Dimensionnement d'un guidage

[invite3c922d77]

Bonjour,
J'ai imaginé un système de guidage en translation par rapport à une pièce qui se déplace sur une tige filetée.(cf photos attachées)

Simplement j'ai quelques problèmes au niveau des calculs.
Je connais la force F1.
Je pense connaitre la force axiale dans la vis :
Mtot=rmoy.Fv.tg(µ+p) + µ.Fv.1/2.(re + ri) (somme des moments de frottements ds la vis et du moment du à la butée.

Maintenant j'aimerais connaitre mes réactions au niveau du guidage. J'ai essayé de mettre en équilibre mais il s'avere que je rencontre les problèmes suivants :

1) Système hyperguidé(hyperstatique) non?
2) Comment tenir compte du frottement dans les guidages?
3) Probleme d'arc-boutement?

Merci de m'éclairer sur la situation
Cordialement
lizontonin

image virée conformément aux habitudes du site, la modération

[Zozo_MP]

Maintenant j'aimerais connaitre mes réactions au niveau du guidage. J'ai essayé de mettre en équilibre mais il s'avère que je rencontre les problèmes suivants :

1) Système hyperguidé(hyperstatique) non?
2) Comment tenir compte du frottement dans les guidages?
3) Probleme d'arc-boutement?

Vous pourriez déjà reposter votre image selon les normes du forum. Voir l'insertion des pièces jointes (les modos vont vous gronder tout fort)
Vous pourriez aussi passer vos traits au feutre car là c'est un peu brumeux. Et mettre un minimum de côtes.

Quand vous parlez d'arcqueboutement, j'en déduis que vous craignez que la pièce monte de travers de guingois !

Pour répondre à vos question sur l'hyperstatisme : je vais faire râler un peu Fred (sorry Fred) mais avant de ce préoccuper de ça, il faut commencer par faire de la mécanique de base. A toujours se réfugier d'abord dans des calculs on en oublie la conception minimum. (ca ma fait râler à chaque fois ne vous inquiétez pas )

Si votre pièce est correctement guidée cela coulissera sinon et bien ce la bloquera. Des colonnes très écartées ne guident pas mieux que des colonnes rapprochées surtout si la force reste bien centrée comme sur votre dessin.
Etc, etc... D'ailleurs vous ne dites rien de la noix qui sert d'écrou à la vis (la noix a-t-elle du jeu ou non; Je ne parle pas du filet)

Donc sur votre dessin on ne voit pas où est la bague. Je suppose qu'elle est sur la pièce du bas et que le trou de la pièce du haut à des alésages de passage sans et qui surtout ne touche pas les tiges de guidage.

En plus vous ne dites rien sur la matière qui constitue les deux pièces fixées ensemble. Donc on ne sait rien de la flexibilité des pièces qui peuvent jouer sur les guidages. On ne sait pas non plus pourquoi votre pièce est si grande, etc...


Pour le coefficient de frottement des bagues cela dépend de la matière. Si ce sont des paliers IGUS le fournisseur donne l'information.
On ne sait rien de la vitesse de déplacement, ni de la fréquence de l'inversion, ni du milieu (poussières, abrasions, humidités, atmosphère corrosive, etc...).

Je crois comprendre que c'est un exercice scolaire et pas un problème réel de la vraie vie.

Cordialement

[mécano41]

Bonjour,

Juste un petit truc qui peut t'aider pour vérifier sans calcul préalable si ce que tu traces glisse ou coince...

(quand ça coince, c'est le principe qui est (était?) utilisé dans le valet d'établi du menuisier et dans les serre-joints - entre autres...)

Cordialement

[mécano41]

Je précise : le point d'application n'a pas besoin d'être lui-même dans le triangle (dans le sens Y) ; c'est la droite qui porte la force F qui doit être positionnée en X pour couper le triangle si l'on veut que que ça glisse

[A voir en vidéo sur Futura]

[mécano41]

Autant mettre quelque chose de propre ... Voici le croquis corrigé...

[invite3c922d77]

je dirais qu'il faut simplement qu'il faut une liaison lineaire rectiligne. Car cette liaison peut transmettre un couple et une force. Le couple permettra d'arreter en rotation le presseur et on pourra ensuite transmettre la force dans la direction de la vis.J'y suis ou je suis completement a coté??

