CFAO d'une bétonnière de chantier (modèle BM-4407)

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE MOHAMED KHIDER -BISKRA

FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

PROJET DE FIN D'ETUDE

Pour l'obtention du diplôme

D'Ingénieur d'Etat en Génie Mécanique

Option:

Construction mécanique

THEME

Etudiants : Encadreur :

BAHA Bouziane Mr. BENMACHICHE Messaoud

NACERI Mohamed

Promotion: Juin 2010REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE MOHAMED KHIDER -BISKRA

FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE

PROJET DE FIN D'ETUDE

Pour l'obtention du diplôme

D'Ingénieur d'Etat en Génie Mécanique

Option:

Construction mécanique

THEME

Etudiants : Encadreur :

BAHA Bouziane Mr. BENMACHICHE Messaoud

NACERI Mohamed

Promotion: Juin 2010

ÓõæÑóÉõ ÓóÈóó : ÇáÂíóÇÊ

C'est à :

mes chers parents,

ma fiancée L.Y,

ma belle-mère,

tous mes frères et soeurs,

mes neveux et en particulier Yasmine,

mes amis LEGOUIRA Ridha & TELLI Khaled,

mes collègues de promotion de génie mécanique,

tout le personnel de département,

à mes amis de G59 sans exception,

tous les Administrateurs, Modérateurs, et Membres du forum de l'Étudiant,

Que je dédie ce modeste travail

NACERI Mohamed

À ceux qui méritent le plus, ceux qui n'ont ménagé aucun effort pour que je puisse arriver à mes buts, ceux qui ont veillé tout au long de ces années pour me voir réussir, ceux grâce à qui je suis là aujourd'hui

A mes très chers parents,

Que je dédie ce modeste travail

Je le dédie également

A mes soeurs, mon frère et toute ma famille.

À mes amies : Hassan, Tahar, Mohamed, Samir, Amin, Yacine, Bilal, Nabil, Abd Essamed,

À ma très chère fidèle intime, youma « yakoub », et sa famille,

A mon ami Mohamed Naceri.

BAHA Bouziane.

REMERCIEMENTS

C'est un plaisir de remercier notre encadreur Mr. BENMACHICHE Messaoud pour le choix de ce sujet, pour ses précieux conseils et pour toute l'aide qu'il nous a apportée tout au long de ce travail.

Nos remerciements anticipés :

Aux membres du jury qui ont acceptés de bien vouloir juger ce travail.

Toute notre sympathie pour Pr. A.CHALA pour ses encouragements et ses conseils.

Notre gratitude va à tous les enseignants du département de génie mécanique de Biskra et en particulier :

Mr Dj. Mohamedi, Mr M. Hecini, Mr A.H Moummi., Mr M. Hadid, Mr N.Moummi, Mr N. Deries, Mr K. Meftah, Mr Belahcene, Mr C. Derfouf.

Nous remercions également tout le personnel du département de génie mécanique.

Que tous ceux qui ont participé, de près ou de loin, à l'élaboration de ce travail, trouvent ici l'expression de nos vifs remerciements.

