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
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[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]

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

[verdifre]

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

[invite3c922d77]

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)"

Lizontonin

[verdifre]

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

[verdifre]

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

[verdifre]

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??

[verdifre]

bonjour,
tu as fait un peu de mecanique theorique, de torseurs et ce genre de choses ?
quand on a un alesage, on considere que si la longueur de guidage est inferieur à 0.8 fois le diametre, la liaison se comporte comme une lineaire annulaire (c'est a dire qu'elle permet un "rotulage")
une liason lineaire anulaire ne peut transmettre aucun couple.
le couple que tu as besoin de reprendre sera globalement repris par Xb et Xc mais pas par un couple transmis par la liason même.
si on peut en parler en terme de torseurs d'efforts transmissibles ce sera beaucoup plus simple.
fred

[verdifre]

bonsoir
tel que ton dessin est fait actuellement il manque un certain nombre de reactions que tu n'as pas pris en compte
vu les rapports l/d que l'on peut estimer sur ton dessin il manque a chaque alésage un moment selon X et un moment selon Y ainsi que les reactions selon Y (ce sont d'ailleur toutes ces inconnues qui font que ton montage est hyperstatique et incalculable en l'état sauf a faire appel à de la RDM)
fred

[invite3c922d77]

Ok merci fred j'ai compris au niveau du couple transmissible.Je pourrai resoudre mon systeme seulement quand mon assemblage sera isostatique c ca??

[verdifre]

bonsoir,
pas tout à fait, tu ne peux le resoudre avec les equations de la statique que quand il est isostatique.
sinon tu as plus d'inconnues que d'equations, il faut aller chercher des equations autre part pour pouvoir resoudre ( generalement RDM)
ne jamais oublier que ce que tu fait, c'est une modelisation, ce n'est pas ton systeme que tu vas resoudre, mais le modele que tu en as fait.
c'est d'ailleur pour cela que c'est des questions qu'il faut se poser avant de dessiner:
j'ai un truc a descendre, il va me falloir un guidage, quels vont etre les efforts repris par ce guidage, quelle solution je connais pour reprendre des efforts de cette valeur, aprés on commence a crayonner et a affiner
fred

[invite3c922d77]

Voila des modifications apportées à ma pièce est-ce que cela vous semble correct maintenant?

Solution1 :
Supprésion d'un alesage + ouverture sur le deuxieme

Solution 2
Aggrandissement d'un alésage + ouverture sur le deuxieme

Qu'en pensez vous?

Cordialement
lizontonin

[invite3c922d77]

Voila une ébauche sous solidworks de la pièce

[verdifre]

bonjour,
l'une ou l'autre solution sont equivalente du point de vue de la modelisation, il faut juste envisager la plus simple et la moins couteuse.
du point de vue de la resistance de la pièce, je ne suis pas persuadé qu'il soit sain d'ouvrir completement la lumiere sur le coté. Un jeu de 1 ou 2 mm de chaque coté est souvent amplement suffisant.

tu peux aussi envisager de faire des plats sur l'arbre , plutot que de faire une lumière dans la pièce.

il reste à modifier l'ecrou, en mettant une piece taraudée dans la rainure et on devrait arriver a quelque chose qui commence a se tenir et a fonctionner
fred

[invite3c922d77]

Mais si je laisse un jeu cela signifie que l'alesage est plus grand que l'arbre donc qu'il n'ya pas vmt de guidage sur la partie droite etant donné que a droite on aurait si j'ai bien compris :

- plus d'alesage supérieur
- sur l'alesage inferieur : alesage + gd que l'arbre

Sinon quel serait l'avantage de faire un seul alesage c'est à dire de supprimer la rainure???

[Zozo_MP]

Bonjour

Personnellement je préfère la solution 1.

Mais rappelle pour fred que c'est une pièce injectée donc plus les formes seront simples et moins le moule coûtera cher.

Par contre je suis étonné que Fred ne vous ais pas fait de remarque sur le filetage qui est présent sur les deux parties de la rainure ce qui ne sert pas à grand chose et risque de provoquer des blocages.

Voici qq images faites rapidement car ne connaissant pas le nombre d'aller et retour prévu il est difficile de faire plus adapté.
Vous pourriez faire légèrement différent sachant que pour la vis il vaut mieux mettre une noix écrou avec un peu de jeu
J'ai un peu exagéré le trou oblong mais en réalité 1,5mm de plat suffit largement.

Cordialement

PS : je répond aussi à la suppression de la rainure avec deux solutions

[invite3c922d77]

merci beaucoup. Est-ce que vous pensez que je dois reserrer les 2 guidage + proche de la vis. Pour la noix ecrou pourriez vous me donner plus de detail svp

cordialement

[verdifre]

pour la noix, c'est ce que je t'ai conseillé depuis quelques messages, tu supprimes les filetages dans ta pièce et tu fait une piece qui rentre dans ta rainure avec peu de jeu vertical et beaucoup de jeu lateral
fred

[Zozo_MP]

Bonjour

Voilà une option peu honéreuse, faite en décolletage dans la matière qui va bien.
J'ai fait ça rapide et l'on ne voit pas le jeu dont tu parles fred.

Moi aussi j'avais parlé de la noix au tout début là là là !!!

Cordialement

[invite3c922d77]

Merci donc si je comprends bien, la noix doit pouvoir se deplacer lateralement pour compenser les erreurs de guidage et très peu dans le sens de la tige?? Est-ce bien cela?????

[Zozo_MP]

Bonjour

vous demandez à fred ou à moi?