Projet : Liaisons Cinématiques Lego® | Polytech Angers – Projets Peip2
Conception de pièces de liaisons adaptables sur pièces LEGO® Rendu final des pièces Nous sommes 3 élèves: Felix Bessonneau, Colin Fléchard et Dorian Clermont, issus du cycle préparatoire de l'ISTIA en 2 ème année en charge d'un projet: Ce projet Ei2 sur les liaisons mécaniques LEGO® s'inscrit dans le cadre de notre 4ème semestre, dans l'unité d'étude n°5: Projets de conception. Il fait suite aux difficultés rencontrées lors des cours de Génie Mécanique de 3 ème année qui utilisaient les LEGO® afin de faciliter la compréhension des schémas cinématiques: en effet certaines liaisons n'étaient pas réalisables de façon simple. Transformation de Mouvement par Liaison Hélicoïdale [PDF] | Documents Community Sharing. Il s'agit là donc de travailler sur des LEGO®: quoi de plus amusant que ça? Modélisation complexe d'une liaison hélicoïdale en LEGO La liaison glissière: La première idée était de faire une pièce compatible avec les pièces classiques de Lego®. Le premier prototype consistait donc à faire une longue brique creuse avec à l'intérieur une pièce qui coulissait afin de jouer le rôle de glissière.
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Notons: p = pas en mm/tr, i = angle d'hélice calculé sur le p rayon moyen: tan i = 2π f = tan φ = coefficient de frottement entre l'écrou et la vis. S = surface de contact entre l'écrou et la vis. O = point de l'axe de la liaison hélicoïdale. p i 2. π Dans le cas d'une liaison parfaite, nous avons vu que la relation entre l'effort axial exercé par l'écrou sur la p vis et le moment autour de l'axe de la liaison est L EV = ± X EV. 2. Liaison helicoidale pas a droite dans. π Dans le cas d'une liaison réelle avec frottement, la relation n'est pas la même. Il faut distinguer deux cas: 3. 1. Moment moteur, effort axial récepteur Considérons le cas ou l'écrou est moteur en rotation, la vis étant immobile par rapport au bâti. Ω x E /V i x1 r m oy y1 V M, V /E M H y V φ d FE /V d FE /V p La vis est ici immobile par rapport au bâti. Notons Ω E/V x Ω E/V x le torseur cinématique de l'écrou 2π O dans son mouvement par rapport à la vis. Au point M, centre d'une surface dS, l'écrou exerce un effort dFE / V =-pdSx1 +fpdSy1. Le torseur de l'action mécanique de l'écrou sur la vis est ∫ dFE/V ∫ OM ∧ dFE/V .
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Fonction « transformer un mouvement » Il s'agit de transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation ou inversement. Cette fonction est caractérisée par: la précision du déplacement, la stabilité du positionnement. Ces facteurs sont liés: au jeu de liaison, à la précision géométrique et dimensionnelle des éléments, à la rigidité des composants 2. 2. Fonction « transmettre des efforts » Cette fonction dépend des caractéristiques mécaniques des matériaux et de la morphologie des pièces. L'étude du comportement de la liaison doit prendre en compte: la résistance mécanique des filets et du le frottement, noyau de la vis, l'usure, les déformations, la résistance à la fatigue, les pressions de contact, la corrosion. 2. 3. Fonction « Limiter les pertes » Cette fonction est relative à la perte d'énergie dans la liaison. Elle est dépend notamment du coefficient de frottement et à la précision géométrique et dimensionnelle des éléments. 3. Liaison helicoidale pas a droite la. Effort réel dans la liaison par frottement Considérons une liaison hélicoïdale assurée par un écrou et une vis frottant l'un sur l'autre, le profil est carré.
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ωE / 0 = − X EV ( i + ϕ). ωE / 0 η= − X EV. ωE / 0. tan i − X EV. tan ( i + ϕ). ωE / 0 4. 3. = tan i tan ( i + ϕ) Dans le cas ou l'effort axial sur l'écrou est moteur et que le moment axial est récepteur, nous avons vu que Préceptrice LEV = −XEV ( i − ϕ) et η= Pmotrice Préceptrice = L EV. ωE / 0 = −X EV. tan ( i − ϕ). ωE / 0 Pmotrice = X EV / 0 = X EV. p. ωE / 0 2π tan ( i − ϕ) tan i p = rmoy i ⇒ Pmotrice = X EV. ωE / 0 i 2π − X EV. ωE / 0 tan ( i − ϕ) η= = tan ( i) X EV. ωE / 0 i 5. Réversibilité Le système vis-écrou est dit réversible si un effort axial moteur sur l'un des deux composants entraîne une rotation de ce dernier. Liaison helicoidale pas a droite avec. Si le système est bloqué, on dit que le système est irréversible. tan ( i − ϕ) Dans le cas d'un effort axial moteur, le rendement est égal à η =. Si i ≤ ϕ, alors tan ( i − ϕ) ≤ 0. tan i Or η ≥ 0. Donc la condition de réversibilité s'écrit: Système Vis-Ecrou réversible Quelques valeurs de coefficients d'adhérence et de frottement Coef d'adhérence Coef de frottement Couple de matériaux à sec lubrifié à sec lubrifié Acier traité/Acier 0, 2 0, 12 0, 2 à 0, 3 0, 15 à 0, 2 traité Acier traité / Fonte 0, 2 0, 12 à 0, 2 0, 15 0, 08 Acier traité / Bronze 0, 2 0, 15 à 0, 2 0, 15 0, 12 ⇔ i>ϕ 6.
Notons VS/0 = Ω x 0 le torseur P cinématique de S dans son mouvement par rapport à 0. S est soumis à une action mécanique dont le torseur est noté Fext/S = 0 Cx. La puissance de l'action mécanique que l'extérieur exerce sur S est égale à P= ± C. Ω 4. 4. Rendement d'une liaison Soit S1 et S2 deux solides en liaison. Soit Pmot la puissance motrice que l'extérieur donne à S1 et Prec la puissance réceptrice reçue par l'extérieur par S2. P Le rendement de la liaison entre S1 et S2 est noté η et est défini par η= rec. Norelem - Engrenages à vis sans fin filetés à droite Entraxe 40 mm. 0 ≤ η ≤ 1 Pmot 4. 2. { Moment moteur, effort axial récepteur} Soient ωE/0 x 0 le torseur cinématique de l'écrou dans son mouvement par rapport bâti et 0 VV/0 x P torseur cinématique de la vis dans son mouvement par rapport bâti. Dans le cas ou le moment sur l'écrou est moteur et que l'effort axial est récepteur, nous avons vu que L EV = − X EV ( i + ϕ). η= Préceptrice Pmotrice le Préceptrice = X EV / 0 = − X EV. ωE / 0. p 2π p = rmoy i ⇒ Préceptrice = − X EV. ωE / 0 i 2π Pmotrice = L EV.