NACERI & BAHA

TABLE DES MATIERES

Introduction	01
GENERALITES SUR LES BETONNIERES DE CHANTIER
I. Généralités	03
I.1. Bétonnière portée sur camion (camion malaxeur)	03
I.2. Bétonnières à action continue	04
I.3. Bétonnières à tambour basculant	05
I.3.1. Principe de fonctionnement	06
I.3.2. Vue de la bétonnière étudiée	07
CALCUL D'UNE BETONNIERE A TAMBOUR BASCULANT
Partie 1 : Calcul de la chaîne
II.1.1. Choix de la chaîne	08
II.1.2. Détermination du Nombre de dents du pignon et de la roue	09
II.1.3. Calcul de la puissance nette	09
II.1.4. Calcul de la longueur de la chaîne	10
II.1.5. Détermination de l'entraxe	11
II.1.6 Vérification de l'angle d'enroulement	11
II.1.7 efforts appliques sur une chaîne	12
Partie 2 : Calcul et dimensionnement des éléments du réducteur
II.2.1 Calcul de denture	14
II.2.2 Calcul des rapports de transmission i	14
II.2.3 Calcul des éléments du réducteur à engrenage conique	14
II.2.4 Tableau des valeurs calculées	15
II.2.5. Vérification des engrenages, d'après la méthode de G. Henriot	16
1°/ calcul à la rupture des engrenages	16
2°/ calcul à la pression superficielle	21
Partie 3 : Calcul et dimensionnement de l'arbre
II.3.1. Au plan vertical	25
1°/ Calcul des réactions	26
2°/ Calcul des moments	26
3°/ Diagramme des moments	27
II.3.2. Au plan horizontal	28
1°/ Calcul des réactions	28
2°/ Calcul des moments	28
3°/ Diagramme des moments	30
II.3.3. Calcul du moment de flexion max	31
II.3.4. Calcul du moment de torsion	31
II.3.5. Calcul du moment idéal	31
II.3.6. Choix du diamètre de l'arbre	32
II.3.7. Choix et calcul de vérification des clavettes	32
Partie 4 : Calcul des roulements
II.4.1. Cas isostatique	34
II.4.2. Palier A	35
II.4.3. Palier B	35
Partie 5 : Calcul du diamètre de l'arbre encastré et les roulements
II.5.1. Calcul du diamètre de l'arbre encastré	36
II.5.2. Détermination des roulements de grand diamètre	37
II.5.3. vérification de l'arbre encastré	38
Partie 6 : Calcul et dimensionnement des éléments du réducteur
II.6.1. Schéma cinématique du réducteur de vitesse	40
II.6.2. Calcul de denture	40
II.6.3. Calcul des rapports de transmission i	40
II.6.4. Recherche et calcul des paramètres du premier étage	41
II.6.5. Recherche et calcul des paramètres du deuxième étage	43
CAO DES ELEMENTS DE LA BETONNIERE
III.1. La conception assistée par ordinateur (CAO)	45
III.2. Aperçu sur SolidWorks	45
III.2.1. CosmosWorks	45
III.2.2. CosmosMotion	46
III.2.3. CosmosFloworks	46
III.2.4. CamWorks	46
III.3. CAO des éléments de la bétonnière	47
III.3.1. Réalisation d'engrenage	47
III.3.2. Conception de Réducteur manuel	48
III.3.3. Conception du châssis	48
III.3.4. Conception de La cuve	49
III.3.5. Le moteur de la bétonnière	50
III.4. Utilisation de CosmosWorks	51
III.5. Affichage des résultats de l'analyse	52
III.6. Diagrammes de tracés de résultats sondés	55
FAO DE L'ARBRE DU REDUCTEUR
IV.1. La fabrication assisté par ordinateur ( FAO )	57
IV.2. Etape mise en oeuvre du logiciel	57
IV.2.1. Choisir le mode de travail	57
IV.2.2. Définir la machine et directeur de CN	58
IV.2.3. Définir le brut	59
IV.2.4. Définir les origines	60
IV.2.5. Définir les formes usinables « entités d'usinage »	61
IV.2.6. Définir, générer les opérations.	62
IV.2.7. Choix des outils et des paramètres de coupe	63
IV.2.8. Générer le parcours d'outil « Simulation »	65
IV.2.9. Générer le programme ISO	66
Conclusion générale	68
Annexes
Références bibliographiques

NOMENCLATURE

: Entraxe en mm.

: Entraxe en nombre de maillons.

: Largeur de denture ( en mm )

: Coefficient de résistance de la dent

: Facteur de rapport

: Diamètre primitif du pignon, en mm.

: Diamètre primitif du roue, en mm.

: Module d'élasticité longitudinal

 : Action de contact sur la denture

: Tension utile due a la transmission de la puissance.

: Tension due à la force centrifuge.

: Effort normal unitaire

: Facteur de sécurité.

: La charge minimale de rupture déterminer pour chaque chaîne.

: Facteur tenant compte du nombre de rangée de la chaîne.

: Coefficient de largeur de denture.

: Facteur de service.

: Facteur de durée.

: Facteur de durée

: Facteur de portée.

: Facteur de vitesse.

: Facteur de service.

: Longueur de la chaîne, en mm.

: Longueur de la chaîne, en nombre de maillons.

: Facteur de conicité

: module

: Nombre de tours du pignon, en tr/min.

: Nombre d e tours du roue, en tr/min.

: Pas primitif de la chaîne, du pignon et de la roue, en mm.

: Puissance de moteur.

: Puissance effective.

: Puissance nette.

: Puissance nominale.

: Vitesse de la chaîne, en m/s.

: Facteur de forme.

: Facteur d'inclinaison.

: Facteur de conduite.

: Nombre de dents du pignon.

: Nombre de dents de la roue.

: Facteur géométrique

: Facteur matériau

: Facteur de longueur de contact

: Angle de pression.

: Valeur limite de base de la pression de Hertz.

: contrainte limite à la rupture ( sur le pignon, ou sur la roue )

: Facteur de capacité.

: Angle d'enroulement

et  : les rayons de courbure en mm des flancs du profil

: Masse linéique, en kg/m.

: Rapport de conduite

: Rapport de recouvrement

INTRODUCTION

L'utilisation de l'ordinateur dans les procédés de fabrication, de conception, de simulation et d'analyse en mécanique, ne cesse de se développer et de se généraliser d'année en année.

La fabrication d'engins de chantier telles que malaxeurs de béton, grue, pompe à béton... dans les unités nationales a été à l'origine du choix de notre sujet : conception d'une bétonnière

L'intérêt de notre travail et non seulement une étude technique d'une machine, souvent considéré comme une construction grossière mais aussi l'introduction, pour la première fois au niveau du département de génie mécanique de Biskra, de la conception, l'analyse et la fabrication assistée par ordinateur d'un mécanisme.

Le logiciel utilisé pour la conception est SOLIDWorks. Ce logiciel de CAO, qui a fait ses preuves dans le domaine, a été utilisé dans de précédents projets. Nous ne donnerons pas de détails quant à son principe et ses fonctions.

L'analyse de la construction est réalisé par COSMOSWorks : un module complémentaire de la famille SOLIDWorks. C'est un logiciel puissant et simple à utiliser.

En effet, il permet non seulement l'analyse statique (utilisée dans ce mémoire) mais aussi d'autres fonctions telles que : étude thermique, étude fréquentielle,...etc.

