Au travers du nouveau référentiel de construction et d'un planning sur les deux années. je vais développer certaines parties du référentiel sur le système de levage présent dans le laboratoire de Génie Electrique de chaque établissement

présent dans les laboratoires Le système de levage présent dans les laboratoires de Génie Electrique

Platine variateur de vitesse Poulie peseuse Poulie de renvoi Poulie peseuse Poulie de renvoi Châssis supérieur Châssis en 2 éléments Moteur Armoire électrique Réducteur frein Tambour Câble Câble Charge Guide câble Réducteur Frein Grilles de sécurité Tambour Armoire électrique Moteur Platine variateur de vitesse Charge Châssis inférieur Variateur de vitesse Grille de sécurité

Arbre d'assemblage de la maquette

Plan d'ensemble du moteur et tambour

Plan d'ensemble du réducteur

la maquette numérique 6.4.1

Réducteur du système de levage

mouvements de rotation mouvements de translation cinématique du solide appliquée au système de levage pour le réducteur mouvements de rotation pour le câble CIR champ des vitesses équiprojectivité mouvements de translation

cinématique du solide champ des vitesses - CIR 6 2 Rapport de réduction: ω 39/1 / ω 2/1 5 38 Couronne 4 L 3 39 Tambour 2 V(P,39/1) 2 Roulement sans glissement en L de 4/2 ω39/1 P A I2/1 ω2/1 = V(P,câble/1) L 4 ω2/1 V(L,4/1) V(L,2/1) V(L,2/1) = V(L,4/1) M’ 3 I6/1 I5/1 ω4/1 = ω3/1 Champ des vecteurs vitesses de 2/1 Câble V(L,2/1) C M ω6/1 ω5/1 B I4/1 = I3/1 N V(M,5/1) V(M,3/1) 6 Champ des vecteurs vitesses de 3et4/1 P’ Roulement sans glissement en M de 5/3 5 V(Q,câble/1) V(M,3/1) = V(M,5/1) Q 6.4.3

Réalisation du schéma cinématique du réducteur à partir d'un plan d'ensemble à partir d'un plan d'ensemble d'une maquette numérique et d'une maquette numérique

ETUDE de la Liaison carter 1 / arbre 6 Liaison linéaire annulaire Arbre 6 Roulement à aiguilles Arrêt axiaux sur Bague Intérieure: Épaulement entretoise Arrêt axiaux sur Bague Intérieure: Épaulement anneau élastique Arrêt axiaux sur Bague Extérieure: 2 anneaux élastiques Arrêt axiaux sur Bague Extérieure: 2 anneaux élastiques Carter Réducteur 1 Arbre 3 Roulement à billes Arbre 2 Liaison rotule

ETUDE de la Liaison carter 1 / arbre 2 Liaison linéaire annulaire Roulement à billes Arbre 6 Roulement à billes Arrêt axiaux sur: Bague Intérieure épaulement Arrêt axiaux sur: Bague Intérieure 2 épaulements Arrêt axiaux sur: Bague Extérieure aucun Arrêt axiaux sur: Bague Extérieure 2 anneaux élastiques Carter Réducteur 1 Arbre 3 Arbre 2 Liaison rotule

SCHEMA CINEMATIQUE MINIMUM Liaison pivot Liaison linéaire annulaire Sortie sur couronne tambour Arbre 6 Carter Réducteur 1 Arbre 3 Arbre 2 Liaison rotule 6.4.2

Taxonomie Niveau 1 2 3 4 Pour les BTS C’est la manière de classer les niveaux d’acquisition des connaissances Niveau 1 Connaissance Je sais de quoi je parle 2 Compréhension Je sais en parler 3 Application Je sais faire 4 Analyse Je sais choisir 5 Synthèse Je sais concevoir Niveau 1 2 3 4 Pour les BTS

Construction des structures Matérielles appliquée 6.1 Service rendu Par une application 6.2 Règles générales de l’éco-conception 6 Construction des structures Matérielles appliquée à l’électrotechnique 6.4 Construction 6.3 Analyse du cycle de vie des produits

