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Transmission et transformation de mouvement
TP TT 45 cordeuse EE
TP TT 45 cordeuse EE
TSI1 TSI2
Transmission et transformation de
mouvement
Etude Experimentale EE
TP
Cordeuse
Cycle 4&5:
Théorie des mécanismes
Transmission et Transformation
de mouvement
X
Période
1 2 3 4 5
Durée : 4 semaines
X
Projet technique : Déterminer les performances cinématiques d’un système de
transmission de puissance.
Analyser
Résoudre
Expérimenter
Modéliser
Proposer et justifier un protocole expérimental
Concevoir
Savoirs faires associés
Réaliser
Communiquer
%
Question(s)
bilan
%
Question(s)
bilan
Prévoir l’allure de la réponse attendue
Prévoir l’ordre de grandeur de la mesure
Choisir les configurations matérielles du système en fonction de l’objectif visé
Justifier le choix de la grandeur physique à mesurer
Choisir les entrées à imposer pour identifier un modèle de comportement
Choisir les appareillages et les conditions d’exploitation en adéquation avec la législation
Proposer et justifier le lieu de prise de mesures vis-à-vis de l’objectif à atteindre
Justifier les caractéristiques d’un appareil de mesure
Mettre en œuvre un protocole expérimental
Savoirs faires associés
Mettre en œuvre un appareil de mesure adapté à la caractéristique de la grandeur à mesurer
Paramétrer une chaîne d’acquisition en fonction des caractéristiques des capteurs et des résultats de
mesures attendus
Paramétrer les constituants d’un réseau local
Choisir une fenêtre d’observation en fonction des résultats attendus
Régler les paramètres de fonctionnement d’un système
Mesurer les grandeurs potentielles et les grandeurs de flux dans les différents constituants d’une
chaîne d’énergie
Mettre en œuvre un système complexe en respectant les règles de sécurité Respecter les protocoles
expérimentaux
Effectuer des traitements (filtrage, régression linéaire, méthode des moindres carrés, analyse
statistique, …) à l’aide de logiciels adaptés à partir des données de mesures expérimentales
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1 Présentation de la cordeuse
Un des éléments importants dans les sports de raquette tels que le tennis ou le badminton
est la tension du cordage.
Pour connaitre « sa » tension, le joueur doit faire un compromis entre puissance et précision.
Pour donner des repères, un joueur comme Roger FEDERER utilise une tension comprise
entre 21 et 23 kg, alors qu’un joueur comme Raphael NADAL utilise une tension de 25 kg et
Novak DJOKOVIC une tension de 27 à 28 kg.
Une tension de cordage plus importante implique une perte de puissance mais une plus
grande précision. Si on regarde les gabarits de deux joueurs comme NADAL et FEDERER,
on peut comprendre aisément ces choix.
Le cordage d’une raquette de tennis ou de badminton nécessite de nombreuses
manipulations manuelles.
La partie automatisée de la machine permet d’assurer la réalisation précise de la tension de
chaque brin.
L'ensemble présenté ici permet de réaliser ces fonctions.
La figure ci-dessous met en évidence les éléments de la structure de la machine (modèle
SP55).
Le berceau reçoit le cadre de la raquette sur lequel il est fixé efficacement.
L’extrémité de la corde est attachée sur le cadre puis glissée dans le mors de tirage.
L’opérateur met la machine sous tension électrique. Celle-ci, asservie en effort, ajuste la
valeur de la tension, préréglée sur le pupitre de commande.
Des pinces maintiennent la corde pendant que l’opérateur la retire du mors, la glisse au
travers des œillets du cadre et retourne le berceau pour pouvoir la saisir à nouveau et la
tendre.
Pince
Berceau
Mors de tirage
Pupitre de commande
Figure 1 : Machine à corder SP55
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Diagramme
des Exigences
Diagramme des Blocks
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Fonctionnement
La structure de la machine peut être découpée en deux zones :
 le berceau et les pinces permettant respectivement de fixer la raquette et maintenir la
tension de la corde. Cette zone correspond à des opérations manuelles de la part du
cordeur ;
 le mécanisme de mise en tension : cette partie, entièrement automatisée, permet
d’obtenir de façon précise la tension souhaitée dans la corde.
Mécanisme de mise
en tension
Berceau et
pinces
Figure 2 : Berceau, pinces et mécanisme de mise en tension.
Berceau et pinces
Le berceau (Figure 1) permet d'immobiliser le cadre de la raquette.