La fabrication est exécutée sur CAMWorks : c'est un complément qui permet la réalisation et la transmission des programmes de fabrication aux machines à commande numérique (MOCN).

Notre mémoire est organisé comme suit :

- - Le premier chapitre contient des généralités sur les bétonnières de chantier.

- - Le deuxième chapitre est consacré au calcul, par la méthode classique, des éléments de la bétonnière.

- - Les résultats des calculs (dimensions des pièces) seront exploités au troisième chapitre pour la conception et le dessin des pièces mécaniques et de l'assemblage. On a limité l'analyse par COSMOSWorks à l'arbre du réducteur à denture conique pour lequel nous avons déterminé les contraintes, les déformations et les déplacements en toute section de cette pièce.

- - L'application de CAMWorks fait l'objet de chapitre IV, dans lequel nous avons déterminé le programme ISO pour l'usinage sur machine à commande numérique (MOCN) de l'arbre d'entrée du réducteur « manuel ».

GENERALITES SUR LES BETONNIERES DE CHANTIER

I. Généralités

Les bétonnières sont des appareils qui assurent le mélange des constituants par simple rotation de la cuve suivant un axe qui peut être horizontal ou légèrement incliné. Des palettes solidaires de la cuve assurent l'entraînement des matériaux qui retombent par gravité. Ce mouvement de brassage assure le mélange des constituants.

I.1. Bétonnière portée sur camion (camion malaxeur)

Fig.I.1

Ces appareils assurent une homogénéité du mélange supérieure à celle obtenue avec les bétonnières, grâce au déplacement relatif des composants à l'intérieur du mélange. Ce déplacement est provoqué par des trains de palettes ou de planétaires dont l'axe est excentré par rapport à celui de la cuve, qui est elle-même fixe ou tournante.

La plupart des malaxeurs sont à axes verticaux. Le béton subit un puissant effet de brassage à la fois dans le sens vertical et dans le sens horizontal. Ce type de matériel est le mieux adapté à l'obtention de bétons homogènes.

I.2. Bétonnières à action continue

Fig.I.2

Le malaxage s'effectue dans une cuve cylindrique installée horizontalement, où les palettes tournent sur un arbre horizontal. Le remplissage est continu à une extrémité du cylindre et le mélange sort de l'autre côté.

La masse de béton est de composition constante réglée au préalable. Le rendement est important car il n'y a pas de pertes de temps.

I.3. Bétonnières à tambour basculant

Tambour (cuve)

Fig.I.3

Le tambour rotatif mélangeur est muni de palettes pour le malaxage. Si ces palettes sont fixées à la paroi du tambour (axe oblique ou horizontal) la masse du béton est entraînée vers le haut et se mélange en retombant en chute libre. Si les palettes ou bras agitateurs tournent en sens contraire du tambour (axe oblique ou vertical) la masse est, pour ainsi dire, malaxée et est alors encore mieux mélangée.

L'entraînement se fait au moyen d'un moteur à combustion interne ou d'un moteur électrique.

I.3.1. Principe de fonctionnement

La machine constituée d'une cuve rotative et d'un moteur qui sert à malaxer les différentes composantes du mortier: ciment, eau, sable. La bétonnière peut être de petite taille et facilement transportable. Elle sera munie de roues et servira à fabriquer du mortier pour des petites surfaces.

Fig.I.4

1. Opération de charge des composant du béton (ciment, gravier)

2. Action de la transmission pour la levée de godet.

3. Déchargement dans la cuve.

4. Retour de godet, position vertical de la cuve.

5. Addition de l'eau (arrosage)

6. Décharge du béton mélangé et prêt à l'emploi

I.3.2. Vue de la bétonnière étudiée

Réducteur manuel

Moteur

Réducteur

par chaîne

Réducteur

a denture conique

Fig.I.5

CALCUL DES ELEMENTS D'UNE BETONNIERE

Partie 1 : Calcul de la chaîne

Données :

Puissance de moteur: 7,5 KW;

Nombre de tours 1500 tr/min ;

Rapport de transmission (chaîne) ;

L'entraxe (Plateau) a = 350 mm;

II.1.1. Choix de la chaîne 

Moteur

Chaîne

Arbre (A)

Roue N₂

Pignon N₁

Chaîne

Fig.II.1

Calculons d'abord la puissance effective d'une transmission par chaîne. [ 1 ]

On sait que :

: Puissance de moteur.

: Puissance effective.

: Facteur de service.

On prend : (voir Tab.1 Annexe)

On obtient :

En consultant l'abaque ( Fig.1 Annexe) on constat qu'on a le choix entre :

- Une chaîne simple 50-1 (Tab.2 Annexe) pas = 0,625 po pas = 15,875mm

- Une chaîne double 40-2 ( Tab.3 Annexe) pas = 0,5 po pas = 12,7mm

- Une chaîne triple 40-3 pas = 0,5 po pas = 12,7 mm

)

II.1.2. Détermination du Nombre de dents du pignon et de la roue 

Calculons d'abord le nombre de tours du la roue N₂

Soit :

Puisque ce rapport est satisfait pour prend Z₁ = 21 et Z₂ = 105 dents

II.1.3. Calcul de la puissance nette 

On sait que :

: Puissance nette.

