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Centre National de l'Évaluation et des Examens Examen National du Brevet de Tec

Centre National de l'Évaluation et des Examens Examen National du Brevet de Technicien Supérieur Session 2020 - Sujet - Page 1 25 Filière : Maintenance Industrielle -MI- Durée : 6h Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Coefficient : 15 1.Mise en situation Les manèges individuels sont de plus en plus présents dans divers lieux d’exposition tels que supermarchés, grands magasins, fêtes diverses… De part leur taille réduite et leur facilité de mise en œuvre (une prise de courant suffit à leur mise en fonctionnement), ils permettent d’amuser, en toute sécurité, les enfants de 2 à 12 ans. Le motif du manège est interchangeable, cela peut être une voiture comme ci-contre, un animal, un avion…etc . Ces motifs sont fixés sur un ensemble mécanique permettant de les mettre en mouvement. 2.Diagramme des interacteurs du manège Fonction principale : FP1 : Divertir un enfant au moyen d’un tour de manège Fonctions contraintes : FC1 : S’adapter au lieu d’exposition FC2 : …………………………………………………………….. FC3 : Assurer le confort d’utilisation aux enfants de 2 à 12 ans FC4 : …………………………………………………………….. FP1 FC2 FC1 FC3 Enfant Normes réglementations MANEGE INDIVIDUEL Energie électrique FC4 DT1 Activité de loisirs Lieux d’exposition Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 2 25 3.Perspective globale du système 3.1. Vue extérieure avec dimensions du manège 3.2. Perspective de l’ensemble mécanique entraînant le motif par rapport au sol Le système étudié permet de mouvoir le motif dans un mouvement particulier par rapport à l’ensemble châssis inférieur. Un moteur fournit la puissance nécessaire, un ensemble poulies-courroies adapte cette dernière afin qu’un système manivelles + bielle permette d’obtenir le mouvement désiré. Nota : Le motif, ici une voiture, a été enlevé de l’ensemble châssis supérieur Dans notre étude, nous nous intéresserons à la partie ensemble mécanique du système, masquée par le carter fixe sous le motif. DT2 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 3 25 4.FAST partiel de la fonction FP1 FT3 Maintenir le manège en position stable sur le sol FT31 Eviter le basculement du manège FT32 Isoler les vibrations dues au fonctionnement FT33 Régler le niveau du manège par rapport au sol Quatre pieds Pieds réglables (non représentés) « Silentbloc » Solutions constructives FP1 : Divertir un enfant au moyen d’un tour de manège FT1 Lier complètement le motif au châssis supérieur FT2 Faire réaliser un mouvement plan au châssis supérieur A FT21 Transformer l’énergie électrique en énergie mécanique FT22 Adapter la puissance moteur FT23 Transformer le mouvement de rotation en mvt plan B D C DT3 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 4 25 5.Système de transformation de mouvement Sur le dessin ci-dessous, seule la partie permettant de transformer le mouvement est représentée. Cette transformation du mouvement est réalisée par un système « ensemble manivelles + bielle ». Nota : Le système est représenté avec les manivelles 13 -14 horizontales ( = 0°).  est l’angle formé entre la direction de l’axe et les manivelles 13 –14. Dans le document DT5, vous retrouverez une vue en coupe de l’axe poulie 3 lorsque les manivelles 13-14 sont verticales ( = 90°). Cette position verticale des manivelles est décrite sur la perspective document DT6. x DT4 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 5 25 6.Coupe partielle axe poulie 3 (manivelles 13-14 verticales  = 90°) DT5 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 6 25 7.Coupe partielle C-C de l’articulation de la bielle 4 avec le châssis supérieur 2. 