Sujet du bac 2012: Analyse d’un système technique (U11) Métropole

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Baccalauréat professionnel 2012, Spécialité Maintenance des véhicules automobiles - option voitures particulières

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• Publié par: le_bachelier
• Publié le: 01 janvier 2012
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  Paternité, pas d'utilisation commerciale, partage des conditions initiales à l'identique
• Langue: Français

Extrait

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Système d’ouverture et de fermeture motorisé du coffre de l’Audi A8.   1 : PRESENTATION :  Le système étudié équipe certains véhicules de la marque Audi, notamment ceux de la gamme A8. Ces systèmes d’ouvrants motorisés répondent à la demande croissante des consommateurs pour un accès au véhicule plus pratique et plus simple. Ils fournissent une assistance électrique pour actionner automatiquement le coffre grâce à une solution motorisée. Pour actionner l’ouverture ou la fermeture de l’habitacle, l’utilisateur agit sur une télécommande ou un bouton situé à l’intérieure de l’habitacle. Les avantages de ce système sont :  Un accès rapide et simple au coffre.  Un fonctionnement sans effort.  possibilité d’ouverture manuelle. Une

                                   

Implantation du système étudié

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Audi A8 équipé du système d’ouvrant étudié  

Dossier Ressources  DR 1/10

         

FT12 : Détecter les positions extrêmes du coffre.

FT111 : Mettre en route le moteur électrique

FT1111 : Mettre sous tension le coupleur électromagnétique.

FT11 : Déclencher le mouvement du coffre.

FP 1 : Ouvrir /fermer le coffre.  

2 : ANALYSE FONCTIONNELLE :   La motorisation du coffre est un système qui permet d’ouvrir et de fermer le coffre afin d’accéder facilement à la partie rangement.   2.1 : Extrait du diagramme FAST :      Fonction principale :Ouvrir et fermer le coffre avec un système motorisé. 

FT1 : Commander le déplacement du coffre .

Dossier Ressources  DR 2/10

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S1 : Bouton électrique.

FT 3 : Maintenir le coffre en position ouverte.  

FT 1 : Résister au milieu ambiant.      

 

               

FT 1 : Respecter les conditions de sécurité.  

FT 41 : Ouvrir le coffre.  

FT 31 : Arrêter le moteur.  

FT 3 : Assurer l’ouverture et le maintien lorsque le moteur est débrayé.  

FT 4 : Détecter les dysfonctionnements à fermeture.  

FT 3 : Détecter les dysfonctionnements à l’ouverture.  

                 

   Fonction contraintes :

FT23 : Assister le motoréducteur à l’ouverture du coffre.

FT22 : Utiliser le mouvement de rotation pour ouvrir/fermer le coffre.

FT21 : Transformer/adapter l’énergie électrique en mécanique.

S 8 : Vérin à gaz.  

FT 311 : Déclencher le coupleur magnétique.  

S5 : Vérin à gaz.

S 7 : Potentiomètre.   

S 10 : Irréversibilité du système.  

S9 : Système graissé, abrité dans la carrosserie.  

S2 : Potentiomètre. 

S3 : Moteur  + Réducteur.

FT2 : Créer un mouvement et le transmettre au coffre  

S4 : Système de bras articulés.

3 : MISE EN SITUATION :     Le système d’ouvrant étudié est symétrique, seul le coté droit motorisé, sera étudié. Les principaux constituants du système étudié sont :     Platine de liaison  Levier25+ axe   e d’entrainement 27+ couvercl   de coffre                 Bras22+ passe   câble         Ensemble E(Motoréducteur + support16, fixés sur le   châssis du véhicule)   4 : FONCTIONNEMENT :   Le système d’ouvrant étudié permet d’ouvrir ou fermer un coffre. Il permet ainsi de passer d’une position ouverte, par exemple, à une position fermée, avec une assistance à l’ouverture et à la fermeture. Il assure un accès confortable au coffre, sans risque pour l’utilisateur et garantit l’état du joint d’étanchéité lors de la fermeture. Position du système étudié lors de la phase de fermeture du coffre:   5 : CHAINE ENERGETIQUE :   La chaîne énergétique est constituée : · D’un moteur électrique à courant continu 12V · réducteur roue et vis sans fin, 1 D’un er étage de réduction. · engrenage droit, 2 D’un ème étage de réduction. ·  D’un 3 ème étage de réduction, composé d’un pignon et d’un secteur denté.  