: Facteur tenant compte du nombre de rangée de la chaîne.

: Puissance nominale.

Pour Z₁ = 21 dents, on obtient les valeur de présentées au tableau ci-dessous:

Type de chaîne	K2(Tab.4 Annexe)	Pr(CV)	Pr'(CV)	Pr'(KW)
Chaîne 40-3	2,5	9.90	24,75	18,456
Chaîne 40-2	1,7	9,90	16,83	12,550
Chaîne 50-1	1	17,85	17,85	13,310

On constate que les deux chaînes 40-2 et 50-1 satisfont à la condition

La chaîne 40-2 sera mieux exploitée ( la valeur de étant plus proche de la valeur désire de ), c'est elle qu'il faudra choisir (même si, fort probablement une étude économique détaillée ferait opter pour la chaîne 50-1)

II.1.4. Calcul de la longueur de la chaîne 

La longueur de la chaîne en nombre de maillons est donnée par l'équation:

: Longueur de la chaîne, en nombre de maillons.

: Entraxe en nombre de maillons.

Et on a:

=

: Entraxe.

: Pas primitif de la chaîne, du pignon et de la roue.

Donc:

On prend:

et la longueur de la chaîne est

: Pas primitif de la chaîne.

II.1.5. Détermination de l'entraxe

A l'aide de l'équation suivant on calcule la valeur modifiée de soit :

On prend :

II.1.6 Vérification de l'angle d'enroulement

Les équations suivantes permettent de calculer les diamètres primitifs de la roue et du pignon

Donc:

On sait que :

II.1.7 efforts appliques sur une chaîne

Toute fois il faut examiner la possibilité de bris de la chaîne choisie.

On a :

: Facteur de sécurité.

: La charge minimale de rupture déterminer pour chaque chaîne.

: Tension utile due a la transmission de la puissance.

: Tension due à la force centrifuge.

Et que :

Pour les chaîne a rouleaux.

: Pas primitif de la chaîne.

et :

: Vitesse de la chaîne, en m/s.

Ou :

Donc:

Et :

(Voir Tab.5 Annexe)

: Masse linéique.

Donc :

Finalement pour éviter la rupture de la chaîne, il faut vérifier que l'inégalité suivant est satisfaite :

Il est donc clair que la chaîne est sécurisée.

Partie 2 : Calcul des éléments du réducteur conique

Données

La puissance de moteur :

La vitesse d'entrée :

La vitesse de sortie :

La durée de fonctionnement :

Chocs modérés travaillant :

Couronne en fonte grise E = 90000 N/mm²

Pignon en acier E = 200000 N/mm²

II.2.1 Calcul de denture 

La denture choisie pour la conception du réducteur et sur laquelle va se faire tout le calcul est la denture droite.

II.2.2 Calcul des rapports de transmission

On a

Pour la chaîne

Pour les engrenages conique

II.2.3 Calcul des éléments du réducteur à engrenage conique

Ø Rapport de transmission

Ø Angle de pression  :

Ø Le module m [2]

: Coefficient de résistance de la dent

(Voir Tab.6 Annexe)

( proposé )

II.2.4 Tableau des valeurs calculées

Fig.II.2
Désignation	Symbole	Formule		Pignon	Roue
Module	m	détermine par RDM		10
Nombre de dents (dent)	Z	Rapport de vitesse		12 dents	100
Angle primitif ( ° )	ä			6,84°	83,16°
Diamètre primitif (mm)	d			120	1000
Largeur de denture (mm)	b			80
Diamètre de tête (mm)	da			139,85	1002,38
Diamètre de pied (mm)	df			95,17	997,02
Saillie (mm)	ha			10
Creux (mm)	hf			12,5
Hauteur de la dent	h			22,5
Angle de tête	äa			7,97°	84,29°
Angle de pied	äf			5,42°	81,74°
Angle de saille	èa			1,13°
Angle de creux	èf			1,42°
Longueur	L			503,58

II.2.5. Vérification des engrenages, d'après la méthode de G. Henriot [3]

1°/ calcul à la rupture des engrenages 

- Calcul du pignon

Effort tangentiel admissible au primitif de fonctionnement sur le pignon, ou sur la roue (en N) :

: contrainte limite à la rupture ( sur le pignon, ou sur la roue )

: Largeur de denture (en mm)

: module

: Facteur de vitesse.

: Facteur de durée.

: Facteur de portée.

: Facteur de service.

: Facteur de conduite.

: Facteur de forme.

: Facteur d'inclinaison.

: Facteur de conicité

Ø Calcul à la pression superficielle

La limite de la pression superficielle est donnée par la formule de Hertz_,

*

*

F : action de contact sur la denture

*

et  : les rayons de courbure en mm des flancs du profil

Donc :

*

Ø Calcul du facteur de vitesse  

A = 6 (voir Tab.7 Annexe)

Ø Facteur de durée  

*

Ø Facteur de portée  

A partir le (Tab.8 Annexe) de facteur de portée on à prendre

Ø Facteur de service  

A partir le (Tab.9 Annexe) de facteur de service on prend

Ø Facteur de conduite

[Pour ] (voir Fig.2 Annexe)

Ø Facteur de forme

[Pour ; ] par extrapolation (voir Fig.3 Annexe)

Ø Facteur d'inclinaison  

Engrenage conique

Ø Facteur de conicité 

Résumé

276,5	0,81	0,81	0,9	0,57	0,57	3,5	1	0,84

- Calcul de la couronne

Effort tangentiel admissible au primitif de fonctionnement sur le pignon, ou sur la roue (en N) :

Ø Facteur de durée  

Ø Facteur de forme  

[Pour ; ] (voir Fig.3 Annexe)

Pour les autres facteurs, ils sont identiques aux valeurs calculées précédemment pour le pignon.