8.Perspective éclatée de l’assemblage « ensemble manivelle » (3,14,6) 3 14 6 DT6 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 7 25 9.Système de transmission du mouvement Sur le dessin ci-dessous, seule la partie permettant de transmettre le mouvement est représentée. Cette transmission du mouvement est réalisée par un système « poulies-courroies ». Caractéristiques de la chaîne de transmission Nota : Les diamètres indiqués sous le schéma sont les diamètres primitifs des poulies Moteur 34 Axe poulies 3 Manivelle Poulies 40 / 3 Poulies 36 / 38 Poulies 33 / 42 a = 0.94 D33 = 45 mm D42 = 240 mm b = 0.94 D36 = 60 mm D38 = 240 mm c = 0.91 D40 = 60 mm D3 = 110 mm Pm Ps N34 = 1500 tr.min-1 P34 = 265 watts NS = ? tr.min-1 PS = ? watts 38 35 36 34 33 32 42 3 39 40 37 41 Nota : Le système est représenté avec les manivelles 13 -14 verticales ( = 90°). 14 13 DT7 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 8 25 10.Nomenclature du système complet N° Nb Désignation N° Nb Désignation 1 1 Châssis inférieur 23a,b 2 Entretoise 2 1 Châssis supérieur 24a,b 2 Vis H M10 3 1 Axe poulie 25a,b 2 Ecrou M10 4 1 Bielle 26 3 Boulon M8 5 6 Roulement à billes 27 1 Motif 6 1 Axe manivelle 28 1 Double croix 7 1 Axe manivelle 29 8 Ecrou M8 8 2 Rondelle plate large 30 4 Silentbloc 9 2 Rondelle d’appui 31 1 Châssis inférieur sol 10 2 Vis CHC M8 32 1 Courroie trapézoïdale 11 2 Roulement à billes 33 1 Poulie  45mm 12 2 Vis HC M10 d’appui 34 1 Moteur électrique 13 1 Manivelle 35 1 Axe 1 14 1 Manivelle 36 1 Poulie  60mm 15 4 Vis HC M10 à bout conique 37 1 Courroie trapézoïdale 16 6 Palier 38 1 Poulie  240mm 17 12 Rondelle plate large 39 2 Courroie trapézoïdale 18 12 Vis H M10 40 2 Poulie  60mm 19 12 Ecrou frein M10 41 1 Axe 2 20 2 Rotule radiale autolubrifiante 42 1 Poulie  240mm 21 2 Anneau élastique 22a,b 2 Axe entretoise DT8 Sujet de l’Examen National du Brevet de Technicien Supérieur - Session 2020 - Filière : Maintenance Industrielle -MI- Épreuve : Analyse Fonctionnelle et Structurelle des Mécanismes Page 9 25 1.Analyse fonctionnelle du système Q.1.1 : Compléter les fonctions FC2 et FC4 ? Q.1.2 : Compléter les solutions constructives A,B,C,et D ? 2.Etude de la fonction FT23 : transformer un mouvement de rotation en mouvement plan 2.1. Modélisation du mécanisme Pour alléger la notation, toutes les pièces en liaison encastrement seront désignées par le repère de la pièce principale du bloc cinématique (exemple : « 1 » désignera toutes les pièces encastrées sur le châssis inférieur 1) Q.2.1.1 : les quatre pièces principales vous étant fournies, à partir des documents techniques mis à votre disposition, compléter les classes d’équivalence (Ne s’occuper que des pièces 1 à 25). Les éléments roulants et rotulants seront classés dans les pièces particulières. Q.2.1.2 : Compléter le graphe des liaisons, en définissant complètement les liaisons. Q 2.1.3 : Après avoir placé votre repère, réaliser le schéma cinématique du système de transformation du mouvement. 2.2. Etude du mouvement Le but de cette étude est de déterminer le mouvement de l’enfant par rapport au sol. Q.2.2.1 : Définir le mouvement de l’axe poulie 3 par rapport au châssis inférieur 1, puis tracer la trajectoire du point B, TB3/1 Q.2.2.2 : Définir le mouvement de la bielle 4 par rapport au châssis inférieur 1, puis tracer la trajectoire du point C, TC4/1 Le point C est le centre de la liaison entre 2 et 4. Q.2.2.3 : En supposant que l’enfant est immobile par rapport au motif, quelle est la nature du mouvement de l’ensemble (châssis supérieur 2 + voiture + enfant) par rapport au châssis inférieur 1 ? Le système tourne dans le sens trigonométrique (inverse sens horaire) et la position de départ du mouvement est celle donnée sur le document DR2 (manivelles horizontales). Afin de trouver la nouvelle position du point E pour un débattement angulaire  = 225° de l’axe poulie 3 par rapport au châssis inférieur 1, tracer la nouvelle position de la construction BCHE donnée sur le document DR2. (Le segment [BC] est prolongé jusqu’à un point H tel que [BH] perpendiculaire à [EH].) 2.3. Vérification de la fonction contrainte FC3 : Assurer le confort d’utilisation : Vérification de la vitesse maximale Le but de cette étude est de déterminer si la contrainte de vitesse maximale ne dépasse pas la valeur de confort imposée par le cahier des charges uploads/Industriel/ sujet-afs-2020-principal.pdf