrepoidsBielle Manivelle Support de lame Support de laxeRotule Lame

Tableau 4 Liste de pices scie gone

Chaque pice fut conue partir de diffrents composants de conception de produit du Catiaet quelques composants utiliss taient :

Rvolution Extrusion Poche Trou Multi section solide Coque

Chanfrein Rptition rectangulaire-circulaire


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Figure 18 Engrenage Hlicodal Figure 19 Bti

En outre certain pices constitues de plaque mtalliques plies ont t cr dans le moduleGenerative Sheet Metal Design (conception de lames mtalliques) de Catia, parce que dans cedernier et plus facile dimensionner ce type de pices et aditionallement sil existe lancessite des crer les plan de fabrication des pices cette module permet de un-plier les

picespour sapercevoir de dimensionnes initiales ncessaires du plaque mtallique

Figure 20 Plaque contrepoids avec bras Figure 21 Croisillon

Mcanisme de dplacement de la lame de coupure :Il est le plus important sous-systme de la machine parce quil permet accomplir la tche pourla machine a t cr, Pour concevoir bien les lments plus importants nous prenons encompte le fonctionnement rel de la machine, avec des supports graphiques pour faciliterlassemblage et la dduction de liaisons cinmatiques:

Figure 22 Photo dumcanisme principal 1

Figure 23 Photo dumcanisme principal 2


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Le schma cinmatique reprsente toutes les liaisons compris dans le mcanisme, en premierlieu il existe une liaison engrenage entre larbre dente hlicodale et lengrenage hlicodal,

aprs une liaison pivot entre lengrenage et la manivelle en mme temps connecte la bielleavec une liaison pivot perpendiculaire. La bielle est accroche avec le croisillon et cettedernire avec larbre avec une liaison pivot. Larbre se dplace dans son support d une

liaison cylindrique, le schma prend la supposition que le support de arbre est encastre au bti.Larbre dente et lengrenage possde une liaison pivot chacun avec le bti.

Figure 24 Schma liaison cinmatique 1 Figure 25 Schma de liaison cinmatique 2

Pour la simulation cinmatique il est pris la mme liaison que dans le schma cinmatiqueavec la liaisonpivot de larbre dente qui conduit le mcanisme.


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Contrepoids:

Comme le systme antrieur produise de changements de direction et magnitude des vecteursforces, les vibrations dans la machine sont invitables, nanmoins une mesure de prcautionamorti cette effet et rduit les vibrations alatoires. Le sous-systme compris deux plaquesmtalliques accroches lengrenage hlicodal plus grand et il effectue un mouvementvertical au cours de la rotation de lengrenage.

Les liaisons mcaniques sont moins nombreux mais plus complexes parce quil y a uneliaison de contact glissant entre lengrenage et les deux plaques mtalliques, aussi il existecette mme liaison entre lengrenage hlicodal petit et les plaques pour rduire les dgres de

liberts restantes et garantir le dplacement verticales de plaques.

Figure 26 Modle numriquemcanisme principal 1

Figure 27 Modle numriquemcanisme principal 2

Figure 28 Photo mcanisme decontrepoids 1

Figure 29 Photo mcanisme decontrepoids 2


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Figure 30 Schma cinmatique contrepoids Tableau 6 lments mcanisme contrepoids

Pour la simulation cinmatique cause de glissement la solution le plus simple pouraccomplir le mouvement rel, il est de dplacer le centre du cercle hors daxede lengrenagedans la ligne daxe central de lovale de la plaque et avec la mme procdure pour le centre delengrenage petit avec laxe central de lautre ovale de la plaque.

Bras du dgre de libert:

Un plaque qui tourne autour dun point fixe dans le bti et qui se dplace grce lengrenagegrand, il contrle le mouvement dans lautre plan de la lame de la scie, puis quil pousse sur la

plaque accroche au support de laxe et le fait se dplacer perpendiculairement au axe central

de la scie, ce qui produit un mouvement orbital de la scie.

Figure 31 Modle numrique

mcanisme contrepoids


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Le diagramme cinmatique est simple, il est compose de 4 lments et dune liaison desurface glissant entre la plaque et lengrenage hlicodal et une liaison pivot de la plaque avecle bti.

Figure 34 Schma cinmatique mcanisme bras Tableau 7 Elments mcanisme bras

Pour la simulation cinmatique cause de glissement la solution le plus simple pouraccomplir le mouvement rel, il est de dplacer le centre du cercle hors daxede lengrenagedans la ligne daxe central de lovale du bras au mme temps quon dfinit une liaison pivot

avec le bti.

Figure 32 Photo mcanisme de bras 1 Figure 33 Photo mcanisme de bras 2


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Assamblage finale:

Aprs avoir bien defini et reussir la simulation de chacun de ses sous-systemes on procede atout remmettre dans une seule systme et demarrer la simulation pour obtenir le mouvementreel de la machine.

Figure 38 Modle numrique mcanisme scie complet 2

Figure 35 Modle numriquemcanisme bras 1

Figure 36 Modle numriquemcanisme bras 2

Figure 37 Modle numriquemcanisme scie complet 1


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CONCLUSIONS

Le projet nous a permis de comprendre les fonctionnes et outils du logiciel Catia, a fin depouvoir lutiliser avec expertisse et dune facon courant dans le cas de notre projetprofesionelle comme des ingenieurs. Aussi il avait permis de mieux comprendre quels sont lesdimmensions et la methode pour le mesure plus importants, pour faire la conception des

pieces fabriques.

En outre le projet a renforc les connaissances des dynamique classique comme les liaisonscinematiques, parce quil tait ncessaire pour sapercevoir du fonctionnement de chaque

machine et ensuite rpresenter cette comportement de la manire le plus approxime souslapplicative de simulation cinematique de Catia (DMU Kinematics).

De plus le projet a apport une opportunite de acquerir et plasmer les connaissances de la

langue francaise pour ainsi pouvoir lameliorer dune facon crite et aussi connaitre laprocedure et les consignees necessaires pour rediger un projet.

Finalement le projet nous avait enseigne limportance du plannning des objeticcfs et dun

calendier des travaux, pour sorganizer et accomplir le projet avec les specifications demandes

et dans un temps concret. A cause de navoir pas fait cetype de planeation, le projet fut donndehors la date limite et avec quelques points a ameliorer.


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BIBLIOGRAPHIE

CATIA-V5-Tutorials-Mechanism-Design-and-Animation-Release-16 ISO 3952-1 Kinematic diagramsGraphic symbols Supports des travaux pratiques de bureau dtude (INSA Rouen) Support des travaux pratiques de conception assiste par ordinateur (INSA Rouen) Supports des travaux pratiques de conception surfacique et applications la fabrication

(INSA Rouen) http://www.rincad.es/viewtopic.php?f=5&t=2364 http://www.technologyevaluation.com/es/software/simulacion-catia-modelado-

tutorial-pdf.html http://xantia.voila.net/refection_pompe_hydraulique.htm

http://eduscol.education.fr/sti/ressources_techniques/pompe-xantia

http://joho.p.free.fr/EC/THEMES/POMPES/POMPE%20A%20DEBIT%20FIXE.pdf
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