           

Energie électrique

Convertir et transformer l’énergie électrique en énergie mécanique

Moteur et transmission

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Energie mécanique

Dossier Ressources  DR 3/10

Schéma bloc du système     N moteur = ?     Energie électrique Moteur électrique Rendement : η m = 0,8  

Système roue et vis sans fin Rendement : η 1 = 0,6  

N25/16 = Nsortie = 2,1 tr/min

Engrenage droit Rendement : η 2 = 0,92 

  1 r  e àascnuPsi er  gatéed e é    trcudn io 2 m é e ed egaté tcud    n io   l’entrée du   moteur P M       Puissance et couple   à l’entrée du   réducteur P e et C e         6 : EXTRAIT DU CAHIER DES CHARGES :     Mécanisme d’ouverture et de fermeture de coffre          

ENVIRONNEMENT · aux Résister éléments chimiques et à l’humidité de l’air.

             

SECURITE · anti Système - pincement.

· Système de charnière indémontable et monobloc. · 0,45m/s≤   vitesse d’impact de la serrure≤0,60 m/s.

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Pignon et secteur denté Rendement :  η 3 0,9 =

ESTIME - FIABILITE · Répondre aux critères d’efficacité sous charge statique ou dynamique. · : Fonctionnement 4 à 5 ouvertures par jour. · au S’adapter véhicule.

ules automobiles VI – VP –Moto  

3 me étage de réduction

Puissance et couple en sortie du réducteur P s et C s  

Energie mécanique

PRODUCTION · 150 000 véhicules par an plus pièces de rechange. · Coût du produit : ≈450 Euros HT.

Dossier Ressources  DR 4/10

Perspective 

Dossier Ressources  DR 5/10

       

Symbole Représentation plane

Mouvements  relatifs

Nom de la liaison

Rotation

Degrés de liberté (d.d.l)

Translation

1

Pivot

Translation

Rotation

1

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0 1

 

Exemples

  (vis + Ecrou)

  (Principe)

 

  (Principe)

 

  Pièces assemblées par vis

1 3

4

4

s

Linéaire rectiligne

Linéaire annulaire ou hèrec lindre

Rotule ou sphérique

 

Translation Rotations

Translations Rotation

3

0 3

2 2

Translation Rotations

Translations

Rotations

Ponctuelle ou Sphère-plan

Rotations

Appui plan

3

2 1

Translations

2 3

5

Pivot glissant

Translation

1 1

2

Rotations

0 2

2

Sphérique à doigt

Rotation

Translation

Rotation

1

rotation conjuguées

Translation

1

1

7 : RESSOURCES :  7.1 : Liaisons mécaniques élémentaires  

0

0 0

Translation

Encastrement ou Fixe

 

 

 

 

 

 

 

 

Hélicoïdale

1

Rotation

0

 

 

 

Glissière

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2 : Extrait tolérances ISO alèsage (écart en microns).   Alésage  Jusqu’à 3 à 6 6 à 10 à 18 à 3 5 0 0     à 5 8 0 0     à  3 inclus inclus 10 18 30 D10 0 0 0     1 1 8    2    + + +  20+941 21 + 0+98 78   + +06 + 20 + 30 +40 + 50 + 65 + 80 E9 5 +   +  0  431 06 +  9  3++ 02 +  05 +  41 ++ 32  75  25  +61  + 1 21 04 +    2  + +   9       + F7    60  + 30 0  + 25  ++ 6   + 16 10+  2  2 +   31 +   82 4  + +   3  41  16  +   + 5 + 20      G6 +   1  0 +41  +21+ 8 92 + 9 +  52 +  7    + 20+  6 +  7  1   + + 2 + 4 + 5 + G8   + 16 +6  ++33  7  +440  +  2 4+ 2 2+ +    5 +   7265+  9+  8  01+   + H6  9  8 + 3+1 11  +  0 19   16+    +  0   6 +    0 0 0 0 0 +   H7 +   3 52 0   0  00      21  0  51 +    +  0 18+ +  0  1  2      0 +1  0 8 + 22 + 27 + 33 + 3 H8      00 0 0  +    0   14+     0 4   6   9  1 0   +   1 micromètre = 0,001 millimètre   7.3 : Extrait tolérances ISO arbre (écart en microns).  

