Etude statique

Pour des raisons de sécurité de la personne, la norme anti-pincement impose une force maximale de 350 N. C'est à dire qu'en cas d'obsacle à la fermeture, l'effort exercé par le vantail sur l'obstacle ne doit pas dépasser les 350 N.

En menant une étude de statique dans une position donnée du portail, vous allez vérifier que cette norme est bien respectée.

1 - Modélisation du système

= 10 min

Pour cette partie, vous pouvez vous rafraichir la mémoire à l'aide du cours de première sur la Représentation des liaisons entre solides disponible en cliquant ici : .

La schématisation retenue de l'ouvre portail est la suivante, avec la présente d'un obstacle lors de la fermeture :



Pour notre étude, la représentation la plus "intéressante" sera celle vue de dessus.



Description

Le pilier (1) supporte le moteur (non représenté sur le schéma ci-dessus). La bielle (4) est en liaison avec la manivelle (3) et avec le vantail (2). Le vantail (2) est articulé en O sur le pilier (1).

Sur le schéma cinématique ci-dessus, vous pouvez repérer des liaisons aux points A, B, C, D, O.

L'effort de pincement à la fermeture est considéré comme étant l'intensité de l'action mécanique au point D entre le vantail (2) et l'obstacle (5).

Question 1.1 - D'après le schéma cinématique ci-dessus, donner la nature du contact au point D (point, ligne, surface).

Question 1.2 - Donner le nom complet de la liaison au point D en précisant l'axe.

Question 1.3 - Identifier les liaisons en A, B, C, et O en précisant les axes et réaliser le graphe des liaisons avec les 5 ensembles du schéma cinématique ci-dessus.

2 - Efforts sur la bielle

= 30 min

Pour cette partie, vous pouvez vous rafraichir la mémoire à l'aide du cours de première sur la Résolution graphique d'un problème de statique plane entre solides disponible en cliquant ici : .

Etude de la bielle (4)

Bilan des A.M. extérieures qui s’exercent sur la bielle 4 :

Question 2.1 - Isoler la bielle (4) et compléter sur le document réponse, les colonnes "Nom" et "Point d’application" du tableau.

Question 2.2 - Enoncer le principe fondamental de la statique appliqué à ce cas.

Question 2.3 - Compléter maintenant la colonne "Direction" du tableau.

Question 2.4 - Notre étude se place au moment de la fermeture du portail, en déduire les sens des actions mécaniques et compléter la colonne "Sens".

Notion de couple

Le couple, c'est à dire l'éffort en rotation, délivré par le motoréducteur étudié dans la partie Chaîne d'énergie se situe suivant l'axe (A,z).

La formule qui permet de lié ce couple et la force au point B est :

Question 2.5 - Sachant que :

• Le couple disponible en sortie du réducteur est C_manivelle = 50 N.m.
• Dans la position de notre étude, l'angle entre les axes x₃ et x₄ est de 65°.
• La longueur de la manivelle entre les deux liaisons en A et B est de 40 cm.

calculer, à l'aide de la formule donnée, l'intensité de la force au point B.

Question 2.6 - Compléter alors la colonne "Intensité" du tableau.

Faites vérifier le bilan de l'isolement de la bielle 4 avant de passer à la suite.

3 - Effort de pincement à la fermeture

= 30 min

Etude du vantail (2)

On isole le vantail (2) :



Bilan des A.M. extérieures qui s’exercent sur le vantail (2) :

Question 3.1 - D'après la liaison identifiée à la Question 1.2 et les cas particuliers rappelés dans le cours en déduire la direction de la force au point D.

Question 3.2 - Compléter sur le document réponse, les colonnes "Nom" et "Point d’application" de ce tableau.

Question 3.3 - Compléter la colonne "Direction", "Sens" et "Intenisté" avec les directions et sens connus. Pour les inconnues, ajouter un point d'interrogation.

Question 3.4 - Enoncer le principe fondamental de la statique appliqué à ce cas.

Question 3.5 - Faire une résolution graphique pour déterminer les actions mécaniques inconnues.

Question 3.6 - Conclure en précisant :

• l'effort de pincement pour cette configuration,
• si la norme est respectée. Justifier votre réponse.

4 - Validation par simulation

= 30 min

Pour valider la norme, il faut vérifier que la condition est respectée pour toute les positions du mécanisme. Vous allez paramétrer Meca3D pour simuler le fonctionnement et faire une étude statique.

Télécharger et dezipper le dossier zippé ci-dessous :



Ouvrir le fichier Portail.SLDASM. Vous pouvez manipuler le vantail pour l'ouvrir et le fermer. Le remettre en position ouverte avant de passer à la suite.

Cliquer sur l'onglet Meca3d , s'il n'est pas présent, allez dans le menu supérieur Outils/Compléments et cochez de chaque coté de Meca3d tout en bas. Il faudra fermer et réouvrir votre assemblage.

 

Etape 1 - Ajout des pièces

Faire un clic droit sur Pièces puis Ajouter les pièces à prendre en compte en cliquant sur le pilier (1), le vantail (2), la manivelle (3) et la bielle (4) :

       

 

Etape 2 - Ajout des liaisons

Faire un clic droit sur Liaisons puis Ajouter pour créer les liaisons identifier Question 1.3 aux points A, B, C, et O.



Pour la Définition de données géométriques cliquer sur la contraintes proposées dans le cadre saumon :



Pour la liaison entre la bielle et le vantail, sélectionner le cylindre du perçage sur la bielle :



 

Etape 3 - Ajout des efforts

Faire un clic droit sur Efforts puis Ajouter pour créer les efforts.

Commencer par un effort Constant fixe appliquer à la manivelle (3), puis cliquer sur le cylindre vertical de cette pièce pour ajouter le couple de 50 N.m :

   

Pour la suite nous aurons besoin du point D. Si vous ne le visualisez pas, dans le menu supérieur de la zone de travail, cliquer sur Afficher les points :



Puis ajouter un effort Inconnu lié à la pièce appliquer au vantail (2), puis cliquer sur le point D et orienter correctement la force :

   

Faire vérifier votre paramétrage avant de passer à la suite.

 

Etape 4 - Simulation

Faire un clic droit sur Analyse puis sur Calcul mécanique. +

Paramètres :

• Liaison pilote : Liaisons Pilier (1) / Vantail (2),
• Rotation de 90° ou de -90° pour fermer le portail,
• Type d’étude : Statique,
• 60 Positions.



Faire un clic droit sur Résultats puis :

• Simulation pour vérifier la bonne orientation du mouvement.
• Courbes et Simples. Sélectionner l'onglet Efforts et cliquer sur l'effort inconnue dans l'arborescence. Consulter uniquement la Norme de la Résultante :



Faire vérifier votre simulation avant de passer à la suite.

Question 4.1 - Relever l'effort de pincement maximal issu de la simulation. La norme est-elle respectée sur l'ensemble de la phase de fermeture ?