6.4 Construction 6.4.2 Approche structurelle d’une chaîne d’action 6.4.1 Description et représentation des chaînes d’action 6.4.3 Comportement Cinématique d’une chaîne d’action 6.4.8 Notion de sûreté de fonctionnement 6.4.4 dynamique et énergétique des transmetteurs de mouvement 6.4 Construction 6.4.7 Conditions de travail: Analyse des risques professionnels,santé et sécurité au travail 6.4.5 Produits et matériaux dans la relation <usage-procédés- énergie> 6.4.6 Choix de la source d’énergie utilisée 6.4.5 Recherche d’amélioration aux niveaux énergétique et environnemental Niveau 1 2 3 4

Description et représentation des chaînes d’action 6.4.1 Description et représentation des chaînes d’action Fonctions de service, fonctions techniques, diagramme FAST Formes des pièces: description géométrique et vocabulaire du mécanicien Procédures d’exploitation de maquettes numériques de tout ou partie d’une chaîne d’action - Structure des arbres de construction et d’assemblage - Fonctions de base des logiciels 3D - types d’éditions et d’habillage ( notion de point de vue ) - mises en plan à partir d’une maquette numérique et dessin normalisé 2D Niveau 1 2 3 4

Approche structurelle d’une chaîne d’action 6.4.2 Approche structurelle d’une chaîne d’action Étude des liaisons élémentaires, notion de degrés de liberté Schématisation cinématique d’un mécanisme Exemples de solutions constructives associées à des fonctions techniques - Transmettre un mouvement ( accouplements, freins ) - Transformer un mouvement ( engrenages, liens souples, bielle manivelle, cames ) - Réaliser un assemblage ou un guidage - Rendre étanche Actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Pré actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Niveau 1 2 3 4

Comportement cinématique d’une chaîne d’action 6.4.3 Comportement cinématique d’une chaîne d’action Repère et position d’un point d’un solide Vitesse et accélération des points d’un solide en rotation ou en translation rectiligne Mouvements plans: - Champ des vitesses - Théorème de l’équiprojectivité - Centre instantané de rotation Niveau 1 2 3 4

Comportement dynamique et énergétique Des transmetteurs des mouvement 6.4.4 Comportement dynamique et énergétique Des transmetteurs des mouvement Approche de la conservation d’énergie Précision d’une transmission - Jeux, déformation, usure Impact d’une chaîne d’énergie sur les choix technologiques Rendement mécanique et réversibilité de la transmission Niveau 1 2 3 4

Produits et matériaux dans la relation 6.4.5 Produits et matériaux dans la relation < usage – procédés – énergie > Choix des matériaux constitutifs - Critères physico-chimiques, énergétiques, environnementaux, économiques Caractérisation mécanique des pièces participant à la transmission ou à la dissipation de l’énergie - Coefficient de frottement - capacité thermique Matière première renouvelable ou recyclable Niveau 1 2 3 4

Recherche d’amélioration aux niveaux énergétique et environnemental 6.4.5 Recherche d’amélioration aux niveaux énergétique et environnemental Simplification du procédé ou du sous ensemble Utilisation d’un sous ensemble multifonctions ou standardisé Intégration de la maintenance dans la conception Niveau 1 2 3 4

Approche structurelle d’une chaîne d’action 6.4.2 Approche structurelle d’une chaîne d’action Étude des liaisons élémentaires, notion de degrés de liberté Schématisation cinématique d’un mécanisme Exemples de solutions constructives associées à des fonctions techniques - Transmettre un mouvement ( accouplements, freins ) - Transformer un mouvement ( engrenages, liens souples, bielle manivelle, cames ) - Réaliser un assemblage ou un guidage - Rendre étanche Actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Pré actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Niveau 1 2 3 4

Comportement cinématique d’une chaîne d’action 6.4.3 Comportement cinématique d’une chaîne d’action Repère et position d’un point d’un solide Vitesse et accélération des points d’un solide en rotation ou en translation rectiligne Mouvements plans: - Champ des vitesses - Théorème de l’équiprojectivité - Centre instantané de rotation Niveau 1 2 3 4

Synoptique d’une exploitation pédagogique Etude d’un cycle de levage Nouveau programme de mécanique STATIQUE CINEMATIQUE Moteur ω DYNAMIQUE (Solide en rotation) ENERGETIQUE DYNAMIQUE (Solide en rotation) Vitesse t ώ Cm Cem Ct Couple d’entraînement tambour Accélération Couple electro-magn moteur THEORIE t DYNAMIQUE (Solide en translation) Couple utile moteur charge Tension câble T t t γ t INTERPRETATION Accélération t t COMPARAISON CYCLE DE LEVAGE T Tension câble I Intensité courant V Vitesse charge t t t Relevé Oscillo Relevé Oscillo MESURES

