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1.1 REFERENCE AU MODULE Module 1 : modélisation cinématique des mécanismes 1.2

1.1 REFERENCE AU MODULE Module 1 : modélisation cinématique des mécanismes 1.2 REFERENCE AU PROGRAMME D1 : schématisation Schémas mécaniques : cinématique et technologique 1.3 OBJECTIF PEDAGOGIQUE A partir d’un mécanisme réel, l’élève est capable de: - Produire son schéma cinématique - Expliquer des assemblages par des schémas technologiques 1.4 SITUATION PEDAGOGIQUE 1.4.1 PRÉREQUIS Liaisons élémentaires, notions de schéma cinématique et technologique 1.4.2 NATURE DU TP Acquisition de connaissances Approfondissement de connaissances  1.4.3 MATÉRIEL MIS EN OEUVRE - DOCUMENTS A UTILISER - Un mini compresseur démonté - Un poste informatique avec la simulation du compresseur dans le répertoire « Tp mécanique\TP mini compresseur ». - le présent énoncé de TP. - Un pied à coulisse 1.4.4 CONDITIONS DE RÉALISATION 2h individuellement. 1.5 RESULTATS ET PRODUCTION ATTENDUS Il s'agit pour les élèves de définir des classes d’équivalence, des liaisons, puis d’établir une grphe des liaisons et un schéma cinématique, et enfin calculer un débit. TP 369718847.doc Dossier Technique Page 1 sur 3 1.6 PROBLEMATIQUE Comprendre le fonctionnement d’un mini compresseur pour déterminer les grandeurs nécessaires au calcul de son débit afin de vérifier l’affirmation du constructeur. TP 369718847.doc Dossier Technique Page 2 sur 3  Vous disposez d’un compresseur démonté, du dessin d’ensemble de ce compresseur et de l’éclaté, avec la nomenclature. Par ailleurs, sur le poste informatique désigné par votre professeur, vous disposez de la simulation du fonctionnement du compresseur. Expliquez le principe de fonctionnement du compresseur en quelques lignes : Le compresseur est constitué d’un moteur électrique qui permet la mise en rotation d’une bielle qui va transformer cette rotation en un mouvement de translation du piston, contenu dans un cylindre d’air, afin de compresser l’air qui sortira des clapets. Pour expliquer ce principe, nous allons schématiser le fonctionnement du compresseur, c’est le schéma cinématique. Les étapes ci-dessous vont vous y aider. étape 1. Pour cela, nous allons simplifier le mécanisme en regroupant toutes les pièces fixées les unes avec les autres, c’est-à-dire les pièces sans mobilité les unes par rapport aux autres ; exemple : le corps 23, le support moteur 1, le moteur 18…. (liste non exhaustive). Ces groupes se nomment classes d’équivalence ou encore groupes cinématiques  Ce mécanisme comporte 5 groupes ; identifiez les en les coloriant avec des couleurs distinctes sur la vue de face du dessin d’ensemble. Nous supposons ici que les clapets sont solidaires de la culasse. Pour justifier la constitution des classes d’équivalence, il faut parfois justifier de la technique d’assemblage des composant ; dans ce cas, un schéma technologique est souvent plus efficace qu’un long texte. Exemple sur l’assemblage culasse/cylindre/support moteur :  A vous d’expliquer par un schéma technologique simple, une légende et une explication sommaire l’assemblage moteur/support moteur : TP 369718847.doc Dossier Technique Page 3 sur 3 Culasse 11 Cylindre 6 Vis 22 Support moteur 1 Explication sommaire : Le cylindre 6 est positionné sur des épaulements de la culasse et du support moteur, et est maintenu par serrage grâce aux 3 vis 22. Moteur 18 Support moteur Explication sommaire : Le moteur 18 est positionné sur le support moteur 1, et est maintenu par un encastrement demi-fermé. étape 2. Chaque groupe est en contact avec un ou plusieurs autres groupes ; ces contacts définissent les liaisons. Nommons les groupes : corps, arbre moteur, vilebrequin, bielle, piston. Par exemple : Contact piston/corps De la même manière, étudiez le contact