[Zozo_MP]

Bonjour
Un petit coup de solidworks pour que l'on voit où tu en est !
Merci

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonsoir,
pour le premier point,

je dirais qu'il faut simplement qu'il faut une liaison lineaire rectiligne. Car cette liaison peut transmettre un couple et une force. Le couple permettra d'arreter en rotation le presseur et on pourra ensuite transmettre la force dans la direction de la vis.J'y suis ou je suis completement a coté??

je suis totalement d'accord ( avec une petite reserve de vocabulaire, on parlerai plus facilement de deux ponctuelles que d'une lineaire rectiligne mais conceptuellement c'est equivalent)
y a du progrés on avance un peu
maintenant tu essaie de sortir les schéma des deux solutions que je te fait envisager
on ne s'occupe pas pour le moment de l'accouplement sur le moteur et je te conseille pour le premier d'adopter une representation avec deux liaisons ponctuelles plutot qu'avec une lineaire rectiligne qui serait moins aisée à representer correctement.
pour accelerer les choses on va considerer que la vis à une simple liaison pivot avec le bati (cela peut te sembler bizarre mais pour la vis c'est le but a atteindre)
n'hesites pas sur ton mecanisme à appliquer la loi 6p-NS = Ds-Hs
avec p nombre de pieces (sans compter le bati)
Ns le nombre d'inconnues statiques de chaque liaison
Ds la mobilité (on espere que cela bouge comme prévu alors on met 1)
Hs le degré d'hyperstatisme que l'on espêre = 0
fred

[invite3c922d77]

Voila les schémas modifié? Sont-ils corrects qu'elle est la démarche pour continuer????J'aimerais en effet pouvoir vendredi présenter une version CAO.

[invitee0b658bd]

bonsoir,
j'ai pas vraiement l'impression que tu comprennes et que tu vois l'interet de ce que tu es en train de faire (je me trompe peut etre)

J'aimerais en effet pouvoir vendredi présenter une version CAO.

on en est encore loin, pour l'instant il n'y a rien à dessiner et passer deux ou 3 jours pour comprendre qu'il faut deux ponctuelles et se retrouver sur un schéma (si je l'ai bien lu) ou il y en a 3 c'est un peu desesperant
Pour l'instant, soyons clairs, on en est pas encore à un schéma cinematique qui puisse fonctionner
donc pas moyen encore de faire le moindre calcul d'effort donc hors de question de dimensionner quoique ce soit autrement qu'a la louche.
cela fait déja un grand nombre de fois que je te signal que le guidage de ta vis est mauvais et qu'il vaudrait mieux pour l'instant ne garder que la vis et laisser tomber le moteur pour traiter ce problême plus tard et on a toujours ce probleme supplementaire sur les schéma cinematiques ( qui introduit une telle hyperstticité que cela rend tout calcul par les equations globales illusoire)
fred

[invite3c922d77]

Bonsoir,
J'ai juste mis le moteur mais javais bien compris qu'il fallait le laisser de coté. Néanmoins j'ai repris le schema precedent c'est pour ca qu'il est encore present. Sinon pour les liaisons ponctuelles ben sur le schema 1 j'en ai mis deux et sur le schema 2 une seule entre le presseur et le bati.je penses avoir fait juste??

Voila
Sinon est-ce qu'on pourrait pas plutot communiquer par email ou autres????
cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
si tu regardes ton schéma 1 quelle est la liaison ponctuelle qui s'oppose à la rotation de la noix ? (perso, moi je ne la voie pas)
le problême est similaire sur ton schéma 2
quelle est la liaison qui s'oppose à la rotation du presseur par rapport à l'axe de la vis ? (je ne la trouve pas non plus). Je vois bien une ponctuelle, mais mal orientée et qui aurait tendance à laisser une mobilité interne tout en creant un degré d'hyperstaticité.

