Le schéma cinématique
- Les éléments du schéma cinématique : Liaisons, organes, mouvements.
- Les symboles utilisés dans les schémas cinématiques : Exemples et explications.
- Schéma cinématique plan : Représentation en deux dimensions.
- Schéma cinématique spatial : Représentation en trois dimensions.
- Schéma cinématique de mécanismes simples : Exemples de schémas de pignons, de bielles et de leviers.
- Schéma cinématique de mécanismes complexes : Exemples de schémas de transmission automobile et d'appareils de levage.
- Analyse des mouvements dans le schéma cinématique : Vitesse, accélération, trajectoire.
- Relations entre les éléments dans le schéma cinématique : Utilisation d'équations et de graphes.
- Utilité du schéma cinématique dans la conception de machines : Optimisation des mouvements et des performances.
- Résolution de problèmes cinématiques : Utilisation du schéma pour déterminer des inconnues.
- Schéma cinématique et simulation : Utilisation de logiciels pour visualiser et analyser les mouvements.
- Importance du schéma cinématique dans la fabrication et l'assemblage : Garantie de l'ajustement et de l'interchangeabilité des pièces.
- Utilisation du schéma cinématique dans la maintenance et le dépannage : Identification des problèmes et des pièces défectueuses.
- Schéma cinématique dans les études d'ergonomie : Analyse des mouvements humains pour optimiser les postes de travail.
- Schéma cinématique et robotique : Conception de robots et programmation des mouvements.
- Intégration du schéma cinématique dans les logiciels de CAO : Utilisation de modèles 3D pour visualiser et analyser les mécanismes.
- Schéma cinématique et automatisation industrielle : Utilisation dans les systèmes de contrôle et de commande.
- Limitations du schéma cinématique : Précision limitée, absence de prise en compte des forces et des déformations.
- Conclusion : L'importance du schéma cinématique dans l'ingénierie mécanique et ses applications diverses.
En explorant ces différents aspects du schéma cinématique, les ingénieurs et les concepteurs mécaniques peuvent mieux comprendre et analyser les mouvements des mécanismes, ce qui contribue à une conception et à une optimisation plus efficaces des systèmes mécaniques.
Introduction au schéma cinématique : Définition et objectifs.
Le schéma cinématique est un outil utilisé en ingénierie mécanique pour représenter graphiquement la structure et le mouvement d'un mécanisme. Son objectif principal est d'analyser et de comprendre les relations entre les éléments d'un système mécanique, tels que les organes, les liaisons et les mouvements, afin de faciliter la conception, l'optimisation et la simulation.
Les éléments du schéma cinématique : Liaisons, organes, mouvements.
Le schéma cinématique est composé de différents éléments. Les liaisons représentent les connexions entre les organes du mécanisme et définissent les degrés de liberté. Les organes sont les parties mobiles ou fixes du mécanisme. Les mouvements décrivent les trajectoires et les vitesses des organes.
Les symboles utilisés dans les schémas cinématiques : Exemples et explications.
Les schémas cinématiques utilisent des symboles graphiques spécifiques pour représenter les différents éléments. Par exemple, les liaisons peuvent être représentées par des traits, des flèches ou des cercles, et les organes par des rectangles, des triangles ou des cercles avec des indications spécifiques.
Schéma cinématique plan : Représentation en deux dimensions.
Le schéma cinématique plan représente le mécanisme en deux dimensions, généralement sur un plan horizontal. Il est utilisé lorsque les mouvements du mécanisme se produisent principalement dans un seul plan.
Schéma cinématique spatial : Représentation en trois dimensions.
Le schéma cinématique spatial représente le mécanisme en trois dimensions, prenant en compte les mouvements qui se produisent dans plusieurs plans. Il est utilisé lorsque les mouvements du mécanisme sont plus complexes et nécessitent une représentation tridimensionnelle.