Résumé

276,5	0,81	1	0,9	0,57	0,57	2,2	1	0,84

2°/ calcul à la pression superficielle 

- Calcul du pignon

Effort tangentiel admissible au primitif de fonctionnement sur le pignon, ou sur la roue (en N) :

: Valeur limite de base de la pression de Hertz. 

: Diamètre du pignon.

: Facteur de rapport. 

: Facteur de durée

: Facteur matériau.

: Facteur de longueur de contact. 

: Facteur géométrique. 

: Facteur de capacité de charge.

Ø Valeur limite de base de la pression de Hertz 

*

: Effort normal unitaire

Ø Facteur de rapport 

Ø Facteur de durée  

Ø Facteur matériau

Ø Facteur de longueur de contact 

Pour la denture droite

Ø Facteur géométrique 

Ø Facteur de capacité de charge  

Résumé

206,55	0,89	0,81	0,7	0,9	0,57	65,915	0,86	1,76	1	0,84

- Calcul de la couronne

Effort tangentiel admissible au primitif de fonctionnement sur la roue (en N) :

Ø Facteur de durée

Pour les autres facteurs, ils sont identiques aux valeurs calculées précédemment pour le pignon.

Résumé

206,55	0,89	0,81	1	0,9	0,57	65,915	0,86	1,76	1	0,84

Partie 3 : Calcul et dimensionnement de l'arbre (A)

A

Fig.II.3

T_2V T_1V F_R

R_Av R_Bv

a b c d

On a :

; ; ;

  ; ;

II.3.1. Au plan vertical  

; ;

T_2V T_1V F_R

R_Av R_Bv

a b c d

1°/ Calcul des réactions 

2°/ Calcul des moments

Pour : 0 = x = 0,05

T_2v

x

Pour : 0,05 = x = 0,1

T_2v T_1v

x

a

Pour : 0,1 = x = 0,4

T_2v T_1v

R_AV

x

a b

Pour : 0,4 = x = 0,45

T_2v T_1v

R_AV R_BV

x

a b c

3°/ Diagramme des moments [4]

T_2V T_1V F_R

R_AV R_BV

a b c d

_

+

86

246,57

444,45

0

II.3.2. Au plan horizontal  

T_2H T_1H F_t

R_AH R_BH

a b c d

; ;

1°/ Calcul des réactions 

2°/ Calcul des moments 

Pour : 0 = x = 0,05

T_2H

x

Pour : 0,05 = x = 0,1

T_2H T_1H

x

a

Pour : 0,1 = x = 0,4

T_2H T_1H

R_AH

x

a b

Pour : 0,4 = x = 0,45

T_2H T_1H

R_AH R_BH

x

a b c

3°/ Diagramme des moments [4]

T_2H T_1H F_t

R_AH R_BH

a b c d

+

_

237,99

41,261

54,41

0

II.3.3. Calcul du moment de flexion max  [5]

II.3.4. Calcul du moment de torsion [5]

Pour : 0 = x = 0,05

Pour : 0,05 = x = 0,1

II.3.5. Calcul du moment idéal [5]

II.3.6. Choix du diamètre de l'arbre  

Nous choisissons comme matériau de l'arbre:l'acier CC45 (voir Tab.10 Annexe)

Donc :

et on prend comme coefficient de sécurité s = 2

On a :

On prend d = 40 mm

II.3.7. Choix et calcul de vérification des Clavettes [6]

Pour l'assemblage des arbres avec les moyeux des roues dentées des poulies,...etc, on utilise généralement des clavettes.

Les dimension principales des clavetage son normalisées.

Fig.II.4

1°/ Vérification de la clavette 1

D'après le Tab.11 on choisit :

; ;

Ø Vérification a la compression 

Ø Vérification au cisaillement 

La clavette vérifie les deux conditions.

2°/ Vérification de la 2^eme clavette 

; ;

Ø Vérification a la compression 

Ø Vérification au cisaillement 

La clavette vérifie les deux conditions

Partie 4 : Calcul des roulements [7]

Fig.II.5

II.4.1. Cas isostatique 

Ø Calcul des réactions 

Ø Durée de fonctionnement en heures 

On sait que la capacité est donnée par :

Pour les roulements a billes.

Pour les roulement a rouleaux.

Pour un roulement soumis à une charge quelconque P est donnée par la relation suivante :

Pour bague intérieur tournante par rapport à la bague extérieur.

II.4.2. Palier A 

Pour un force axiale seul :

D'après [7] et

Donc :

II.4.3. Palier B 

Cette valeur étant inférieur à , la charge axiale peut être négligé.