Sinon est-ce qu'on pourrait pas plutot communiquer par email ou autres????
cordialement

je crois avoir un collegue qui suit avec attention nos echanges, je m'en voudrait de le priver du plaisir de me reprendre quand je dirai une connerie (ce qui ne manquera pas d'arriver)
On est pas forcément d'accord sur le degré d'abstraction à utiliser pour la conception du mecanisme, mais quand on en sera aux solutions technologiques je lui laisserai volontier la main
fred

[invitee0b658bd]

bonsoir
un schema en perspective serait plus simple , j'en suis persuadé (personellement je l'ai fait, mais je sortirai de mon role de prof en te le donnant)
fred

[invite3c922d77]

ok merci je vais faire des schema 3d et te les soumets! Désolé pour la communication c'est pas toujours evident via un forum neanmoins je te remercie pour le temps que tu m'accordes. Une fois ce schéma valide, que reste -t-il a faire avt d'entrer ds les solutions techno????(Calcul des efforts?)

[invite3c922d77]

je ne veux en aucun cas que tu fasses mon travail. Mon but et juste de progresser dans le domaine et de presenter un systeme correct. Voila mes schemas 3D! Merci encore

PS : j'essaye de m'investir aux maximum mais effectiveme,nt dsl pour les lacunes!!

[invitee0b658bd]

donc on est d'accord,
je ne te ferais pas aller plus vite que la musique, je te ferais faire ce que tu peux faire (les delais de projets sont ton probleme, a toi d'être en capacité d'aller vite si tu veux aller vite)
je peux te conseiller quelques bouquins si tu en as besoin, tu peux aussi te rapprocher de ton prof de construction
fred

[invite3c922d77]

Est-ce que tu pourrais me dire si mon schema tient la route et si oui en quoi consiste l'étape suivante!
Merci j'aimerais avancer demain après midi!!

[invitee0b658bd]

bonjour,
j'ai un peu modifié ton schéma en te rajoutant une variante et en le rendant un poil plus lisible
sur le premier schéma
si tu voit bien l'interpretation des deux ponctuelles, cela te donnes une solution technologique simple
la variante proposée peut etre interessante selon la configuration du bati

pour le schéma 2, j'ai pas compris les deux ponctuelles que tu mettait
(en schematisation on considere les liaisons bidirectionelles

je ne pourrais pas revoir cela avant ce soir, je part sivre des cours
fred

[invite3c922d77]

Ben ces deux laisons ponctuelles sur le schema 2 permettent d'éviter la rotation du presseur autour de la vis !!!Merci beaucoup

[Zozo_MP]

Bonjour
En attendant que vous ayez fini avec Fred je vous joint une petite vidéo d'un système possible parmi d'autres.
Je vous ferais des vues en coupe dans la matinée.

Je n'ai pas mis la pièce qui tient le moteur sachant que l'on peut mettre le moteur soit en haut de la vis soit en bas selon l'encombrement du moteur.

Cordialement

[invite3c922d77]

Merci pour vos réponse. En fait le problème majeur et que quand j'équilibre ma piece coulissante je n'arrive pas à résoudre. Et j'aimerais évaluer les forces de frottements dans la glissiere.

Bilan des forces :

F1 : connue (la piece comprime un objet)
Fv : force axiale dans la vis (calculer avec Mt=Mf+Mb)
Avec Mf : couple de frottement du filetage
et Mb couple de frottement de la butée
Mt : couple moteur

Xi,Yi : les reactions aux appuis dans la glissiere
d1,d2,d3 les distances


Je remets en piece jointe le schéma plus clair pour l'équilibre.

Merci d'avance de m'aiguiller. J'ai peut etre oublier des forces, ou de considerer le frottement dans la glissiere
Cordialement
lizontonin

[Zozo_MP]

Bonjour

Avant d'aller plus loin est-ce que si vous intéresse : c'est de faire des calculs théoriques pour faire des calculs sur une certaine conception ou de concevoir un système bien concret.

Si vous êtes dans le second cas vous sérieusement diminuer les problèmes en concevant un peu différemment.

Pouvezvous confirmer que vous avez bien deux pièces et non pas une seule comme le laisse supposer votre dessin.

Cordialement

[invite3c922d77]

Je souhaite concevoir un système concret. Mais je voulais faire ces calculs pour faire des vérifications et dimensionner mes éléments.

Ma piece coulissante est en une seule piece. Elle progresse sur la tige filetée et est guidée par les 2 tiges sur les extremités.

Voila
Merci
lizontonin

[Zozo_MP]

Bonjour

Quelque petites questions qui vous permettrons de faire des calculs sur une bonne conception

1°) A quoi vous sert la rainure entre les alésages du haut et du bas.