Pour s'adapter aux différentes dimensions de raquettes, le berceau est équipé :
 de deux colonnes en liaison glissière sur l’embase du berceau.;
 d'un mécanisme de serrage qui réalise la fixation de la raquette.
L'ensemble est mobile en rotation pour permettre le cordage alternativement des montants
(sens longitudinal) et des travers (sens transversal).
Deux pinces assurent le maintien en tension de la corde pendant le retournement du
berceau. Le pincement est réalisé par un mécanisme à genouillère.
Mécanisme de mise en tension
Il est constitué principalement d'un moto réducteur et d'une transmission par chaîne. Elle
assure le déplacement du chariot portant le mors de tirage dans lequel sera fixée la corde
à tendre.
Le brin tendu de la chaîne est attaché à un poussoir en appui sur le chariot par
l’intermédiaire d’un ressort calibré.
Lors de l’opération de tension de la corde, le poussoir se déplace vers la droite par rapport
au chariot en écrasant le ressort. Ce déplacement est mesuré par un potentiomètre linéaire
qui envoie un signal, image de la tension dans la corde, à la carte électronique. Celle-ci gère
alors la commande du moteur nécessaire à la réalisation précise de la tension.
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Asservissement en effort
Le schéma bloc de la figure 3 ci-dessous permet de mettre en évidence la structure asservie
du mécanisme de tension :
 comparateur ;
 chaîne d’action ;
 chaîne de retour.
La tension de consigne étant donnée, la carte de commande gère la tension du moteur et
donc son couple pour ajuster la valeur effective de la tension de cordage.
Le retour d’information est réalisé par le ressort calibré et le potentiomètre linéaire,
l’ensemble constituant un capteur d’effort.
Tension de
U mot
C mot
consigne
Réducteur
Tension
Carte de
Moteur
commande
Tension
mesurée
Capteur
position
Chaîne
Chariot - Corde
Ressort
k
Capteur d'effort
2
Modélisation
Les photographies et le schéma ci-dessous permettent de mettre en évidence le module de
mise en tension constitué principalement d'un motoréducteur et d'une transmission par
chaîne. Elle assure le déplacement du chariot portant le mors de tirage.
Le brin tendu de la chaîne est attaché à un poussoir (P) en appui sur le chariot par
l’intermédiaire d’un ressort calibré (R).
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Lors de l’opération de tension de la corde, le poussoir (P) de déplace vers la droite
par rapport au chariot en écrasant le ressort (R). Ce déplacement est mesuré par un
potentiomètre linéaire qui envoie un signal, image de la tension dans la corde, à la
carte électronique. Celle ci gère alors la commande du moteur nécessaire à la
réalisation précise de la tension.
Tension
T
Chariot
Capteur de position
Cordage
Motoréducteur + Pignon
Couple
Cm
Ressort
raideur K
O
Poussoir + Chaîne
Modèle simplifié (une mobilité)
T
Cordage
Ressort
k
Motoréducteur
Cm
Chariot
Chaîne
Bâti
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3 Projet.
On désire connaître les performances cinématiques de ce système.
Pour cela on cherchera à caractériser les éléments suivants :
Rapport de réduction du réducteur motoréducteur
Vitesse de déplacement du chariot pour v1, v2 et v3
Nombre de tours moteur pour 50 mm de déplacement du
chariot pour v1, v2 et v3.
Hyperstatisme et mobilité de la liaison composée entre le
chariot et le bâtit.
4 Etude Expérimentale.
Q1.
Modéliser la chaîne de puissance du système de tension (schéma bloc).
Q2. Mesurer la vitesse de rotation à la sortie du réducteur pour une vitesse
position V1.
Chaque mesure (pour cette question et la suite du sujet) doit être justifié par
une capture d’écran et une mise en évidence des valeurs retenues.
Q3.
Mesurer la vitesse de rotation du capteur de vitesse.
Q4. Mesurer la vitesse de translation du chariot.
Q5. Déterminer le nombre de tours effectués par le moteur pour 50 mm de
déplacement du chariot avec une vitesse V1.
Q6. Même question pour V2 et V3.
Q7. Déterminer le temps pour le déplacement de 50 mm en V1.
Q8. Même question pour V2 et V3.
Q9.
Ce mécanisme est il irréversible ? Pourquoi ?
Q10. Comment est réalisée la liaison glissière entre le chariot et le bâtit.
Q11. Rechercher le degré d’hyperstatisme et de mobilité de cette liaison.
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