Mini compresseur

1 - Analyse de l'existant

Analyse fonctionnelle

= 10 min

Question 1.1 - A l'aide du diagramme SysML de définition de bloc et du plan d'ensemble, identifier les composants en les repérant par leur désignation sur l'éclaté du DR1.

Question 1.2 - Rechercher, dans le diagramme des exigences, la pression maximale de l'air comprimé en PSI (pound per square inch). Convertir cette pression en Mpa.

Simulation numérique des contraintes dans la bielle

= 30 min

Télécharger et dezipper le dossier SolidWorks :

Ouvrir le fichier Bielle piston.SLDASM avec SolidWorks.

A l'aide des hypothèses ci-dessous, réaliser la simulation des contraintes dans la bielle.

• La bielle est en acier non allié C35,
• Dans la position PMH du piston, on considère le pied de la bielle bloqué.

Rappel des étapes de la simulation :

1. Définir une géométrie fixe.
2. Définir une force (ou pression) en tenant compte de l'orientation des actions mécaniques.
• NB : La pression maximale relevée à la Question 1.2 s’exerce au PMH sur toute la surface du piston de diamètre 21 mm.
3. Définir les matériaux non définis.
4. Exécuter.

Question 1.3 - Relever la limite élastique de la bielle.

Dans l'arborescence en haut à gauche, vous pouvez cacher les pièces en effectuant un clic droit sur le nom des pièces puis .

Question 1.4 - Sur la perspective du DR1, entourer la zone la plus contrainte.

Question 1.5 - Lors de la remontée du piston, à quelle sollicitation est soumise la bielle ? Justifier.

Question 1.6 - Quelle est la valeur maximale et minimale de la contrainte dans la bielle ?

Question 1.7 - Calculer le coefficient de sécurité minimal.

Question 1.8 - Conclure sur la résistance de la bielle.

Question 1.9 - Relever avec l'outil Sonde (ou calculer) la valeur de la contrainte dans la partie centrale de la bielle. Quelle est la valeur du coefficient de sécurité dans cette partie ?

2 - Optimisation de la bielle

= 50 min

Soucieux d'associer croissance économique et développement durable, le constructeur souhaite réduire la quantité de matériau utilisé pour fabriquer le mini compresseur. Dans un premier temps il est envisagé au niveau du bureau d'étude de réduire de 30% la masse de la bielle tout en gardant un coefficient de sécurité cs supérieur à 4 dans la partie centrale de la bielle.

A partir du croquis ci-dessous définissant une nouvelle forme pour la bielle, on vous demande de réaliser la modification du modèle numérique de la bielle.

Ouvrir le fichier bielle.SLDPRT. Si besoin, redéfinir le matériau de la bielle.

Question 2.1 - Dans le menu Outils (ou Évaluer) > Propriétés de masse, relever la masse de la bielle avant modification.

Réaliser les modifications nécessaires :

1. Sélectionner une face sur laquelle réaliser une esquisse.
2. Dessiner une esquisse en 2D.
3. Enlever de la matière par extrusion à travers tout.
4. Enregistrer la pièce.

Question 2.2 - Relever la nouvelle masse de la bielle après modification.

Réaliser la simulation des contraintes dans la bielle dans les mêmes conditions que la partie précédente.

Question 2.3 - Quelle est la valeur maximale de la contrainte dans la bielle ? Se situe-t-elle au même endroit que lors de la première simulation ? Si non, indiquer sur le croquis du DR2 la zone la plus contrainte.

Question 2.4 - Quelle est la valeur du coefficient de sécurité dans la partie centrale de la bielle ?

Question 2.5 - Conclure quant à la validité de la solution constructive envisagée en terme de masse et de coefficient de sécurité.

Question 3 - Réaliser sous la forme d'un croquis à main levée votre propre solution constructive pour la bielle. Modifier la maquette numérique, mesurer sa masse, réaliser une simulation des contraintes puis conclure.

A la fin du TP, envoyer au professeur les fichiers bielle modifiés.