Cm ii exercices blocage palonnier sujet 2 2015 2016 construc

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Construction Mécanique II

Dispositif de Blocage par Palonnier

Le mécanisme suivant représente un dispositif de blocage par palonnier destiné à serrer des barres métalliques à section prismatique, afin de les découper par l'intermédiaire d'une tronçonneuse.

Schéma de Mise en Situation

Le schéma visuel est absent du texte, mais représente la configuration du dispositif.

Questions

1. Procédure de Serrage

Donner la procédure de serrage de la barre à découper.

2. Liaison entre (4) et (5)

Donner la liaison entre (4) et (5), et donner le nom de l'élément réalisant cette liaison.

3. Utilité de l'Articulation entre (2) et (5)

Préciser l'utilité de l'articulation entre (2) et (5). Peut-on la remplacer par une liaison encastrement ? Justifier.

4. Justification de la Rainure (Zone E sur pièce 4)

Justifier le choix de la rainure représentée dans la zone E sur la pièce 4.

5. Utilité de la Pièce (7)

Donner l'utilité de la pièce (7).

6. Schéma Cinématique

Établir le schéma cinématique de l'ensemble : établir les classes d'équivalences, donner le graphe des liaisons, donner le schéma cinématique minimal.

7. Cotation Fonctionnelle

La réponse à cette question est à compléter sur un document externe.

8. Signification des Tolérances Géométriques

Donner la signification des tolérances géométriques suivantes : Ø10 ±0.2 A // Ø0.2 B.

9. Travail Graphique

9.1. Dessin de la Pièce 1

Faire le dessin de la pièce 1 en : Vue de face en coupe B-B, Vue de droite, Vue de dessus.

9.2. Assemblage des Pièces 1 et 4

Faire l'assemblage des pièces 1 et 4 réalisé par la vis d'assemblage 5.

Nomenclature du Dispositif de Blocage

Rep.	Nb	Désignation	Matières	Observation
9	1	Pièce (?)	XC35	Acier étiré
8	1	Vis de manœuvre	A42
7	1	Écrou	A35
6	2	Axe	Acier étiré	Ø5
5	1	Chape	A35
4	1	Bride	XC45
3	1	Axe	Acier étiré	Ø10
2	1	Pièce N (?)
1	1	Palonnier	A42 Moulé

Présentation du Mécanisme du Vérin de Serrage

Le Besoin

Le vérin de serrage peut être utilisé pour différentes applications, notamment dans un système de blocage de pièces mécaniques destinées à être usinées.

Course maximale du piston : c = 10 mm.
Énergie d'alimentation : air comprimé (pression : p = 6 bars = 0,6 MPa).
Raccordement au réseau d'air comprimé par raccord normalisé.
Fixation sur un plan perpendiculaire à la direction de serrage.

Nomenclature du Vérin de Serrage

Rep.	Nb	Désignation
7	1	Circlips
6	1	Coussinet
5	1	Ressort
4	1	Joint
3	1	Chapeau
2	1	Piston
1	1	Corps

Objectif

Calculer, à partir des jeux nécessaires au bon fonctionnement, deux cotes tolérancées appartenant au corps (1), puis les reporter sur son dessin de définition.

Questionnaire sur le Vérin de Serrage

Question 1 : Justification des Cotes Conditions

Ja : Assure la course spécifiée dans le cahier des charges.

Jb : Autorise le montage du chapeau (3) et du circlips (7).

Jc : Assure un guidage suffisant du piston (2) dans le chapeau (3) et entre coussinet (6) et piston (2) en position rentrée. Permet l'évacuation des impuretés.

Jd : Évite la double portance du piston (2) sur le chapeau (3) et évite la détérioration du coussinet (6) par les chocs.

