Description et analyse des mécanismes

5.00 crédits

30.0 h + 30.0 h

Enseignants

Contino Francesco; Fisette Paul; Raucent Benoît; Servais Thomas (supplée Raucent Benoît);

Langue
d'enseignement

Français

Préalables

Ce cours suppose acquises les notions de cinématique du point, cinématique du corps rigide et statique du corps rigide telles qu'enseignées dans les cours LEPL1201, LEPL1202.

Thèmes abordés

Description de la cinématique des mécanismes, calcul d'éléments de cinématique, fonctionnement de divers assemblages et transmissions, démontage et analyse fonctionnelle de mécanismes, prise de mesures de pièces mécaniques, réalisation de croquis et dessins techniques assistés par ordinateur.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :

Eu égard au référentiel AA du programme "Master ingénieur civil mécaniciens", ce cours contribue au développement, à l'acquisition et à l'évaluation des acquis d'apprentissage suivants:

AA1.1, AA1.2, AA1.3
AA2.1, AA2.2, AA2.3
AA3.1, AA3.2
AA5.1, AA5.5, AA5.6
AA6.2, AA6.3

Plus précisément, au terme du cours, l'étudiant sera capable de :
A. Acquis d'apprentissage disciplinaire
1. Cinématique (théorie):

expliquer les notions cinématiques de base et de les appliquer à des cas simples
décrire les paires et les chaînes cinématiques
déterminer les degrés de liberté d'un système articulé
expliquer le mécanisme 3-barres et ses dérivés
calculer la cinématique du joint de Cardan
expliquer la transmission par cames
comprendre les systèmes planétaires et d'appliquer à des cas simples
expliquer le fonctionnement des engrenages plans et de l'espace
expliquer le frottement statique, cinétique et la résistance au roulement
expliquer la notion d'angle mort d'un mécanisme et de le représenter par voie graphique
calculer les efforts de freinage et d'embrayage
expliquer le fonctionnement d'un accouplement par courroie
expliquer l'équilibrage de machine, irrégularité de marche (volants d'inertie)
calculer une vitesse critique d'arbre

2. Démontage moteur (laboratoire) :

nommer et décrire les fonctionnalités des organes prncipux d'un moteur à combustion interne
expliquer le fnctonnement général d'un moteur à combustion interne
manipuler correctement un ensemble d'outils en vue de démonter et remonter un mécanisme complexe

3. Analyse fonctionnelle, mesures et plans (mini-projet):

reconnaître, nommer et présenter les fonctionnalités de composants mécaniques courants
lire et interpréter correctement un plan de détails et un plan d'assemblage d'un mécanisme et de ses composants
manipuler précisément une série d'outils de mesure (pied à coulisse manuel, colonne de mesure, micromètre, etc.)
choisir dans les normes, au regard de la fonctionnalité d'une pièce ou d'une partie de celle-ci (surface, entraxe, longueur, diamètre etc.), la gamme de tolérances dimensionnelles et géométriques et d'état de surface requis
réaliser un dessin à la main d'une pièce mécanique respectant les principales conventions de dessin technique
utiliser un logiciel de CAO pour représenter une pièce mécanique en 3D et dériver de ce modèle virtuel un plan de fabrication
réaliser la cotation fonctionnelle d'un plan de fabrication et d'y indiquer les références, tolérance et états de surface dans le respect des normes du dessin technique

4. Analyse dynamique et dimensionnement d'une pièce de l'assemblage bielle-manivelle (mini-projet) :

expliquer la nature des forces agissant sur le système bielle-manivelle d'un moteur
utiliser les connaissances acquises en thermodynamique et en méthodes numériques pour calculer l'évolution de la pression dans un moteur
calculer les forces d'inertie agissant sur le système bielle-manivelle
calculer les contraintes maximales de cisaillement et de traction exercées sur les éléments du mécanisme bielle-manivelle
établir le lien entre les contraintes et les formes et dimensions des composants du système bielle-manivelle

B. Acquis d'apprentissage transversaux
En outre, l'enseignement contribue à l'acquisition des compétences propre à la gestion de projet en petit groupe (gérer son temps, organiser le groupe, effectuer des choix en équipe), à la rédaction d'un rapport en groupe et à l'argumentation orale des choix du groupe (justification des choix en matière cotation fonctionnelle et tolérancement).

Contenu

Le cours vise l'acquisition des connaissances de base en cinématique ainsi qu'en analyse fonctionnelle des mécanismes. Il se base sur un cours théoriques et sur une approche pratique et déductive. Dans le cadre des activités pratiques, les étudiants doivent démonter et remonter un dispositif mécanique complexe (un moteur d'automobile) ce qui permet de toucher des composants mécaniques, d'étudier leur interdépendance et d'analyser leur fonctionnement. Ensuite, les étudiants doivent analyser de façon approfondie un sous-ensemble mécanique. Ils doivent en faire un relevé dimensionnel, une étude fonctionnelle et un dimensionnement de tous les composants, ce qui conduit au dessin d'un schéma de fonctionnement et de plans d'atelier réalisés grâce à un logiciel de CAO. Enfin, les étudiants doivent dimensionner un composant du moteur.
Les thèmes abordés par le cours sont les suivants : rappels de cinématique tridimensionnelle, notions fondamentales en cinématique des mécanismes, frottement, arc-boutement, fonctionnement de divers assemblages et transmissions, démontage et analyse fonctionnelle de mécanismes, prise de mesures de pièces mécaniques, réalisation de croquis et dessins techniques assistés par ordinateur.

Méthodes d'enseignement

Les activités sont organisées comme suit :
    Onze ou douze cours de deux heures pour la partie théorique
    Un laboratoire d'une (ou deux) journée(s) réalisé par petits groupes d'étudiants
    Deux mini-projets, réalisés en petits groupes, comportant des séances d'introduction théorique, d'APE, de restructuration et de consultance

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

Pour le cours théorique ainsi que pour la moitié des points du mini-projet dimensionnement, les étudiants seront évalués individuellement lors d'un examen écrit.
Pour les mini-projets et le laboratoire, les étudiants seront évalués en groupe sur la base des rapports associés et d'une entrevue avec les enseignants.
Le cours théorique compte pour la moitié des points de la note finale.

Ressources
en ligne

Site Moodle(https://moodleucl.uclouvain.be/course/view.php?id=10634) contenant le syllabus, les notes de cours et autres documents utiles (modalités pratiques et horaire détaillé des activités, consignes pour les rapports, grilles d'évaluation, ... )

Bibliographie

Des ouvrages de références obligatoires :

Hazard C., Ricordeau A., Corbet C., Méthode Active de Dessin Technique, Casteilla, 2003

Des ouvrages de références conseillés :

Barlier C., Bourgeois R., Mémotech - Conception et dessin, Educalivre, 1998
Fanchon J.L., Guide des Sciences et Technologies Industrielles, Nathan, 2004
Heisler H., Vehicle and Engine Technology, Elsevier, 1999
Jensen C., Helsel J., Engineering Drawing and Design, McGraw-Hill, 2000

Faculté ou entité
en charge

MECA

Programmes / formations proposant cette unité d'enseignement (UE)

Intitulé du programme

Sigle

Crédits

Prérequis

Acquis
d'apprentissage

Mineure en Mécanique

LMINOMECA

Filière en Mécanique

FILMECA