Rapport de transmission d`un réducteur à train simple

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ETIQUETEUSE - IMPRIMANTE
Module de tension
Centre d’intérêt CI : 5
Thème : E11
TP 2-CI5-E11-1
Fonction transmettre l'énergie
Fonction transmission de puissance
entre arbres parallèles
Classe de Terminale S-SI
Société DMS - Département STI
106 avenue Tolosane – 31520 RAMONVILLE SAINT AGNE – ( : + 33 (0)5 62 88 72 72 & : + 33 (0)5 62 88 72 79
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Module de tension
TP 2-CI5-E11-1
Présentation succincte de l’activité proposée
Le problème technique
Le module de tension doit tracter le film support des étiquettes autocollantes pour permettre le
décollement.
Nous vous proposons de vérifier ici le bon choix des composants du module de tension.
Préalables
Pour mener à bien cette activité, il vous faut savoir:
- Utiliser les commandes de base de SolidWorks
- Construire un modèle de calcul Meca3D avec la construction automatique et paramétrer une simulation
- Connaître la relation "tension / vitesse" d'un moteur à courant continu.
Travail demandé
Nota : les travaux informatiques sont individuels mais les activités écrites et pratiques en binôme.
- Assembler les composants de la chaîne de transmission du module de tension pour la mise en situation.
- Déterminer expérimentalement le rapport de transmission du train d'engrenages.
- Etudier la transmission par réducteur à trains simples à engrenages cylindriques droits et
déterminer le rapport de transmission par le calcul.
- Exploiter le modèle numérique SolidWorks et construire le modèle mécanique Meca3D, vérifier le
rapport de transmission.
- Alimenter le moteur sous une tension de 9,5 Volts, mesurer la vitesse de rotation du tambour, en déduire
la vitesse de rotation du moteur et vérifier la validité de la mesure d'après les données techniques du
moteur.
Conclusion
A la fin de l’activité, vous devrez valider la compatibilité de la tension maximum d'alimentation du
moteur.
Savoirs et savoirs-faire associés
Vous devrez retenir la méthode de calcul du rapport de transmission d'un réducteur à trains simples et
la procédure de création des liaisons "engrenages" sous "Meca3D".
Moyens
Pour mener à bien ce travail, vous disposez de deux heures et de l’environnement suivant :
Documents :
- Dossier technique moteur Canon EN35
- Dossier technique réducteur
- Dossier ressource Trains d'engrenages
Logiciels :
- SolidWorks et Meca3D
Matériels :
- Poste informatique
- Imprimante pour mise en situation ou film
- Mallette "Module de Tension"
ëAvant de commencer tout travail, vérifiez que le poste de travail dispose bien de tous
les éléments listés ci-dessus.
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Module de tension
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Assembler les composants de la chaîne de transmission du module de tension
Assembler la chaine de transmission du module de tension conformément à la
représentation ci-contre en respectant la procédure d'assemblage du dossier
technique.
Déterminer expérimentalement le rapport de transmission du train d'engrenages
Par manipulation de la chaîne de transmission, déterminer son rapport de transmission.
Expliquer la démarche et la manipulation mise en œuvre.
Etudier la transmission par réducteur à trains simples
On dispose : - de la chaîne fonctionnelle du module de tension
- du plan et de la nomenclature de la chaîne de transmission
- du dossier ressource sur les réducteurs à trains simples.
•
Schématiser la transmission entre le moteur et le tambour
•
Appliquer le mode de calcul décrit sur le document ressource
•
En déduire le rapport de transmission
Construire et exploiter le modèle mécanique Meca3D
On dispose de :
Un poste informatique équipé des logiciels "SolidWorks" et "Meca3D"
Le dossier technique du Module de Tension
Le dossier technique "Meca 3D"
Sur le poste informatique, ouvrir SolidWorks, puis le projet "Module
Tension.sldasm".
Ouvrir l'onglet "Meca3D"
Demander la construction automatique du modèle.
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Module de tension
Le logiciel reconnaît les pièces :
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et les liaisons :
En comparant les pièces et liaisons avec la structure de l'arbre d'assemblage et les contraintes
d'assemblage "SolidWorks", expliquer le mode de reconnaissance automatique de "Meca3D".
On constate que le logiciel n'a pas modélisé les "liaisons engrenages" nécessaires à la simulation.
Ajouter les "liaisons engrenages cylindriques" au modèle. (nota: Il est préférable de cacher le sous
assemblage "bati" pour faciliter l'accessibilité.)
Demander un calcul cinématique (choisir pour liaison motrice la liaison pivot entre l'arbre moteur et le
bati)
Demander une simulation pour vérifier le fonctionnement.
Editer la vitesse d'entrée du moteur et la vitesse de sortie du tambour.
Vérifier par le calcul le rapport de transmission.
Vérification expérimentale
Alimenter le moteur sous la tension de 9,5 Volts.
Mesurer à l'aide du chronomètre à votre disposition et calculez la fréquence de rotation du tambour
d'enroulement. (Expliquer la démarche et les calculs)
En déduire la vitesse de rotation du moteur
Conclusion
Cette vitesse de rotation mesurée est-elle cohérente avec les caractéristiques du moteur ?