Question 2 : Chaîne de Cotes liée à Ja

a) Tracer la chaîne de cotes liée à Ja.

b) Écrire l'équation vectorielle exprimant Ja en fonction de a_i :
J_a = a₁ + a₂ + a₃ + a₇

c) Écrire les équations algébriques donnant J_{a max} et J_{a min} :
J_{a max} = a_{1 max} - a_{2 min} - a_{3 min} - a_{7 min}
J_{a min} = a_{1 min} - a_{2 max} - a_{3 max} - a_{7 max}

d) En consultant le Dossier Technique, retrouver les cotes a₂, a₃, a₇ tolérancées :
IT a₁ = 0,5 mm
a₂ = 9 ± 0,2 mm
a₃ = 4 ± 0,2 mm
a₇ = 2 ± 0,06 mm

e) Calculer a_{1 min}, a_{1 max}, J_{a max}, et en déduire l'IT de J_a :
a_{1 min} = 25,3 mm
a_{1 max} = 25,8 mm
J_{a min} = 10 mm
J_{a max} = 11,16 mm
IT J_a = 1,16 mm

Question 3 : Chaîne de Cotes liée à Jb

a) Tracer la chaîne de cotes liée à Jb.

b) Écrire l'équation vectorielle exprimant Jb.

c) Écrire les équations algébriques donnant J_{b max} et J_{b min} :
J_{b max} = b_{1 max} - a_{2 min} - a_{3 min} - a_{7 min}
J_{b min} = b_{1 min} - a_{2 max} - a_{3 max} - a_{7 max}

d) Calculer b_{1 min}, b_{1 max}, J_{b max}, et en déduire l'IT de J_b :
b_{1 min} = 6,4 mm
b_{1 max} = 6,8 mm
J_{b max} = 1,06 mm
IT J_b = 0,86 mm

Question 4 : Chaîne de Cotes liée à Jc

a) Tracer la chaîne de cotes liée à Jc.

b) Écrire l'équation vectorielle exprimant Jc :
J_c = c₇ + c₂ - c₃ - c₄

c) Écrire les équations algébriques donnant J_{c max} et J_{c min} :
J_{c max} = c_{7 max} + c_{2 max} - c_{3 min} - c_{4 min}
J_{c min} = c_{7 min} + c_{2 min} - c_{3 max} - c_{4 max}

d) Calculer c_{2 min}, c_{2 max}, J_{c max}, et en déduire l'IT de J_c :
c_{2 min} = 29,56 mm
c_{2 max} = 29,96 mm
J_{c max} = 1,86 mm
IT J_c = 1,36 mm

Question 5 : Chaîne de Cotes liée à Jd

a) Tracer la chaîne de cotes liée à Jd.

b) Écrire l'équation vectorielle exprimant Jd :
J_d = d₂ - d₃

c) Écrire les équations algébriques donnant J_{d max} et J_{d min} :
J_{d max} = d_{2 max} - d_{3 min}
J_{d min} = d_{2 min} - d_{3 max}

d) Calculer d_{3 min}, d_{3 max}, J_{d max}, et en déduire l'IT de J_d :
d_{3 max} = 3,5 mm
J_{d max} = 1 mm
IT J_d = 0,5 mm

Test N°2 : Capteur Pneumatique

1. Mise en Situation du Capteur Pneumatique

Présentation

Le capteur pneumatique, représenté sur le dessin d'ensemble DT01, est un composant pneumatique utilisé comme détecteur de fin de course d'un vérin simple effet (ou double effet). Ce matériel peut être installé sur différentes machines asservies pneumatiquement. C'est un élément de commande d'un circuit pneumatique.

Fonctionnement

Lorsque la tige du vérin est en fin de course (tige totalement sortie), son extrémité appuie sur le galet (05), bascule le levier (02) qui déplace le tiroir (06) vers le bas. Quand le tiroir est déplacé verticalement vers le bas (de y+ vers y-), l'air comprimé admis dans le capteur pneumatique passe de l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie, commandant la coupure de l'alimentation du vérin et provoquant ainsi la rentrée de la tige du vérin. Le capteur reprend alors sa position initiale (le tiroir (06) remonte).

2. Analyse Structurelle

2.1. Indiquer le Repère des Pièces sur la Perspective Éclatée

Cette tâche graphique est à réaliser sur le dessin d'ensemble DT01.

2.2. Étude des Liaisons Fixes (ou Encastrement)

Liaison fixe	Nature des surfaces de contact	Composant et/ou procédé de liaison	Démontabilité
01 - 09	Surface Plane	2 x [vis CHC + Écrou H + rondelle élastique]	Démontable
01 - 10	Surface cylindrique	Goupille cylindrique	Non démontable
02 - 03	Surface cylindrique + Plane	Rivetage	Non démontable

Question 6 : Cotation Tolérancée du Corps 1

Sachant que la cote nominale de a1 (calculée à la question 2) est de 25,5 mm, et que celle de b1 (calculée question 3) est de 6,4 mm. Coter le dessin de forme du corps 1 ci-dessous avec ces deux cotes tolérancées.