Etude d’un cycle de levage d’une charge V charge (m/s) Données M = 270 kg V max = 0,22 m/s t1 = 0,75 s t2 = 5 s t3 = 5,45 s V max t (s) t1 t2 t3

Etude d’un cycle moteur Accélération du moteur = 78,5 rd/s² Décélération du moteur = 210 rd/s² t1 – t0 = 1,33 s t3 – t2 = 0,5 s ω moteur (rd/s) 104,7 t (s) t4 t5 t6 t7 t1 t2 t3 -104,7

Etude d’un cycle de déplacement d’une charge V charge (m/s) 0,21 0,10 t (s) 13 16 19 21 24 25 3 6 8 11 12 -0,10 -0,21 M.R.U.A en montée pour 0 < t < 3s en descente pour 13 < t <16s M.R.U. en montée pour 3 < t < 6s et 8 < t < 11s en descente pour 16 < t < 19s et 21 < t < 24s M.R.U.D. en montée pour 6 < t < 8s et 11 < t < 12s en descente pour 19 < t < 21s et 24 < t < 25s 6.4.3

Première année de formation Synthèse sur les fonctions 3D Demi division ( 2h ) Classe entière ( 1 h ) semaine Travaux pratiques de découverte et prise en main des modeleurs Synthèse sur les fonctions 3D Et de mise en volume 8 - 9 10 Réalisation de pièces d’un mécanisme existant en TP de génie électrique Synthèse arbre de construction 11 12 Assemblage des pièces, introduction des notions de degrés de mobilités et de contacts primaires Réalisation de la maquette numérique (graphe de contacts) et mise en place des liaisons. Synthèse liaisons et arbre d’assemblage 13 14 Modélisation et schématisation application depuis le TP Application de la méthode sur un mécanisme du laboratoire de génie électrique. Synthèse schéma cinématique 15 - 16 17 - 18 Description structurelle des liaisons pivots, glissières et encastrement. Synthèse topologie des liaisons usuelles ¤ Guidage rotation et translation ¤ Assemblage Synthèse sur les composants standards 19 - 20 21- 22 Passage 3D – 2D. Mise en plan et règles générales du dessin. Lecture de plan 23 - 24 25 TP logiciel cinématique sur modeleur: tracé de trajectoires, de vitesses, d’accélération, Analyse des courbes et influence de la géométrie sur le fonctionnement du mécanisme. Application graphique et travaux pratiques sur logiciel Synthèse vitesse Cours mouvements plans 26 - 27 28 - 29 30 - 31 32

Deuxième année de formation Demi division ( 2h ) semaine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Étudier des systèmes et mécanismes ( actionneurs et pré actionneurs) du laboratoire de génie électrique Les activités seront réalisées sur deux cycles de quatre semaines dont une de synthèse. Les travaux concerneront l’étude fonctionnelle, la modélisation des liaisons, la validation des solutions constructives d’un point de vue cinématique, énergétique et la justification des choix de composant standard Synthèse sur les solutions technologiques permettant de: Transmettre un mouvement Transformer un mouvement 6.4.1 6.4.2 6.4.4 Lors des études précédentes, il faudra prendre soin de parler des matériaux utilisés afin de pouvoir s’appuyer dessus lors de ces apports de connaissances. 11 6.4.5 12 Cet apprentissage ne nécessite pas de séance à parti entière, il doit être diffus sous forme de consigne de sécurité lors de toute activité le nécessitant, il restera alors à regrouper et énoncer avec la classe, les règles rencontrées ainsi que leur contexte. 6.4.7

Description et représentation des chaînes d’action 6.4.1 Description et représentation des chaînes d’action Fonctions de service, fonctions techniques, diagramme FAST Formes des pièces: description géométrique et vocabulaire du mécanicien Procédures d’exploitation de maquettes numériques de tout ou partie d’une chaîne d’action - Structure des arbres de construction et d’assemblage - Fonctions de base des logiciels 3D - types d’éditions et d’habillage ( notion de point de vue ) - mises en plan à partir d’une maquette numérique et dessin normalisé 2D Niveau 1 2 3 4