bielle/vilebrequin et vilebrequin/corps ;  contact bielle/vilebrequin  contact vilebrequin/corps TP 369718847.doc Dossier Technique Page 4 sur 3 Surface cylindrique de contact Mouvements possibles : Translation suivant y Rotation suivant y Liaison pivot glissant d’axe y symbole Mouvements possibles : Translation suivant x Rotation suivant x Liaison pivot glissant d’axe x symbole x y Mouvements possibles : Rotation suivant x Liaison pivot d’axe x symbole x y Coloriez les surfaces de contact entre groupes sur les extraits de dessin x y corps piston vilebrequin bielle corps vilebrequin Une étude équivalente donne : Liaison arbre moteur/corps : pivot d’axe x Liaison arbre moteur/vilebrequin : engrenage cylindrique droit Liaison bielle/piston : pivot d’axe x étape 3. Bilan des liaisons ou graphe des liaisons Cette étape consiste juste à résumer le début d’étude sur un graphe où chaque classe d’équivalence est une bulle et chaque liaison une ligne entre deux bulles.  Complétez le graphe des liaisons étape 4. Schéma cinématique Le schéma cinématique regroupe sur un même schéma tous les symboles des liaisons du mécanisme, positionnée de la même manière que dans le mécanisme.  La plupart des liaisons ont été dessinée, à vous de compléter celle qui manque  Sur le schéma cinématique, coloriez chaque classe d’équivalence avec la couleur utilisée à l’étape 1. TP 369718847.doc Dossier Technique Page 5 sur 3 Arbre moteur bielle piston vilebrequin corps Pivot axe x Engrenage cylindrique y x piston Représentation d’un engrenage Pivot axe x Liaison pivot glissant d’axe y Liaison pivot glissant d’axe x Pivot axe x Pignon moteur Bielle Vilebrequin Cylindrée Point mort haut Point mort bas  Le débit maximal du compresseur est le volume d’air expulsé par le compresseur par unité de temps, généralement en l/min. Des tests sur le compresseur montrent qu’à débit maxi, le vilebrequin tourne à 2000tr/min.  Le volume d’air expulsé à chaque aller-retour du piston se nomme la cylindrée ; sur le schéma cinématique de la page précédente, le piston est dessiné en position haute nommée aussi point mort haut. Dessinez le piston au crayon dans sa position point mort bas et coloriez le volume représentant la cylindrée du compresseur. Pour le volume balayé, vous pouvez vous aider de SolidWorks.  Tracez et nommez les dimensions nécessaires au calcul de la cylindrée ; appelez votre professeur pour confirmation.  A l’aide du pied à coulisse, ou de l’outil cotation sur SolidWorks (appelez votre professeur pour une démonstration) déterminez les dimensions nécessaires au calcul de la cylindrée et effectuez ce calcul  Avec la valeur de la cylindrée et la vitesse de rotation du vilebrequin, calculez le débit maxi du compresseur : 1 tour (1 aller/retour du piston) = 6.2x10E-3 L 2000 tours = 12.4 L  Le constructeur annonce un débit maxi de 12 l/min, qu’en pensez-vous ? Le constructeur annonce un débit plus faible ; il a certainement simplifié le débit. TP 369718847.doc Dossier Technique Page 6 sur 3 Cylindrée = 6.2 cm3 = 6.2x10E(-3) litres Débit maxi = 12.4 litre/min Calcul : 6.2x10E-3 x 2000  TP 369718847.doc Dossier Technique Page 7 sur 3 y x 23a  TP 369718847.doc Dossier Technique Page 8 sur 3  TP 369718847.doc Dossier Technique Page 9 sur 3 24 1 Axe de piston E295 23b 1 Capot de protection Pa6 23a 1 Capot de protection Pa6 22 3 Vis CBs M4-50 4.8 20 1 Coussinet 8 CuZn35Mn2 19 1 Coussinet5 CuZn35Mn2 18 1 Moteur à courant continu 12V, 20.00tr/min à vide 17 1 Pignon moteur Z=12, m=0,6 15 1 Anneau élastique 8 C60 12 2 Clapets 11 1 Culasse 10 1 Bielle 9 1 Roue dentée Z=61, m=0,6 8 1 Joint de piston 7 1 Bague pour joint de piston 6 1 Cylindre 5 1 piston 4 1 Maneton 3 1 Masse excentrée 2 1 Axe de vilebrequin 1 1 Support moteur AlSi10Mg Rep. Nbre Désignation Matériau uploads/s3/ modelisation-compresseur-12v 1 .pdf