Dossier Technique : Tolérances

IT a1 = 0,5 mm
IT b1 = 0,4 mm
Jc = 0,5 mm
Jd = 0,5 mm
Cote 5 ±0,2
Cote 4 ±0,2
Cote h11 = 2 ±0,06

3. Schéma Cinématique du Capteur Pneumatique

Hypothèse : Le levier (02) est en position horizontale. La normale (perpendiculaire) en D au plan de contact entre le tiroir (06) et le levier (02) est verticale de direction Dy.

3.1. Identification des Classes d'Équivalence

Rappel : Une classe d'équivalence est constituée d'un ensemble de pièces n'ayant aucun mouvement entre elles (pièces en liaison fixe ou encastrement). Sont exclues : les pièces déformables (joints, ressorts) et les roulements.

a) Pièces à exclure de toutes classes d'équivalence : {07(x2) + 08}

b) Classe d'équivalence E1 (liée à la pièce 01) : {01 + 04 + 09 + 10 + 11(x2)}

c) Classe d'équivalence E2 (liée à la pièce 02) : {02 + 03(x2)}

d) Classe d'équivalence E3 : {05}

e) Classe d'équivalence E4 : {06}

3.2. Identification des Liaisons entre les Classes d'Équivalence

Repère de la liaison	Nature de la géométrie du contact	Translation suivant X	Translation suivant Y	Translation suivant Z	Rotation suivant X	Rotation suivant Y	Rotation suivant Z	Nom, centre, axe ou normale au plan de contact de la liaison
L12 (Entre E1 et E2)	Surface cylindrique d'axe Az + Surfaces planes de normale Z	0	0	0	0	0	1	Nom : PIVOT Centre : A Axe : Az
L14 (Entre E1 et E4)	Surface cylindrique d'axe By	0	1	0	0	1	0	Nom : PIVOT GLISSANT Centre : B Axe : By
L23 (Entre E2 et E3)	Surface cylindrique d'axe Cz + Surfaces planes de normale Z	0	0	0	0	0	1	Nom : PIVOT Centre : C Axe : Cz
L24 (Entre E2 et E4)	Ponctuel en D	1	0	1	1	1	1	Nom : PONCTUELLE Centre : D Normale au plan de contact : Dy

3.3. Graphe des Liaisons

Le graphe des liaisons représente les connexions entre les classes d'équivalence :

Liaison entre E1 et E2 : Pivot (Centre A, Axe Az)
Liaison entre E1 et E4 : Pivot glissant (Centre B, Axe By)
Liaison entre E2 et E3 : Pivot (Centre C, Axe Cz)
Liaison entre E2 et E4 : Ponctuelle (Centre D, Normale Dy)

3.4. Schéma Cinématique Minimal

Le schéma cinématique minimal visualise la structure du mécanisme en utilisant les classes d'équivalence (E1, E2, E3, E4) et les liaisons normalisées correspondantes.

Foire Aux Questions (FAQ)

Qu'est-ce qu'une classe d'équivalence en cinématique ?

Une classe d'équivalence est un ensemble de pièces d'un mécanisme qui n'ont aucun mouvement relatif entre elles. Elles sont donc considérées comme une seule entité rigide lors de l'analyse cinématique. Les pièces déformables comme les ressorts et les joints sont généralement exclues de ces classes.

Quel est le rôle principal du capteur pneumatique décrit ?

Le capteur pneumatique décrit fonctionne comme un détecteur de fin de course pour un vérin. Il détecte la position entièrement sortie de la tige du vérin et, en réponse, commande la coupure de l'alimentation en air comprimé du vérin, provoquant ainsi la rentrée de sa tige.

Pourquoi la cotation fonctionnelle est-elle essentielle en conception mécanique ?

La cotation fonctionnelle est cruciale car elle permet de définir les dimensions et tolérances des pièces de manière à garantir le bon fonctionnement et l'interchangeabilité des composants d'un mécanisme. Elle assure que les jeux et serrages nécessaires sont respectés pour que l'assemblage fonctionne comme prévu, évitant ainsi les pannes ou les performances médiocres.