Approche structurelle d’une chaîne d’action 6.4.2 Approche structurelle d’une chaîne d’action Étude des liaisons élémentaires, notion de degrés de liberté Schématisation cinématique d’un mécanisme Exemples de solutions constructives associées à des fonctions techniques - Transmettre un mouvement ( accouplements, freins ) - Transformer un mouvement ( engrenages, liens souples, bielle manivelle, cames ) - Réaliser un assemblage ou un guidage - Rendre étanche Actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Pré actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques Niveau 1 2 3 4

Comportement cinématique d’une chaîne d’action 6.4.3 Comportement cinématique d’une chaîne d’action Repère et position d’un point d’un solide Vitesse et accélération des points d’un solide en rotation ou en translation rectiligne Mouvements plans: - Champ des vitesses - Théorème de l’équiprojectivité - Centre instantané de rotation Niveau 1 2 3 4

Comportement dynamique et énergétique Des transmetteurs des mouvement 6.4.4 Comportement dynamique et énergétique Des transmetteurs des mouvement Approche de la conservation d’énergie Précision d’une transmission - Jeux, déformation, usure Impact d’une chaîne d’énergie sur les choix technologiques Rendement mécanique et réversibilité de la transmission Niveau 1 2 3 4

Produits et matériaux dans la relation 6.4.5 Produits et matériaux dans la relation < usage – procédés – énergie > Choix des matériaux constitutifs - Critères physico-chimiques, énergétiques, environnementaux, économiques Caractérisation mécanique des pièces participant à la transmission ou à la dissipation de l’énergie - Coefficient de frottement - capacité thermique Matière première renouvelable ou recyclable Niveau 1 2 3 4

Cinématique sur modeleur MOTION INVENTOR est un complément du modeleur 3D INVENTOR permettant des calculs de statique, de cinématique et de dynamique. Il permet également d’animer des Mécanismes de manière plus simple qu’INVENTOR. Il utilise les liaisons normalisées

Cinématique sur modeleur À partir d’une maquette numérique, Réalisée avec INVENTOR et d’un logiciel de calcul MOTION INVENTOR Nous allons animer la maquette, en créant des liaisons entre chaque classe d’équivalence Et à partir d’un effort imposé sur la lame de scie, nous déterminerons le couple moteur.

L'écran de MOTION Barre d’outils de MOTION INVENTOR Arbre de construction de MOTION INVENTOR

Créer des classes d'équivalence cinématique Avec la liaison encastrement Arbre de construction MOTION après la création des sous-ensembles

Création d'autres liaisons La liaison glissière Ajout de liaison Sélectionner l’arête linéaire du guide Sélectionner l’arête linéaire du pavé

Arbre de construction MOTION après la création des liaisons Graphe des liaisons Visualisation du graphe des liaisons Arbre de construction MOTION après la création des liaisons

Simulation de mouvement Après avoir rendu toutes le pièces visibles Revenir au mode construction Arrêter le mouvement Lancer l’animation Animation en continu

à partir d'une vitesse constante de l'arbre moteur Tracé des courbes de vitesse et d'accélération de la lame en fonction du temps à partir d'une vitesse constante de l'arbre moteur accélération vitesse Temps: 1s

à partir d'une vitesse constante de l'arbre moteur Tracé des courbes de vitesse et d'accélération de la lame en fonction de la position à partir d'une vitesse constante de l'arbre moteur 6.4.3 accélération vitesse Positon: 288°

Relation Effort - Couple La lame monte, l’effort de coupe est maximum Effort de coupe variable Fplanche/lame Couple moteur inconnu La lame descend, pas d’effort de coupe Visualisation de l’effort de coupe Résultats

Réaliser un assemblage à partir de pièces existantes, ou prises dans la bibliothèque

Réaliser un assemblage Roue 6 Roulement à aiguilles Pignon arbré 2 Circlips 20x1,2;1 Roulement à billes Circlips 30x1,5;1 Entretoise Clavette

Placer un composant Dans assemblage, avec la commande : placer un composant, on ouvre le fichier dans lequel se trouvent les pièces à placer.