Schéma cinématique de mécanismes simples :
Exemples de schémas de pignons, de bielles et de leviers. Les schémas cinématiques peuvent être utilisés pour représenter des mécanismes simples tels que les systèmes de pignons, les bielles et les leviers. Ces schémas permettent de comprendre comment les mouvements sont transmis et convertis entre les différentes parties du mécanisme.
Schéma cinématique de mécanismes complexes :
Exemples de schémas de transmission automobile et d'appareils de levage.
Les schémas cinématiques sont également utilisés pour représenter des mécanismes plus complexes, tels que les transmissions automobiles et les appareils de levage. Ces schémas permettent d'analyser les mouvements et les interactions entre les différents organes pour assurer un fonctionnement harmonieux du système.
Analyse des mouvements dans le schéma cinématique : Vitesse, accélération, trajectoire.
Le schéma cinématique permet d'analyser différents aspects des mouvements des organes, tels que la vitesse, l'accélération et la trajectoire. Ces informations sont essentielles pour comprendre et optimiser les performances du mécanisme.
Relations entre les éléments dans le schéma cinématique : Utilisation d'équations et de graphes.
Le schéma cinématique permet d'établir des relations entre les éléments du mécanisme à l'aide d'équations et de graphes. Ces outils mathématiques aident à décrire les mouvements et les contraintes entre les organes, facilitant ainsi l'analyse et la résolution de problèmes.
Utilité du schéma cinématique dans la conception de machines : Optimisation des mouvements et des performances.
Le schéma cinématique est essentiel dans la conception de machines, car il permet d'optimiser les mouvements et les performances du mécanisme. Il aide à identifier les contraintes, les interférences et les problèmes potentiels, ce qui permet d'améliorer la fiabilité et l'efficacité du système.
Résolution de problèmes cinématiques : Utilisation du schéma pour déterminer des inconnues.
Lors de la résolution de problèmes cinématiques, le schéma cinématique est utilisé pour déterminer les inconnues, telles que les vitesses, les positions ou les forces dans le mécanisme. En analysant les relations entre les éléments, il est possible de résoudre ces problèmes de manière méthodique.
Schéma cinématique et simulation : Utilisation de logiciels pour visualiser et analyser les mouvements.
Les schémas cinématiques peuvent être utilisés dans des simulations informatiques pour visualiser et analyser les mouvements d'un mécanisme. Les logiciels de simulation permettent de réaliser des tests virtuels, ce qui facilite la détection des problèmes potentiels et l'optimisation du système.
Importance du schéma cinématique dans la fabrication et l'assemblage : Garantie de l'ajustement et de l'interchangeabilité des pièces.
Le schéma cinématique est essentiel lors de la fabrication et de l'assemblage d'un mécanisme, car il garantit l'ajustement précis et l'interchangeabilité des pièces. En comprenant les mouvements et les liaisons, il est possible de concevoir et d'usiner les composants de manière à obtenir un assemblage fonctionnel.
Utilisation du schéma cinématique dans la maintenance et le dépannage : Identification des problèmes et des pièces défectueuses.
Le schéma cinématique est également utile lors de la maintenance et du dépannage d'un mécanisme. Il permet d'identifier les problèmes potentiels, de localiser les pièces défectueuses et de faciliter les réparations.
Schéma cinématique dans les études d'ergonomie : Analyse des mouvements humains pour optimiser les postes de travail.
Dans les études d'ergonomie, le schéma cinématique est utilisé pour analyser les mouvements humains et optimiser les postes de travail. En comprenant les mouvements du corps humain, il est possible de concevoir des environnements de travail plus sûrs, plus confortables et plus efficaces.
Schéma cinématique et robotique : Conception de robots et programmation des mouvements.
Les schémas cinématiques sont largement utilisés dans le domaine de la robotique. Ils sont essentiels à la conception de robots et à la programmation de leurs mouvements. En utilisant les principes du schéma cinématique, il est possible de concevoir des robots capables d'exécuter des tâches complexes avec précision.
