Leçons de niveau 12

Mécanique pour l'enseignement technique industriel/Exercices/Caractériser le mouvement

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Caractériser le mouvement
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Exercices no4
Leçon : Mécanique pour l'enseignement technique industriel
Chapitre du cours : Mouvements et trajectoires

Ces exercices sont de niveau 12.

Exo préc. :Analyse fonctionnelle et structurelle
Exo suiv. :Mouvements de translation rectiligne
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Mécanique pour l'enseignement technique industriel/Exercices/Caractériser le mouvement
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Enregistrement de mouvements[modifier | modifier le wikicode]

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Annale de sujet d'examen
Cet exercice est tombé au Bac pro MMICP en 2004.
Enregistrement de trois mouvements

Lors d'une étude des mouvements, on relève les enregistrements présentés ci-contre.

  1. Dans quel(s) enregistrement(s) y-a-t-il une variation de la vitesse ? Justifier la réponse.
  2. Associer à chacun des enregistrements deux qualificatifs choisis parmi :
    • « rectiligne » ;
    • « circulaire » ;
    • « uniforme » ;
    • « varié ».

Préhenseur de support de culasse[modifier | modifier le wikicode]

Mise en situation[modifier | modifier le wikicode]

Voir le dossier de travail Préhenseur de support de culasse

Le préhenseur sert à saisir le support sur lequel est fixé la culasse ; cela permet de manutentionner la culasse entre les différents postes d'usinage sans l'abimer.

Présentation du système[modifier | modifier le wikicode]

Le préhenseur est composé de deux pinces pouvant coulisser par rapport à un châssis : une pince avec deux doigts de préhension, une pince avec un seul doigt. L'ouverture symétrique des pinces est commandée par deux biellettes reliées à un vérin pneumatique.

Cliquer sur les images ci-dessous pour les agrandir.

On a donc de six sous-ensembles rigides (classes d'équivalence) :

  • CE1 : châssis ;
  • CE2 : piston du vérin et noix ;
  • CE3a et CE3b : biellettes ;
  • CE4 : pince à deux doigts ;
  • CE5 : pince à un doigt.

But de l'étude[modifier | modifier le wikicode]

Vue de dessus de l'adaptateur en position fermée ; cliquer sur l'image pour agrandir

L'étude proposée permet d'appréhender le fonctionnement du préhenseur, de vérifier que le vérin permettra l'ouverture des pinces afin de dégager l'adaptateur avec ses nouvelles dimensions. L'étude cinématique évalue si les courses d'ouverture des pinces permettent de libérer l'adaptateur et de réduire la course de l'actionneur.

Hypothèses pour l'étude[modifier | modifier le wikicode]

  • On suppose que toutes les liaisons sont parfaites (frottement entre les pièces négligé) ;
  • tous les déplacements des pièces ou ensembles se font dans le plan (O, x, y ) ;
  • le poids des pièces est négligeable devant les autres efforts ;
  • toutes les actions se situent dans le plan (O, x, y ).

Questions[modifier | modifier le wikicode]

Préhenseur ; cliquer pour agrandir
Nomenclature
25 1 Tige vérin Joucomatic K 63 D 80 M
24 1 Ensemble mécanosoudé 1 doigt
20 2 Biellette EN-AW 2018
7 1 Ensemble mécanosoudé 2 doigts
Rep. Nb Désignation Matière Observations
Question 1

Compléter le tableau des mouvements ci-dessous. Tracer les trajectoires des points A, B, C, D, E et F sur la figure ci-contre, et préciser leurs caractéristiques dans le tableau ci-dessous.

Tableau des mouvements
Mouvements
entre classes
d'équivalence
Nature du mouvement
entre classes d'équivalence
Mvt22/CE1
Mvt20a/CE1
Mvt7/CE1
Tableau des trajectoires
Trajectoires
des points
Élément géométrique
associé à la trajectoire
(ligne rectiligne, arc de cercle, …)
TA∈22/CE1
TB∈20a/CE1
TD∈20a/CE1
TF∈7/CE1
Question 2
Vue de haut du système préhenseur/adaptateur

À l'aide de la figure ci-contre, calculer la course minimale x des pinces pour pouvoir libérer l'adaptateur.

Course x = mm
Question 3
Système à l'échelle ; téléchargez le fichier et imprimez-le à l'échelle réelle (feuille format A3) pour pouvoir faire le tracé

Lors de l'ouverture de la pince, les points F et G se déplacent de 18 mm.

Sur la figure ci-contre (à imprimer à pleine échelle) : Déterminer graphiquement la position des points A', F' et G' correspondant à la position des points A, F et G après l'ouverture maximale des pinces.

Mesurer sur le dessin la distance [AA'].

Déplacement mesuré pour la point A : mm

Convertir à l'aide de l'échelle la course du piston.

Course réelle du piston : c = mm

Solution[modifier | modifier le wikicode]

Moteur à quatre temps[modifier | modifier le wikicode]

Les quatre temps moteur — cliquer pour voir l'animation
Coupe d'un moteur à combustion interne (gauche) et schéma cinématique (droite)
Épure vierge pour le tracé de trajectoire (à reproduire ou à imprimer à l'échelle 1).

Les moteurs de voiture sont en général des moteurs à combustion interne, dits « à explosion » ou encore « quatre temps ». Le piston coulisse dans une culasse rep. 0. L'explosion d'un mélange essence/air (ou diesel/air) dans la culasse pousse le piston rep. 1 vers le bas ; l'effort est relayé par une bielle rep. 2 et entraîne un vilebrequin rep. 3, qui n'est au fond qu'une manivelle. Cela provoque la rotation de l'arbre moteur.

Les dimensions caractéristiques sont :

  • vilebrequin rep. 3 : bras de levier AB = 35 mm ;
  • bielle rep. 2 : longueur BC = 128 mm.
Questions
  1. Déterminer le type des mouvements Mvt1/0, Mvt2/0 et Mvt3/0.
  2. Indiquer les éléments géométriques (ligne rectiligne, arc de cercle, …) caractérisant les trajectoires suivantes des trajectoires TB∈3/0, TB∈2/0, TC∈1/0 et TC∈2/0.
  3. On travaille sur un demi-cycle, entre le moment où le piston est tout en haut et celui où le piston est tout en bas.
    1. Sur une épure à l'échelle 1 (format A4), tracer les trajectoires TB∈2/0 et TC∈2/0.
    2. Séparer le demi-cercle TB∈2/0 en 6 parts égales.
    3. Représenter les positions du point C correspondantes.

Notes[modifier | modifier le wikicode]