Placer une clavette Dans Bibliothèque: choisir une norme: AFNOR, puis clavettes parallèles, le type de clavette: NF E 22-177 A diamètre de l’arbre

Placer une contrainte Dans assemblage, avec la commande : contrainte, parmi laquelle on trouve: Plaquage , mais aussi Logement tangence orientation

Etapes de l'assemblage

à partir d'un plan d'ensemble Réaliser une pièce à partir d'un plan d'ensemble

par un relevé des cotes sur le plan Réaliser la roue par un relevé des cotes sur le plan et la rainure de clavette avec l'aide du guide du dessinateur

Le contour de la demi section Tracé d'une esquisse Le contour de la demi section Le trait d’axe

Réaliser le volume: avec la fonction Révolution

Volume réalisé

Réaliser la rainure de clavette

Réaliser la rainure de clavette

Rainure de clavette visible en simultané en 3D et 2D Le trait d’axe 3D 6.4.1

6.4 Construction 6.4.2 Approche structurelle d’une chaîne d’action 6.4.1 Description et représentation des chaînes d’action 6.4.3 Comportement Cinématique d’une chaîne d’action 6.4.8 Notion de sûreté de fonctionnement 6.4.4 dynamique et énergétique des transmetteurs de mouvement 6.4 Construction 6.4.7 Conditions de travail: Analyse des risques professionnels,santé et sécurité au travail 6.4.5 Produits et matériaux dans la relation <usage-procédés- énergie> 6.4.6 Choix de la source d’énergie utilisée 6.4.5 Recherche d’amélioration aux niveaux énergétique et environnemental Niveau 1 2 3 4

Construction des structures Matérielles appliquée 6.1 Service rendu Par une application 6.2 Règles générales de l’éco-conception 6 Construction des structures Matérielles appliquée à l’électrotechnique 6.4 Construction 6.3 Analyse du cycle de vie des produits

Première année de formation Synthèse sur les fonctions 3D Demi division ( 2h ) Classe entière ( 1 h ) semaine Travaux pratiques de découverte et prise en main des modeleurs Synthèse sur les fonctions 3D Et de mise en volume 8 - 9 10 Réalisation de pièces d’un mécanisme existant en TP de génie électrique Synthèse arbre de construction 11 12 Assemblage des pièces, introduction des notions de degrés de mobilités et de contacts primaires Réalisation de la maquette numérique (graphe de contacts) et mise en place des liaisons. Synthèse liaisons et arbre d’assemblage 13 14 Modélisation et schématisation application depuis le TP Application de la méthode sur un mécanisme du laboratoire de génie électrique. Synthèse schéma cinématique 15 - 16 17 - 18 Description structurelle des liaisons pivots, glissières et encastrement. Synthèse topologie des liaisons usuelles ¤ Guidage rotation et translation ¤ Assemblage Synthèse sur les composants standards 19 - 20 21- 22 Passage 3D – 2D. Mise en plan et règles générales du dessin. Lecture de plan 23 - 24 25 TP logiciel cinématique sur modeleur: tracé de trajectoires, de vitesses, d’accélération, Analyse des courbes et influence de la géométrie sur le fonctionnement du mécanisme. Application graphique et travaux pratiques sur logiciel Synthèse vitesse Cours mouvements plans 26 - 27 28 - 29 30 - 31 32

Deuxième année de formation Demi division ( 2h ) semaine 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Étudier des systèmes et mécanismes ( actionneurs et pré actionneurs) du laboratoire de génie électrique Les activités seront réalisées sur deux cycles de quatre semaines dont une de synthèse. Les travaux concerneront l’étude fonctionnelle, la modélisation des liaisons, la validation des solutions constructives d’un point de vue cinématique, énergétique et la justification des choix de composant standard Synthèse sur les solutions technologiques permettant de: Transmettre un mouvement Transformer un mouvement 6.4.1 6.4.2 6.4.4 Lors des études précédentes, il faudra prendre soin de parler des matériaux utilisés afin de pouvoir s’appuyer dessus lors de ces apports de connaissances. 11 6.4.5 12 Cet apprentissage ne nécessite pas de séance à parti entière, il doit être diffus sous forme de consigne de sécurité lors de toute activité le nécessitant, il restera alors à regrouper et énoncer avec la classe, les règles rencontrées ainsi que leur contexte. 6.4.7

La mécanique analytique a quasiment disparu du programme Conclusion La mécanique analytique a quasiment disparu du programme La conception des piéces et des mécanismes est faites sur modeleur Reprises par un logiciel cinématique sur modeleur ces maquettes numériques ainsi réalisées feront l'objet d'une étude cinématique, dynamique, etc Je pense que nos étudiants apprécieront.

je remercie Frédéric DUSZYK pour la réalisation de la maquette numérique ainsi que Jean-Claude BERCEAUX pour son aide sur MOTION Luc PLEIS

Synoptique du système de levage calcul de puissance et de rendement global