D'après [7] et

Donc :

Et

II.4.4. Choix des roulements 

D'après les abaques donnant les caractéristiques des roulements a moyen diamètre on choisit : roulement a bille pour le palier A (BC), et roulement a rouleaux (KB) pour le palier B

LH	Palier	C° daN	C daN	Dimensions			Désignation	N max Tr/min
				D	B	r
13149 heures	A	3650	4900	110	27	3	40 BC 04	6000
	B	11600	14300	80	19 ,75	2	40 KB 02	4000

Partie 5 : Calcul du diamètre de l'arbre encastré  et les roulements

Fig.II.6

Données

La longueur de l'arbre encastré est 390 mm

La flèche déterminée est de 2 mm / mètre de longueur

La flèche déterminée est

II.6.1. Calcul du diamètre de l'arbre encastré

Avec

On prend:

II.6.2. Détermination des roulements de grand diamètre

Les manuels disponibles ne permettent pas de choisir un roulement à grande dimension.

Mais dans SolidWorks, un module de calcul de roulement permet de dimensionner tout type de roulement quelque soit ses dimensions.

Nous utiliserons alors cette solution pour dimensionner nos roulements.

On a choisi la qualité (la marque) SKF et le modèle du roulement (Butée) à diamètre intérieur

Fig.a

Remplir les données (la charge équivalente et la vitesse de rotation) dans les cases vides.

Fig.b

Cliquer sur le bouton Chercher la durée de vie... pour calculer la durée de vie en nombre de tours ou en heures

Fig.c

Résultat

Durée de vie en nombre de tours =

Durée de vie en heures =

II.6.3. vérification de l'arbre encastré

Dans la barre de menu sélectionner Toolbox puis cliquer sur Formulaire de flexion...

Fig.d

Remplir les données dans les cases vides.

Fig.e

Cliquer sur le bouton Résultat... pour calculer le moment quadratique

Fig.f

- Calcul du diamètre

On prend

Partie 6 : Calcul et dimensionnement des éléments du réducteur manuel

Données

D'habitude on donne les paramètres de départ suivant:

La vitesse d'entrée (Volant) :

La vitesse de sortie (Cuve) : par nécessité de fonctionnement

II.7.1. Schéma cinématique du réducteur de vitesse

Fig.II.7 Schéma cinématique.

E

S

II.7.2. Calcul de denture

La denture choisie pour la conception de réducteur est sur laquelle va se faire la suite des calculs est la denture droite.

II.7.3. Calcul des rapports de transmission i

Le rapport Total i :

Donc:

On a

Pour le premier étage

Pour le deuxième étage

II.7.4. Recherche et calcul des paramètres du premier étage

Ø Rapport de transmission

Ø Angle de pression

Ø Le module

Le premier étage

Ø Le pas :

Ø Nombre de dent de Roue

On a

Nombre de dent de la roue

Ø Le diametre primitif

Ø Le diamètre de tête

Ø Le diamètre de pied

Ø La saillie

Ø Le creux

Ø Hauteur de la dent

Ø Entraxe

II.7.5. Recherche et calcul des paramètres du deuxième étage

Ø Rapport de transmission

Ø Angle de pression

Ø Le module

Le premier étage

Ø Le pas

Ø Nombre de dent de Roue

On a

Nombre de dent de la roue

Ø Le diametre primitif

Ø Le diamètre de tête

Ø Le diamètre de pied

Ø La saillie

Ø Le creux

Ø Hauteur de la dent

Ø Entraxe

CAO DES ELEMENTS DE LA BETONNIERE [8]

III.1. La conception assistée par ordinateur (CAO) 

Le début des années 90 a été marqué par une évolution du processus de développement de produit, l'approche prototype -essai a laissé la place a un nouveau modèle de développement de produit basé sur la technologie de conception assistée par ordinateur, afin d'éviter les pertes de temps et d'argent liées à la construction et a l'essai prototype.

Les logiciels de CAO regroupent des outils et des programmes informatiques, qui permettent d'assister l'ingénieur dans la conception d'un produit, et parmi les logiciels de CAO, on trouve : Inventor, Catia, SolidWorks, SolidConcept ...etc

III.2. Aperçu sur SolidWorks 

SolidWorks est un logiciel de conception mécanique 3D, il offre des fonctionnalistes très avancées dans le domaine de la modélisation des pièces, la définition des forme complexes, la création et la gestion des gros assemblage et la mise en plan.

Grâce à des modules complémentaires, ce logiciel peut nous permettre, d'effectuer des calculs d'analyse, ou d'usinage très avancés et difficiles à réaliser manuellement.

Parmi ces outils on peut citer :

III.2.1. CosmosWorks 

CosmosWorks est un logiciel de calcul de structures intégré à SolidWorks. Il permet différents types d'analyse tels que de l'analyse statique (déplacements, déformations et contraintes), modale (fréquences propres et déformées modales), thermique (températures, gradients de température et flux de chaleur), du flambage (charges critiques de flambage) ou de l'optimisation dimensionnelle.

III.2.2. CosmosMotion

CosmosMotion simule les opérations mécaniques des assemblages motorisés et les force physiques générées par ces derniers. Il permet de connaître des facteurs tels que la consommation d'énergie et les interférences entre les pièces en mouvement.

