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Centre National Pédagogique Génie Mécanique 4ème année de l’enseignement second

Centre National Pédagogique Génie Mécanique 4ème année de l’enseignement secondaire Sciences Techniques TECHNOLOGIE REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’EDUCATION ET DE LA FORMATION Manuel de cours Les auteurs Les évaluateurs SALHI Mohamed Zouhaïer Inspecteur principal des collèges et des lycées SLITI Ridha Inspecteur principal des collèges et des lycées BEN ACHOUR Nabil Professeur principal BAKINI Noomen Professeur principal NAÏFAR Noureddine Inspecteur des collèges et des lycées KHOUAJA Ali Inspecteur principal des collèges et des lycées DOGUI Abdelwaheb Professeur Universitaire BEN HAMADOU Abdellatif Inspecteur principal des collèges et des lycées 2 © Tous droits réservés au CNP Remerciements Les auteurs adressent tous leurs remerciements à : – Monsieur le ministre de l’éducation et de la formation – La direction générale des programmes, pour nous avoir donné la responsabilité et l’honneur d’élaborer ce manuel. – Les évaluateurs, pour leur coopération constructive. – Les inspecteurs et les professeurs qui voudront bien nous faire part de leurs remarques en vue d’apporter une amélioration à la deuxième édition. – L’équipe technique de la direction de l’édition du CNP, pour leurs contributions dans la mise en œuvre de ce manuel. 3 Ce manuel est réservé à l'enseignement du génie mécanique en 4ème année secondaire section Sciences Techniques. Il est destiné à la fois aux apprenants et aux enseignants et a l'avantage de: -Proposer à l'apprenant la possibilité de s'exercer en autonomie, de dévelop- per ses acquis et de les mobiliser judicieusement dans d'autres situations. -Permettre à l'enseignant d'assurer un enseignement centré sur les systèmes techniques et favorisant la manipulation, l'expérimentation, la constatation, l'analyse et la synthèse. Les systèmes techniques et les sous systèmes utilisés, soit pour développer les connaissances relatives à chaque leçon, soit pour réaliser les différentes activi- tés visant à les consolider ou les évaluer sont choisis en majorité parmi ceux qui existent dans les laboratoires de génie mécanique. Ils forment ainsi de véri- tables objets sur lesquels, les apprenants exercent les actions utiles pour construire leurs propres savoirs. Le plan de ce manuel respecte la conception du programme officiel et traite les trois parties qu'il comporte : Partie A : Analyse fonctionnelle ; Partie B : Analyse structurelle ; Partie C : Analyse comportementale. Concernant l'organisation des leçons, nous avons conservé volontairement celle du manuel de 3ème année, non seulement pour assurer la continuité entre les deux niveaux mais aussi pour garantir une utilisation facile et efficace de ce manuel. Les auteurs souhaitent que cet ouvrage répond à la fois aux attentes des enseignants et aux besoins des élèves. Enfin, nous serons très attentifs aux critiques et aux suggestions de celles et ceux qui utiliseront ce manuel. Les auteurs 4 Bibliographie page 312 Sommaire page 5 Organisation du manuel Titre Objectifs visés Connaissances nouvelles Rappel Développement de connaissances Synthèse Evaluation Consolidation des connaissances Savoir plus Organisation d’une leçon Ce manuel qui répond aux exigences didactiques et pédagogique du pro- gramme officiel de l'enseignement du génie mécanique en 4ème année secondaire section sciences techniques, est destiné à être utilisé comme un : Recueil des connaissances définies par le programme; Document ressource pour la conduite des activités pratiques; Outil personnel d’appropriation, de consolidation et d’évaluation de connaissances. 3 parties, 6 chapitres, 13 leçons Partie A : Analyse fonctionnelle un chapitre une leçon Partie B : Analyse structurelle trois chapitres huit leçons Partie C : Analyse comportementale deux chapitres quatre leçons 5 Sommaire Avant propos 3 Présentation du manuel 4 Sommaire 5 PARTIE A : ANALYSE FONCTIONNELLE Chapitre 1 Analyse fonctionnelle interne d’un produit Leçon 1 - Organisation fonctionnelle d’un produit 9 PARTIE B : ANALYSE STRUCTURELLE Chapitre 2 Définition des éléments d’un produit Leçon 1 - Lecture d’un dessin d’ensemble 28 Leçon 2 - Cotation fonctionnelle 47 Leçon 3 - Représentation d’un produit fini 63 Chapitre 3 Les liaisons mécaniques Leçon 1 - La fonction assemblage : Les assemblages démontables 85 Leçon 2 - La fonction guidage en rotation: Guidage en rotation par roulements 109 Chapitre 4 Fonction transmission de mouvement Leçon 1 - Transmission sans transformation de mouvement sans modification de vitesse angulaire: 147 Accouplements Embrayages Limiteurs de couple Freins 6 Leçon 2 - Transmission sans transformation de mouvement avec modification de la vitesse angulaire: 202 Engrenage cylindrique à denture droite Engrenage cylindrique à denture hélicoïdale Engrenage conique Roue et vis sans fin Leçon 3 -Transmission avec transformation de mouvement: 237 Système vis écrou Excentrique Bielle manivelle Came Pignon et crémaillère PARTIE C : ANALYSE COMPORTEMENTALE Chapitre 5 Comportement d’un solide déformable Leçon 1 - Flexion plane