80 à 120 à 180 à 250 à 315 à 120 180 250 315 400

+ 260 120 + + 159 + 72 + 71 + 36 34 + + 12 +66 +12 + 22 0 35 + 0 + 54 0

+ 305 + 145 + 185 85 + + 83 + 43 39 + + 14   +77 +14 + 25 0 + 40 0 + 63 0

+ 355 170 + + 215 + 100 + 96 50 + + 44   + 15   +87 +15 29 + 0 + 46 0 + 72 0

+ 400 + 190 240 + 110 + + 108 + 56 + 49 + 17 +98 +17 + 32   0 + 52 0 + 81 0

+ 440 +210 265 + + 125 + 119    62 + + 54 + 18 +107 +18 + 36   0 + 57 0 + 89 0

50 à 80 à 120 à 180 à 250 à 315 à Arbre  J 3  u i s n q cl u u ’à s    i 3 n   c à l   u 6 s     6 1   0 à    1 1 0  8 à    1 3 8  0 à    3 5 0 0     à  80 120 180 250 315 400      f6  62 - 56 - 50 -- 6 16 - 20 - 10 - 13 - 36 - 43 - 25 - 30 -    27 - 22 - 18 -- 12 - 58 - 49 - 41 - 33 - 98 - 88 - 79 - 68 - f7  -- 6 - 10 - 13 - 16 20 - 25 - 30 - 36 - 43 - 50 - 56 62    -- 16 - 28 - 22 - 41 - 34 - 60 - 50 83 - 71 - 106 - 96 - 119 g5 -2   6  -   4 -8  1 1-7  51  4-- 1 12 - 0-1  - 9  7-6  - 5 -  - - 9 - 11 - 14 - 16 - 20 - 23 - 27 - 32 - 35 - 40 - 43   - 2 - 4 5 -- g6 -1- 12 - 8-  17 -1  8-0 2  1 41 - 51 -6 -  7 - - 9-1   4 - 17 - 20 - 25 - 29 - 34 - 39 44 - 49 - 54 h5  0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 - 4 - 5 - 6 - 8 - 9 - 11 - 13 - 15 - 18 - 20 - 23 - 25 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 h6  522 - 22  -- 6  39 32-  -31  -1  1- 19 -- 16  9 - 0  8 -  0  6 -  0 0 0 0 0 h7   81-  51 0 12-  1   - 5  0  -043  0  0 3-- 25  0  -   - 21  0   75 -  0 2  5   -  0 6  4   -  0 - h8  0 00 00  0 0 3  3 0  -    -722     0   -     0 218  0   0  -    - 81 - 89 - 63 - 72 - 46 - 54 39 -- 14     1 micromètre = 0,001 millimètre     7.4 : DESIGNATION DES ACIERS NON ALLIES.       NF EN 10025 - IC 10 – NF EN 10027   Les aciers se distinguent des fontes par la teneur en carbone inférieur à 1,7% (fontes entre 2 et 6,7% plus fragiles, inadaptées aux déformations à froid et au soudage, utilisées pour le moulage) et par leur point de fusion»1500°C (»1200°C pour les fontes).

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Dossier Ressources  DR 6/10

7.4.1 : Aciers d’usage général :    Faible teneur en carbone : très utilisés, disponibles sous forme de laminés (profilés, barres, tôles, parfois galvanisés, ondulés…).Applications : constructions soudées, emboutissage, pliage… (carrosseries, poutres pour bâtiments, trains, électroménager, chaudronnerie, ameublement,…)   Nuances R min en MPa Re min en MPa Nuances R min en MPa Re min en MPa S 185 290 185 E 295 470 295 S 235 340 235 E 335 570 335 S 275 410 275 E 360 670 360

S 355 490 355        La désignation commence par la lettreS les aciers d’usage général et par la lettre pourE pour les aciers de construction mécanique. Le nombre qui suit indique la valeur minimale de la limite d’élasticité en mégapascals.   7.4.2 : Aciers  non alliés : Teneur en manganèse < 1%    Pour traitements thermiques. Applications : pièces forgées, arbres, engrenages, visserie, forets, rasoirs, ressorts, lames…   Nuances  R M   Pa  min en R M e P   a min en  Nuances  R M   Pa  min en R M e P   a  min en    C 22 410 255 C 45 660 375 C 25 460 285 C 50 700 395 C 30 510 315 C 55 730 420 C 35 570 335 C 60 / HRC≥57 C 40 620 355        La désignation commence par la lettreC du pourcentage de la teneur moyenne en suivie carbone multipliée par 100.