III.2.3. CosmosFloworks

CosmosFloworks est un outil original de simulation d'écoulement fluide développé exclusivement pour les utilisateurs de SolidWorks. Il fournit des informations sur les conceptions concernant l'écoulement des fluides, les transferts de chaleur et les forces appliquées sur les composants immergés.

III.2.4. CamWorks

CAMWORKS est un complément qui s'intègre complètement à Solidworks.

Il permet la réalisation et la transmission des programmes de fabrication en Commande Numérique.

Il fonctionne par « RECONNAISSANCE DE FORMES » grâce à une banque de donnée qu'il est facile de compléter.

Une banque de donnée « OUTILS » et « MACHINES », elles aussi personnalisables permettent la préparation complète de la fabrication.

Un didacticiel permet d'appréhender :

La mise en oeuvre de l'arbre des formes :

La mise en oeuvre de l'arbre d'opérations :

III.3. CAO des éléments de la bétonnière

Comme il a été mentionné au début de ce mémoire, nous avons utilisé le logiciel de CAO SolidWorks pour la conception de tous les éléments de la bétonnière, calculés au chapitre précédent, ainsi que leur assemblage et la mise en plan.

III.3.1. Réalisation d'engrenage 

On peut facilement réaliser une roue dentée par CAO.

En utilisant les valeurs calculées d'une roue, on peut faire sa conception en utilisant des fonction de génération de volume tells que : « base/bossage extrudé » ou bien « enlèvement de matière ». 

Cependant les éléments mécaniques d'usage fréquents tells que clavettes, roulements, roues dentées .... sont intégrés au logiciel sous forme de bibliothèque des pièces.

Il suffit de choisir le type et les dimensions d'une roue dentée et de l'insérer dans l'assemblage.

Dans ce mémoire, nous avons utilisé la méthode d'insertion d'éléments de la bibliothèque, qui correspondant aux valeurs que nous avons déterminées par le calcul.

Fig.III.1

III.3.2. Conception du Réducteur manuel 

Dans l'ensemble, la bétonnière contient trois réducteurs.

Le réducteur manuel permet à l'ouvrier de manipuler la cuve pour le déchargement de son contenu (le béton mélangé).

C'est un réducteur à deux étages à denture droit.

Ce réducteur ne nécessite pas une grande précision de conception ou de fonctionnement :

E

S

Fig.III.2. Schéma cinématique.

Les arbre du réducteur ont été conçus par les fonctions habituelles (bossage, révolution,.....), les roues ont été choisies dans la bibliothèque.

III.3.3. Conception du châssis

Le châssis est obtenu par assemblage soudé de plusieurs poutres en U Le logiciel dispose d'une bibliothèque, de profilés qu'on peut choisir et dimensionner.

Fig.III.3

Methode :

1. Ouvrir la Bibliothèque de conception.

2. Développer Toolbox, ISO, pièces de structure.

3. faire glisser la poutre en U dans la zone graphique de l'assemblage

4. définir les paramètres du composant sélectionné.

III.3.4. Conception de La cuve

La cuve est conçue comme suit:

Les parties (1) et (2) sont en tôle de 5mm d'épaisseur, assemblées par soudage.

La couronne (3) est fixée par vis sur la partie cylindrique (2).

La base de la cuve (4) est réalisée par moulage au sable.

Fig.III.4

CAO : les éléments (1) (2) et (4) sont obtenu par la fonction révolution

1- Base de la cuve 2- Cylindre 4- Cône

III.3.5. Le moteur de la bétonnière

Fig.III.5

Le moteur utilisé est un moteur a combustion interne à un seul piston, il développe une puissance de 7,5Kw, et un nombre de tour 1500tr/min.

Sur le plan de la CAO, nous avons découvert qu'un travail de conception d'un tel moteur à été effectué en 2007 par des étudiants de notre département (mémoire de fin d'étude). [10]

Nous avons monté ce moteur sur notre bétonnière

III.4. Utilisation de COSMOSWorks [9]

Dans ce chapitre nous allons utiliser COSMOSWorks (§ III.2.1.) pour analyser l'arbre conique.

COSMOSWorks visualise clairement le comportement de la conception dans des conditions réelles, COSMOSWorks utilisé pour :

Ø identifier les zone de conceptions susceptibles de présenter des défauts.

Ø apprécier la réduction des coûts et des masses engendrés par la suppression des matières inutiles.

Ø Comparer les différents scénarios en appliquant des chargements et déplacements imposés : forces et pressions, couple, chargements des palier et déplacements imposées fixes ou directionnels.

COSMOSWorks inclut également d'autre fonctions, telles que l'optimisation des conceptions, la simulation des tests de chute, et des études thermiques, fréquentielles, de flambage et de fatigue.