simple 274 Leçon 2 - Torsion simple 294 Chapitre 6 Obtention des pièces Leçon 1 - Réalisation des surfaces élémentaires sur un micro-tour 306 Leçon 2 - Réalisation des surfaces élémentaires sur une micro-fraiseuse 309 Bibliographie 312 8 CHAPITRE 1 ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE D'UN PRODUIT A1.1 Décomposer un produit en chaînes fonctionnelles. A1.2 Identifier et ordonner les fonctions techniques qui contribuent à la satisfaction des fonctions d'usage A1.3 Identifier les éléments assurant une fonction technique O B J E C T I F S - Chaînes fonctionnelles. - Fonctions techniques - Diagramme de décomposition fonctionnelle (F.A.S.T.) CONNAISSANCES NOUVELLES Leçon 1 : Organisation Fonctionnelle D’un Produit 9 2- L'analyse fonctionnelle externe d’un produit L'analyse fonctionnelle externe consiste à analyser le besoin auquel devra répondre le produit, les fonctions de service qu'il devra remplir, les contraintes aux- quelles il sera soumis et à caractériser ces fonctions et ces contraintes. C'est la base de l'élaboration du Cahier des Charges Fonctionnel. 1 Analyse du besoin 2 Etude de la faisabilité 3 Conception 4 Définition 5 Industrialisation 6 Homologation 7 Production 8 Commercialisation 9 Utilisation du produit 10 Elimination du produit Informations technico-commerciales Matière d'œuvre réutilisable Matière d'œuvre C.d.C.F Dossier d'avant projet - Dossier industriel - Postes et outillages Dossier de qualification - Dossier de suivi - Déchets Dossier projet 1- Cycle de vie d'un produit 10 Un produit peut être considéré comme le support matériel d’un certain nombre de fonctions techniques. L’analyse fonctionnelle interne d’un produit dégage chaque fonction technique per- mettant d’assurer les fonctions de service et permet la matérialisation des concepts de solutions techniques.C’est le point de vue du concepteur. Ce type d’analyse consiste à rechercher les fonctions techniques, les solutions opti- males et les composants qui doivent satisfaire une fonction de service. 1- L'analyse fonctionnelle interne d'un produit 2- La démarche Pour aboutir au dossier «avant-projet» à partir du C.d.C.F.d'un produit, il faut pas- ser par l’étape (ou l’activité) concevoir du diagramme des activités décrivant le cycle de vie d'un produit.Celle-ci se décompose et se structure selon les phases suivantes: 3- Rechercher des idées et des solutions : Cette phase importante fait appel aux outils de créativité ; elle a pour objectif de recenser le maximum de solutions possibles. Sachant que le problème est globalement complexe d'une part, et que le produit est conçu pour assurer des services à l'utilisateur, il est de loin préférable de raisonner fonction par fonction, c'est-à-dire : Rechercher le maximum de solutions possibles permettant de satisfaire chacune des fonctions de service ; Ne figer aucune solution avant d’analyser toutes les fonctions ; Combiner toutes les solutions. Concevoir Rechercher des idées et des solutions Etudier les (ou la) solutions Evaluer les (ou la) solutions Besoin exprimé (CdCF) Solutions antérieures Dossier avant-projet 11 4- Recherche des solutions pour chaque fonction : Pour rechercher le maximum de solutions : Il est nécessaire de procéder à une recherche progressive et descendante des fonctions techniques à partir de chacune des fonctions de service. L'outil permettant de réaliser de visualiser cet enchaînement s'appelle le F.A.S.T. signifiant : Function Analysis System Technic, que l'on peut traduire par : Technique d'Analyse Fonctionnelle et Systématique Le modèle F.A.S.T. se présente sous forme d'un arbre fonctionnel établi à partir de la fonction globale ou d'une fonction de service, en répondant aux questions : Pourquoi ? Cette fonction doit-elle être assurée ? Comment ? Quand ? NB : Dans tout ce qui suit on se limitera à l’étude de la tâche «rechercher des solutions pour chaque fonction». Fonction Comment ? Quand ? Quand ? Pourquoi ? Rechercher des idées et des solutions Rechercher des solutions pour chaque fonction Combiner les solutions Sélectionner les solutions Besoin exprimé (CdCF) Solutions antérieures Propositions de solutions 12 Pourquoi ? Cette question concerne la fonction précédente, la réponse commence par "pour ". Quand ? Cette question s'applique à une ou des fonctions situées au même niveau. La réponse commence par "si simultanément ". Comment ? Cette question s'adresse à la fonction suivante, la réponse commence par "en". Les réponses à ces questions permettent de décomposer en plusieurs niveaux la fonction étudiée. Le dernier niveau fait apparaître des fonctions élémentaires aux- quelles on associe des solutions techniques. Chaîne fonctionnelle La phase de recherche des solutions relatives aux fonctions de service (en utilisant l’outil F.A.S.T.) conduit à plusieurs cheminements ou «chaînes fonctionnelles». La comparaison et l’évaluation de ces chaînes fonctionnelles conduit à identifier la chaîne la mieux adaptée dite «Chaîne fonctionnelle optimale». FT21 FT32 FT22 FT31 FT211 FT321 FT311 FT213 FT212 FT11 FT1 FT2 FT3 Fonction de service Chaîne fonctionnelle optimale ET uploads/Management/ cours-4-s-technologique-tunisie.pdf