BARRIERE LEVANTE

Université Joseph Fourier - Grenoble GMP 120
Examen du 16/05/2012 page 1/9
EXAMEN GMP 120
Session de Mai 2012- Durée 2 heures
Aucun document autorisé
Calculatrice autorisée
Documents fournis :
• Présentation du support d’étude (p.1 à 4)
• Travail à réaliser (p.5&6)
• Tableau des liaisons (Document 1 – p.7&8)
• Epure pour tracé (Document 2 - p.9)
!! Le document 2 est à rendre avec votre copie !!
Remarque 1 : la présentation des documents rendus sera prise en compte
Remarque 2 : identifiez correctement chaque réponse : indiquer le numéro de question
Remarque 3 : tous les calculs seront explicités sous forme littérale avant l’application
numérique
BARRIERE LEVANTE
1- Mise en situation et fonctionnement :
Les barrières levantes sont conçues pour barrer en toute sécurité le passage
aux véhicules.
Le contrôle des entrées et sorties du parking s’effectue depuis un poste de
garde à l'aide de boutons de commande ou bien par badge électronique ou
télécommande. Pour simplifier son fonctionnement, la barrière est équipée
d’une boucle de détection assurant sa fermeture automatique dans les deux
sens de passage.
La barrière étudiée est mise en mouvement grâce à un moteur électrique.
Différents types de lisse peuvent être utilisées :
Longueur de la lisse : L = 1,5 m à 4 m Diamètre de la lisse D = 80 mm
Temps d'ouverture et de fermeture de la barrière : 3s maximum
Boucle de détection.
Lisse

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Les constituants du système étudié sont :
L'étude porte sur le groupe mécanique, dont les principaux éléments sont identifiés ci-
dessous :
Le moteur, par l'intermédiaire de la courroie, entraîne l'arbre d'entrée du réducteur (vis
sans fin).
Un limiteur de couple est intercalé entre l'arbre de sortie du réducteur (roue) et la
manivelle. Il permet rompre la chaîne d'énergie si la lisse bute sur un obstacle (véhicule ou
piéton), lorsque l'effort sur la lisse dépasse 150N. Il ne sera pas pris en compte pour
l'étude, nous considérerons que la manivelle est liée complètement à l'arbre de sortie du
réducteur (même classe d'équivalence).
La manivelle, par l'intermédiaire de la bielle, entraîne le bras de commande, lui-même lié
complètement à la lisse. L'amplitude du mouvement da la lisse est de 90°, correspondant
à 1/2 tour de la manivelle.
1 Carrosserie
2 Couvercle
3 Porte
4 Groupe mécanique
5 carte électronique
6 Embase de fixation
7 Mâchoire de fixation
de la lisse
8 socle

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La chaîne de transmission de puissance est constituée :
- d’un moteur électrique
- d'une transmission par poulies / courroie : la relation entre le couple de sortie (sur la
poulie du bas, donc sur la vis du réducteur) et le couple d'entrée (sur la poulie du haut,
donc l’arbre moteur) est la suivante : Cv = η
pc
.Cm / k
pc
- d'un réducteur à roue et vis sans fin ; la relation entre le couple de sortie (sur la roue) et le
couple d'entrée (sur la vis) est la suivante : Cr = η
rv
.Cv / k
rv
Moteur
électrique Tension d'alimentation
U = 220 V Puissance P = 250 W Vitesse nominale N = 890 t/min
Transmission par poulies /
courroie Rendement η
pc
= 0,78 rapport de réduction k
pc
= 0,8
Réducteur à roue et vis
sans fin Rendement η
rv
= 0,5 rapport de réduction k
rv
= 1/64
Bras de commande
Carrosserie
Crochet ressort haut
Ressort d’équilibrage
Bielle
Moteur
Courroie
Réducteur
roue et vis
sans fin
Limiteur de
couple
Crochet ressort bas
Palier de
guidage en
rotation
Manivelle
Y
X
Z

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A
B
C
I
x
y
D
O
1
O
2
C D
C
E
A
B
I
F
Schémas cinématiques partiels :
- spatial
- plan (xy)
O
1
O
2

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2- Analyse fonctionnelle (4 pts)
Question 1 Proposer un diagramme « Pieuvre » (ou des interacteurs) pour ce
mécanisme ; identifier et nommer les différentes fonctions.
Question 2 Sous la forme d’un tableau, caractériser ces fonctions : préciser les critères
et si possible les niveaux.
3-Etude cinématique (5 pts)
Question 3 Lister toutes les classes d’équivalences (ou sous ensembles rigides).
Question 4 Réaliser le graphe de structure (graphe des liaisons) de ce mécanisme
Précisez les différents centres et axes des liaisons ; ajoutez des points sur le document
2 si nécessaire.
Rq : nous ferons l'hypothèse que la bielle est en liaison pivot à ses 2 extrémités.
Question 5 Reproduire et compléter le schéma cinématique plan fourni ci-dessus.
4-Etude statique : détermination du couple moteur (9 pts)
Objectif de l’étude (questions 6 à 12) : on souhaite déterminer le couple minimal
que doit exercer le moteur pour lever la barrière.
L’étude est réalisée dans une seule position, représentée sur le document 2.
Les hypothèses de l’étude sont les suivantes :
- les liaisons sont considérées comme parfaites (sans frottement) ;
- le poids des pièces du mécanisme (sauf celui de la lisse) sera négligé devant les
autres actions mécaniques ;
- l'action du ressort d'équilibrage sera négligée dans une première approche.
Données numériques :
mm
mm
mm
z
y
x
CD
CD
CD
CD
120
20
93
−
−
==
Question 6 Isoler la bielle.
Faire le Bilan des Actions Mécaniques Extérieures ; en déduire la direction des actions
mécaniques appliquées à la bielle.
Question 7 Isoler la classe d'équivalence de la lisse.
Faire le Bilan des Actions Mécaniques Extérieures.
Caractéristiques de la lisse : L = 2 m ; M = 3 kg ;
centre de gravité G