Intégration du schéma cinématique dans les logiciels de CAO : Utilisation de modèles 3D pour visualiser et analyser les mécanismes.
Les logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) intègrent souvent des fonctionnalités de schéma cinématique. Ils permettent de créer des modèles 3D des mécanismes, offrant une visualisation réaliste et facilitant l'analyse des mouvements.
Schéma cinématique et automatisation industrielle : Utilisation dans les systèmes de contrôle et de commande.
Dans l'automatisation industrielle, le schéma cinématique est utilisé pour concevoir et contrôler les mouvements des machines. Il joue un rôle crucial dans les systèmes de contrôle et de commande, assurant une synchronisation précise des actions des différents organes.
Limitations du schéma cinématique : Précision limitée, absence de prise en compte des forces et des déformations.
Le schéma cinématique présente certaines limitations. Il ne prend pas en compte les forces, les déformations ou les effets dynamiques, se concentrant principalement sur les mouvements. De plus, sa précision est limitée, ce qui peut nécessiter des analyses plus détaillées dans certains cas.
L'importance du schéma cinématique dans l'ingénierie mécanique et ses applications diverses.
En conclusion, le schéma cinématique est un outil essentiel dans l'ingénierie mécanique. Il permet de représenter et d'analyser les mouvements des mécanismes, facilitant ainsi la conception, l'optimisation, la simulation et la résolution de problèmes. Son utilité s'étend à de nombreux domaines, de la fabrication à la robotique, en passant par l'ergonomie et l'automatisation industrielle. Bien qu'il présente des limitations, le schéma cinématique reste un élément clé de l'analyse et de la compréhension des systèmes mécaniques.
Dessin d’ensemble
Lors d’une étude, un mécanisme est représenté sous la forme d’un dessin d’ensemble. Si le mécanisme est complexe, il sera utile de le schématiser et de le représenter sous forme d’un schéma cinématique.
Le dessin d’ensemble ci-contre représente une bride hydraulique permettant le maintien en position d’une pièce à usiner. L’effort de serrage est produit par de l’huile sous pression agissant sur le piston 2. La bride est fixée sur une table de machine-outil
Recherche des classes d’équivalence
- on appelle classe d’équivalence cinématique (cec) un ensemble des pièces mécaniques reliées entre elles par des liaisons encastrement.
- Une classe d’équivalence peut être désignée par une lettre majuscule.
Ex. : A = {1, 4, 6,7} est la classe d’équivalence comprenant les pièces repérées 1, 4, 6 et 7 sur le dessin d’ensemble
Le mécanisme étudié comprend 10 pièces que l’on peut regrouper en 3 classes d’équivalence distinctes 0, A et B.
Sur le dessin d’ensemble, il sera d’usage de colorier chaque classe d’équivalence d’une couleur différente.
Identification des liaisons mécaniques
Lors de cette étape, on recherchera les liaisons existant entre les différents couples de cec. Pour cela, il faut respecter 2 règles :
- S’il n’y a pas de contact entre deux cec, il n’y a pas de liaison.
- Lorsqu’on étudie la liaison entre deux cec, il faut supposer le reste du mécanisme enlevé.
Ex. : Recherche de la liaison entre les cec 0 et A.
- Rechercher les surfaces de contacts entres ces 2 solides : surfaces cylindriques d’axe y. 2/ En déduire les mouvements autorisés (degrés de liberté)
- degrés de liberté Ty et Ry.
- Identifier la liaison : pivot glissant d’axe y.
- Représenter la liaison par son symbole : (Respecter les couleurs choisies).
Elaboration du schéma cinématique
La dernière étape consiste à élaborer le schéma cinématique alors il suffit pour cela de positionner les centres des liaisons puis les symboles de chaque liaison en respectant leurs orientations et leurs positions relatives.
En reliant entre elles les classes d’équivalence (couleurs), on obtient le schéma cinématique du mécanisme.
Le schéma cinématique doit respecter la géométrie du mécanisme.