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FICHE DE TRAVAIL
Déterminer expérimentalement le rapport de transmission du train d'engrenages
Méthode de détermination:
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Rapport de transmission:
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Etudier la transmission par réducteur à trains simples
Schéma de la transmission :
Calcul du rapport de transmission
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………………………………………………………………………………………………………………
Construire et exploiter le modèle mécanique Meca3D
Procédure de reconnaissance automatique des pièces:
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Procédure de reconnaissance automatique des liaisons:
………………………………………………………………………………………………………………
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Résultats de simulation:
………………………………………………………………………………………………………………
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Rapport de transmission:
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Vérification expérimentale
Mesure et détermination de la vitesse de rotation du tambour:
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Vitesse de rotation du moteur:
………………………………………………………………………………………………………………
Conclusion
Cohérence de cette vitesse (données techniques moteur Canon EN35 M 24V)
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FICHE DE FORMALISATION
Je dois retenir
La définition d'un engrenage :
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
La définition du rapport de transmission :
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Le calcul du rapport de transmission d'un engrenage :
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
Le calcul du rapport de transmission d'un train d'engrenage :
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………
La procédure de création d'une liaison engrenage sous "Meca3D"
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DOSSIER RESSOURCE
Les trains d'engrenages simples
Définitions :
Un engrenage est une association de deux roues dentées (ou pignons).
Un train d’engrenages est une succession d’engrenages en série.
Un train d’engrenages est dit simple si les axes des roues dentées ont des positions fixes.
Les engrenages :
Condition d’engrènement : Pour que deux roues dentées puissent
engrener, leurs dentures doivent être de même dimension, donc de même
« module » .
Rapport de transmission : Le rapport de transmission d’un engrenage est
Rsortie / entrée =
n sortie Z entrée
=
nentrée Z sortie
Figure 1
Le rapport de transmission est le rapport inverse des nombres de dents des
roues.
Cas d’un engrenage extérieur : (figure 1)
Les deux roues dentées sont des pignons à dentures
extérieures. Les roues tournent en sens contraire. Le rapport
de transmission est donc négatif.
Cas d’un engrenage intérieur : (figure 2)
Figure 2
L’une des roues dentées est un pignon à denture extérieure,
l’autre est une roue « creuse » à denture intérieure. Les roues
tournent dans le même sens. Le rapport de transmission est
donc positif.
Rapport d’un train d’engrenages :
Le train d’engrenages de la figure 3 est composé de deux
engrenages extérieurs successifs. Son rapport est donc le
suivant.
Z
Z Z
Z
R 4 / 1 = R4 / 3 * R 2 / 1 = − 3 * − 1 = 3 1
Z4
Z2 Z4Z2
Le train d’engrenages de la figure 4 est composé de trois
engrenages extérieurs successifs. Son rapport est donc le
suivant.
Z
Z
Z Z
Z
R4 / 1 = R4 / 5 * R5 / 3 * R2 / 1 = − 5 * − 3 * − 1 = − 3 1
Z4
Z5
Z2
Z4Z2
Nous constatons que le pignon intermédiaire 5 inverse
simplement le sens de rotation, il ne modifie pas la norme
du rapport de transmission.
Dans le cas général, pour un train multiple :
* Z menantes
Rsortie / entrée = (−1) n
* Z menées
Figure 3
Figure 4
n = nombre d’engrenages extérieurs ;
* = produit des …
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DOSSIER TECHNIQUE
Transmission du mouvement
1
2
3
4
5
6
Nomenclature :
6
Couronne tambour
5
Pignon de renvoi
4
3
2
1
Repère
Z6 = 49
m = 0,75
Z5b = 20
m = 0,75
Z5a = 40
m = 0,75
Z4b = 20
m = 0,75
Z4a = 40
m = 0,75
Z3b = 20
m = 0,75
Z3a = 40
m = 0,75
Z2b = 25
m = 0,75
Z2a = 66
m = 0,5
Z1 = 16
m = 0,5
Nbre de dents
Module (mm)
Pignon intermédiaire
Pignon intermédiaire
Pignon intermédiaire
Pignon moteur
désignation
On constatera que les pignons 3, 4 et 5 sont identiques.
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Caractéristiques du moteur Canon
EN35 series
Representative applications
· Transport mechanism for cards or bills
· Vending machine product advance mechanism
· Paper handling mechanism for printers
· 5-slot armature for low cogging
· High power output, low mechanical/electrical noise, long life
· Matching gear heads & encoders available as options
EN35 M
EN35 L
type
type
TP 2-CI5-E11-1
EN35 M type
Voltage
EN35 L type
V
12
24
12
24
Power output
W
2.3
2.5
4.5
4.5
Torque
mN·m
3.92
3.92
7.85
7.85
g-cm
40
40
80
80
Speed
r/min
5,700
6,000
5,500
5,500
Current
mA
340
175
550
280
Speed
r/min
6,500
6,900
6,400
6,400
Current
mA
95
50
100
50
mN·m
28.4
29.4
49.0
49.0
g-cm
290
300
500
500
mN·m/A
16.1
30.8
17.1
33.7
g-cm/A
164
314
174
344
Voltage constant
V/1000 r/min
1.68
3.22
1.78
3.53
Winding resistance
O
6.0
23.7
3.9
15.0
Winding inductance
mH
3.5
12.8
2.6
10.7
Moment of inertia
g-cm2
21
21
35
35
Mechanical constant
mS
49
52
47
46
Thermal resistance
°C/W
27
26
24
23
R
a
t
e
d
N
o
l
o
a
d
Starting torque
Torque constant
Winding change and/or options possible for meeting customized performance requirements
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