2°) quelles sont les contraintes qui vous font choisir un strict alignement entre les deux colonnes et la vis.

3°) est que la force F reste toujours au même endroit (variable fixe)

4°) avez vous une noix qui sert d'écrou pour la vis.
5°) quel type de vis utilisé vous trapézoïdale ou autre.
6°) qu'est-ce qui vous pousse à avoir un écartement aussi important entre les colonnes. Je suppose que le choix de deux colonnes plutot qu'une autre solution et guidé par le fait que vous ne voulez pas que la pièce puisse tourner.
7°) quel matériaux pour les bagues de guidage ou la pièce qui en fait office
8°) comment sont tenues les colonnes et surtout quelle hauteur elles ont car vous ne parlez pas du flambage dans vos vecteurs de forces
9°) quelle est la hauteur entre la position basse et haute.

10°) pour avoir un ordre d'idée combien de N pour la force F?

11°) votre votre conception avez vous un filet pour la vis dans la partie haute et basse ou seulement dans la partie haute.

Je vous pose toutes ces questions car cela peut modifier considérablement les calculs, diminuer les problèmes, augmenter la solidité avec des matériaux d'épaisseur moindre, et aussi résoudre votre préoccupation sur l'hyper-statisme. Dis autrement cela pourrait être un peu plus mécanique, pour ne pas dire plus.

Cordialement

[invite3c922d77]

Merci pour cette reponse voila la reponse aux questions :

1) "A quoi vous sert la rainure entre les alésages du haut et du bas."

c'est une piece injecté en fait : J'ai rajouté la partie inférieure pour compenser le basculement de la piece. On augmente ainsi la longeur du guidage. (Evite l'arc boutement). Est-ce juste? Ou c mieu de faire un seul alesage traversant.

2) "quelles sont les contraintes qui vous font choisir un strict alignement entre les deux colonnes et la vis."

J'ai choisi d'aligné la vis et les colonnes car je pensait que cetait une bonne solution. Maintenant je dois juste ne pas empieter sur la partie bombé de la piece mais ensuite je peux envisager de les decaler vers l'arriere!

3°) "est que la force F reste toujours au même endroit (variable fixe)"

La force est fixe

4°) "avez vous une noix qui sert d'écrou pour la vis."

Je comptais juste faire un filetage dans ma pièce coulissante?!

5°) "quel type de vis utilisé vous trapézoïdale ou autre."
Je pensais partir sur une vis métrique !

6°) "qu'est-ce qui vous pousse à avoir un écartement aussi important entre les colonnes. Je suppose que le choix de deux colonnes plutot qu'une autre solution et guidé par le fait que vous ne voulez pas que la pièce puisse tourner."

effectivement la piece ne doit en aucun cas tourner. Pour l'espacement entre les deux colonnes c'est vrai kon augmente les efforts en les ecartant non??


7°) "quel matériaux pour les bagues de guidage ou la pièce qui en fait office"

Je pensais guider directement sur la piece etant donné que ce projet est low-coast!

8°) "comment sont tenues les colonnes et surtout quelle hauteur elles ont car vous ne parlez pas du flambage dans vos vecteurs de forces"

Hauteur environ 20 mm. Je pensais faire une colonne epauler dun coté et filetée au bout, tenu par un ecrou!!!




9°) "quelle est la hauteur entre la position basse et haute."

Course = environ 15 mm

10°) "pour avoir un ordre d'idée combien de N pour la force F?"

Force F = environ 100 N

11°) "votre conception avez vous un filet pour la vis dans la partie haute et basse ou seulement dans la partie haute."