Exemple : C 40: 0,40% de carbone. S’il s’agit d’unacier moulé, la désignation est précédée de la lettreG. Exemple : GC 25: 0,25% de carbone.   Rappel :   R :résistance à la limite élastique Rm :résistance à la rupture 7. 5 : DESIGNATION DES VIS.   Extrait du guide du dessinateur industriel                        

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Dossier Ressources  DR 7/10

7.6 : FORMULAIRE.  

P = C ×ω 

P U  Ps e =    η

π×n ω=     30

= produit des Z menantes r produit des Z menées

N s Ne =     r

C = F × R

Re Rpe =     k

T Ν =   s

C réel Δ iéoequ = thC    r

η   total = η   1 ×  η   2 ×  η   3 ׅ…

s =π× R²  

Norme d’un vecteur

 

V = R xω  

P : Puissance en watts (w) C : Couple en Newton mètre (N.m) ω: Vitesse angulaire en radian par secondes (rad/)

P U e : Puissance utile en entrée η:Rendement Ps : Puissance en sortie

ω: Vitesse angulaire en radian par secondes (rad/) n : fréquence de rotation en tours par minutes (tr/min)

r : Rapport de réduction Z : Nombre de dents ou filet(s)

Ns : Fréquence de rotation à la sortie en tours / minute (tr/min) Ne : Fréquence de rotation à entrée en tours / minute (tr/min) r : Rapport de réduction

C : Couples en Newton mètre (N.m) F : Force en Newton (N) R : Rayon en mêtre

Rpe : Résistance pratique en MégaPascal (MPa) Re : Résistance élastique en MégaPascal (MPa) k : Coefficient de sécurité

τ : Contrainte tangentielle en MégaPascal (Mpa) T : Force tangentielle en Newton (N) s : Surface soumise au cisaillement en mm ²

η:Rendement C réel : Couple d’entrée en Newton mètre (N.m) C Théorique : Couple théorique en Newton mètre (N.m)

η   total : rendement du système complet.

s : surface d’un disque en mm² R : rayon du disque en mm  V X² + V y + Z   V= ² V ²

1°= 180 rad  

V : Vitesse en mm/s R : Rayon en mm

ω: vitesse angulaire en rad/s  

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Dossier Ressources  DR 8/10

coffre

8 : NOMENCLATURE :         1 d 28 Couvercle e 27 1 1 25 24 3 23 3 22 1   20 1 18 1 17

16 15 14 13 12 11 10 09 08

07 06 05 04 03

02 01 Rep  

3 1 1 1 3 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1 Nb

Platine de liaison Levier Rondelle Axe Bras Passe câble Vis ISO 4762 – M5×20 Rondelle Support Roue dentée Roue dentée du coupleur Plot élastique Couvercle réducteur Coupleur inférieur Axe roue/vis Carter supérieur Manchon d’entrainement Axe coupleur Coupleur supérieur Carter moteur Secteur denté Roue à denture hélicoïdale Roue dentée Rotor vis sans fin Désignation

    S185 C35   C35 S185 ABS     S185 C55 C55   ABS   C35 ABS 16NiCr6 C35

  ABS

        Matière

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  Non représenté sur DT 5/6       Embouti   Non représenté sur DT 5/6       Lié à 7 Z 15 = 14 dents Z 14 = 100 dents Non repéré sur DT 5/6   Lié à 7       Lié à 11 Non repéré sur DT 5/6   Z 4 = 98 dents Z 3 = 73 dents Z 2 = 24 dents Z 1 = 1 filet Observations 

Dossier Ressources  DR 9/10

 

Plan d’ensemble du mécanisme sans le couvercle de coffre repère 28, ni le passe câble repère 20 Echelle 2 :5

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Dossier Ressources DR 10/10  

Nota : Les pièces7,11et15sont entièrement liées (liaison encastrement)

7

 8