Tige filetée,couple moteur,bras de levier.

[invite34d4d47d]

Bonjour a tous !
J’aimerai d’abord remercier tous ceux qui contribuent de prés ou de loin à enrichir le contenu de ce forum.
Voila, j’envisage de réaliser une articulation robotisée, permettant de mettre en mouvement un membre inférieur. Pour simplifier au max, j’ai représenté le système équivalent dans les images jointes. Mon problème est le choix du moteur, qui dépend du couple nécessaire ici. Pour l’articulation j’utilise une vis sans fin de 8 mm de diamètre (M8, pas de 1.25mm) + écrou en inox. Je ne sais pas si ces calculs sont corrects pour trouver le couple moteur.
Les mesures et les angles sont approximatifs, on néglige les frottements et le rendement.
On sait que c*2pi=f*p avec c le couple, f la force axiale et p le pas.
On néglige le poids des barres de fixation. Le poids du corps =50Kg, le bras de levier = 670 mm. Le couple nécessaire =50*0.67=33,5 kgm = 329Nm.
Si on considère la distance entre l’axe de rotation et la vis = 100mm (c’est la minimale car l’écrou est à l’extrémité de la vis) on aura :
329/0.1=3290 N = force appliquée par la tige au niveau de l’écrou.
On a : C*2*pi=f*p, donc C= f*p / (2*pi) = 3290 N* 0.00125m / 6.28 = 0.66 Nm = force nécessaire que devra développer le moteur.
0.66 Nm c’est bien « maigre » pour une charge de 50Kg, j’ai surement fait une erreur quelque part (même si j'ai negligé les frottements et autres). si quelqu’un pouvait m’aider, eh ben sa sera un grand « pas » pour l’humanité !
merci!
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[invite34d4d47d]

Voila les images.

Franchement tu n'as pas trouvé encore plus incommode que de mettre tes images dans un .doc lui même dans un dossier zippé ! Pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué !

JPL, modérateur

[mécano41]

Bonjour,

Sans vouloir te décourager, cela me semble très mal parti.

Si j'ai bien compris, ton système vis/écrou (et non vis sans fin) est composé d'une tige filetée standard de 8x125 et d'un écrou inox. Ce choix est mauvais pour plusieurs raisons :

- tige filetée standard : ce n'est pas fait pour faire une vis de manoeuvre car filet triangulaire et état de surface pas forcément bon. De plus, cela n'a pas l'air d'être une manoeuvre occasionnelle...
- écrou inox : mauvais coefficient de frottement et risque important de grippage
- diamètre 8 mm : même si la vis tient à l'effort de traction, la pression sur le filet va être beaucoup trop importante. Même graissée, elle va se détruire
- tu négliges le frottement : or, en particulier sur une vis à filet triangulaire, le frottement est très important (je ne l'ai pas calculé mais le rendement de ton système avec écrou inox ne devrait pas dépasser 20%)
- un point, à prendre en compte également, sera la vitesse de rotation car plus cela va vite, plus cela risque de gripper

Il faudrait remettre tout cela d'aplomb avant de calculer le moteur...envisager plutôt une vis à billes...voir si le choix d'une masse de 50 kg n'est pas surabondant (tu parles d'un membre inférieur...) etc...et, à mon avis, le choix d'un vérin électrique du commerce, conçu pour cela, serait peut-être plus judicieux.

Cordialement

[invite34d4d47d]

merci pour vote réponse. En réalité l'articulation ne sera pas utilisée trop souvent, c'est d'ailleur pour cela que je n'ai pas jugé "necessaire" d'utiliser une vis à bille ou un verin,vu leurs prix (d'ailleurs les meilleurs choses sont celles qu'on réalise soit-même).le schéma représente le cas le plus défavorable, j'ai prix 50Kg pour compenser les frottements négligés.
c'est surtout le résonnement pour trouver le couple qui m'intéresse le plus ( sans negliger bien sur le reste),je ne sais pas s'il est exact
y a t'il une methode pour choisir le diametre de la tige en fonction de l'effort exercé?
merci de votre aide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mécano41]

Si le mouvement est peu fréquent, on peut évidemment rester à une vis classique en acier, mais il faut la prendre de dimensions suffisantes. Il serait préférable d'avoir un écrou en bronze ; si tu ne peux pas, utilise un écrou en acier mais surtout pas en inox. Il faudra graisser souvent et ne pas faire tourner trop vite.

Pour le calcul, il faudra peut-être partir de la charge maxi réelle au lieu des 50 kg car le diamètre dépend de l'effort et de la vitesse de rotation.

A la louche, si tu considères tes 3300 N, avec une pression de l'ordre de 5 MPa on peut avoir une vitesse de l'ordre de 0,15 m/s au diamètre moyen. Avec une une vis de 24 mm de diamètre au pas de 3 mm, on a cette pression et la vitesse autorisée est de l'ordre de 2 tours/s soit par exemple une course de 200 mm en 31 s.

Mais même ainsi, le fonctionnement n'est pas garanti car comme je l'ai déjà dit, la qualité d'usinage d'un tige filetée et d'un écrou standard n'est pas prévue pour cela. Enfin, tu peux toujours essayer...

Cordialement

[mécano41]

Pour calculer le couple il faut faire :

Pour monter ta charge :



Pour descendre ta charge :



avec :

C_m ou C_d = couple en Nm
F =effort axial en N
P = pas de la vis, en m
dm = diamètre moyen = (dexter+dnoyau)/2, en m
µ = coefficient de frottement
alpha = demi-angle au sommet du filet (trapézoïdal 15° Triangulaire 30°)

Cordialement