Filet dans les deux parties

Merci d'avance
Cordialement

[invitee0b658bd]

bonjour,
en effet zozo, bien vu, je vais raler. Faire une conception iso ou hyperstatique c'est un choix que l'on fait en fonction des contraintes du problème, (sachant que une construction hyperstatique fera intervenir des tolerances et souvent en plus de la rdm)
attention je ne dit pas qu'une conception hyperstatique est mauvaise, mais il faut en accepter les contraintes
si on analyse un peu ce dessin, d'un point de vue global on a une liaison glissiere et une liason vis ecrou d'axes // On sent déja venir le problème
si on regarde pour commencer juste la liaison glissiere, telle qu'elle est prévue, deux arbres chacun dans deux liaisons lineaires annulaire ( je pense que l'epaisseur de l'alésage est de l'ordre du diametre) cela est déja déja hyperstatique d'ordre 3
comment résoudre cela ?
1) sur un des deux arbres il va falloir modifier pas mal de choses
a) sur l'arbre de droite au hasard, on ne va garder qu'un des deux alesages (on passe d'un hyperstatique 3 à un hyperstatique 1)
b) sur l'alesage restant on va faire une lumiere dont l'axe sera dans le plan contenant les deux arbres
on a enfin une glissiere isostatique (si il y a des problemes de resistance on pourra changer des choses)


il nous reste le problème de la vis qui nous amene 4 degrés d'yperstatisme
pour la vis c'est un peu plus compliqué, il va falloir rajouter une pièce
tu vas faire un ecrou carré ou rectangulaire qui va venir se loger dans la rainure
cela te fera gagner, selon la forme de l'ecrou entre deux et 4 degrés d'hyperstatisme selon que tu pourra le considerer comme un appui plan ou ponctuel (de plus tu peux faire un ecrou bronze ce qui sera meilleur pour le guidage et le deplacement).

Donc je resume, quand tu fait une conception, tu commences par faire un schéma cinematique, et seulement aprés tu trouves des solutions technologiques pour les diverses liaisons
Si tu arrives à des solutions qui posent problème a cause de contacts ponctuels ou lineiques, tu peux associer plusieurs liaisons surfaciques pour les recréer
la, ce que j'ai fait, c'est rendre à peu prés isostatique un truc pas trop bien concu, c'est pas vraiment la bonne demarche
fred

[invitee0b658bd]

re bonsoir,
un des enormes avantages d'une conception isostatique, c'est que les tolerances sur les pièces peuvent etre beaucoup plus larges et qu'il n'y a normalement pas de reglage au montage. Dans une production low cost, c'est un avantage non negligeable.
aprés, rest à avoir une idée des efforts, des durées de vie, des vitesses , de la precision et des materiaux pour pouvoir valider ou non les divers choix
fred

[invitee0b658bd]

bonjour,

Merci pour ses conseils mais je n'ai pas très bien compris le sens de la phrase suivante :
"sur l'alesage restant on va faire une lumiere dont l'axe sera dans le plan contenant les deux arbres
on a enfin une glissiere isostatique (si il y a des problemes de resistance on pourra changer des choses)"

sur un des deux arbres tu gardes les deux alesages comme en ce moment, le deuxieme arbre ne sert en fait qu'a empecher l'ensemble de tourner autour du premier. On a donc besoin de laisser de la matiére que pour s'opposer à cette rotation
il faut pour ce faire ne pas laisser de jeu pour s'opposer à la rotation et laisser du jeu perpendiculairement pour ne pas avoir de contrainte de parralelisme
deux solutions , la premiere que je t'ai indiqué, faire une lumiere a cet endroit, la deuxieme, faire un arbre "pas rond" en lui faisant un plat de chaque coté
fred

[invitee0b658bd]

bonjour,
selon les matières utilisées il y a aussi un risque evident de deformation de la partie qui contient l'alesage inferieur
pour limiter les risque de deformations il serait pas mal d'eviter que cet alesage puisse transmettre le moindre couple selon Y. Pour cela deux pistes complementaires
1) s'assurer que l'alesage ne travaille que sur sensiblement 0.8 d (faire un lamage)
2) centrer cette partie travaillante au niveau de la liaison de cette "languette" sur la partie principale de la pièce. (cela tombe bien, on peut alors faire le lamage à partir d'une face accessible de la pièce)

donc avec toutes ces petites modifs, tu peux maintenant calculer tout ce qui se passe sur ta pièce et faire des usinages qui sont peu couteux
fred

[invite3c922d77]

Merci fred j'essaye de dessiner sur du papier mais franchement j'ai du mal!!POurrais-tu m'éclairer par un schema ou des info complementaire. Pourquoi 0.8.d?Et sinon la force Xc cree un moment selon Y. Donc il faut supprimer cette reaction c ca que tu veu dire??