Dans ce mémoire nous avons utilisé la méthode d'étude statique qui calcule les déplacements, les forces de réaction, les déformations, les contraintes et la distribution des coefficients de sécurité

III.5. Affichage des résultats de l'analyse 

Ø Les contraintes

Fig.III.6. les contraints

Nom	Type	Min	Max
Contraintes 1	VON : contrainte de vonMises	426.42N/m^2 Noeud : 57978	3.30245e+008N/m^2 Noeud : 95215

Ø Déplacements 

Fig.III.7. les déplacements

Nom	Type	Min	Max
Déplacements1	URSES: Déplacement résultant	426.42 N/m^2 Noeud: 57978	0.000250305 m Noeud: 2660

Ø Les déformations 

Fig.III.8. les déformations

Nom	Type	Min	Max
Déformations1	ESTRN: Déformation équivalente	1.13247e-009 Elément: 48075	0.00105979 m Elément: 58377

III.6. Diagrammes de tracés de résultats sondés 

Ø Diagramme de déplacement 

Fig.III.9

La Figure (III.9) présente la variation des noeuds de la dent.

En se déplaçant du pied vers la tête, on enregistre une dégradation du déplacement.

Ø Diagramme de contrainte 

Fig.III.10

La figure (III.10) représente la variation de contrainte au niveau du palier.

Ø Les déformations dans l'ensemble du réducteur (ESTRN) 

La figure III.8. montre que les déformations se situent au niveau des paliers.

FAO DE L'ARBRE DU REDUCTEUR [8]

IV.1. La fabrication assistée par ordinateur (FAO)

La fabrication assistée par ordinateur (FAO) s'impose de plus en plus dans le milieu industriel. Le principe est la génération d'un code par un logiciel, utilisé par une machine à commande numérique (MOCN) pour exécuter les opérations de fabrication.

Nous consacrons ce chapitre à CAMWorks. C'est un complément de SolidWorks qui nous permet de générer un programme ISO, à l'aide d'un post-processeur .

Il nous permet aussi de simuler la fabrication sur MOCN d'une pièce conçu par SolidWorks au préalable.

C'est la première fois que ce logiciel est utilisé au niveau de notre département.

Nous utiliserons CAMWorks pour la simulation de l'usinage de l'arbre d'entrée du réducteur manuel.

Nous avons choisi cette pièce parce qu'elle contient plusieurs formes intéressantes sur le plan de FAO : engrenage, forme cylindrique, forme carrée

IV.2. Étape mise en oeuvre du logiciel

Une pièce est un solide qui a été créé avec SolidWorks ou importée dans SolidWorks depuis un autre système CAO via un fichier IGES, Parasolid, SAT, etc.

IV.2.1. Choisir le mode de travail

CAMWorks est un complément qui s'intègre dans SolidWorks et travaille dans son l'environnement.

L'utilisation de CAMWorks se fait en mode pièce (élément modélisé : pièce) et en mode assemblage (éléments modélisés : pièce, élément de mise en position, élément de maintien en position).

IV.2.2. Définir la machine et directeur de CN

La définition de la machine spécifie le type d'usinage qui doit être réalisé pour le modèle (par ex. fraisage ou tournage) et le contrôleur associé de la machine-outil (post-processeur) pour la création appropriée du programme CN

Cliquer avec le bouton droit de la souris sur Mill machine - mm dans l'arbre des formes CAMWorks et sélectionner Edit Definition... dans le menu contextuel.

Fig.IV.1

L'onglet Machine de la boîte de dialogue Machine permet de sélectionner la machine-outil à utiliser pour usiner une pièce. La liste qui apparaît dépend des machines qui ont été établies dans TechDB ( banque de donnée ).

Cliquer sur l'onglet Post-Processor. L'onglet Contrôleur vous permet de sélectionner le post-processeur dans une liste de contrôleurs disponibles. La liste qui s'affiche dépend des post-processeurs installés dans votre système.

Fig.IV.2

IV.2.3. Définir le brut

Le brut est défini par deux attributs:

· Dimension et forme

Le brut par défaut est le plus petit rectangle (boîte englobante) dans lequel la pièce peut s'encastrer. En règle générale, on n'utilise pas la dimension du stock et on doit changer la définition du brut en décalant la boîte englobante ou en étirant une esquisse.

· Type de matière

Des modifications peuvent être apportées au brut à n'importe quel moment ; cependant, pour définir un brut différent après avoir défini les formes usinables, on doit sélectionner Reconstruire pour que CAMWorks actualise ces informations pour faire référence aux formes du brut.

Fig.IV.3

1. Cliquer avec le bouton droit de la souris sur Stock Manager.

2. Sélectionner Edit Definition ... dans le menu contextuel.

3. Cliquer sur le bouton Material... . La boîte de dialogue s'affiche.

4. Sélectionner un type de matière dans la liste déroulant.

IV.2.4. Définir les origines

La boîte de dialogue Operation Setup Paramètres s'affiche lorsque on clique avec le bouton droit de la souris sur Turn Setup dans l'arbre d'opération et on sélectionne Edit Definition... dans le menu contextuel.

Fig.IV.4

- Système de coordonnées de fixation

En mode Assemblage, cette option permet de définir le système de coordonnées de fixation. Ceci concerne la position de l'origine programme. Bien que la sortie de code G puisse être basée sur ce point, elle est censée être utilisée comme point de référence. La définition de la position va au-delà de la définition de l'emplacement. Elle permet également de définir les directions X, Y et Z positives à utiliser pour tous les mouvements de la machine.

Le système de coordonnées de fixation est défini à partir d'une entité de système de coordonnées SolidWorks.

IV.2.5. Définir les formes usinables « entités d'usinage »

L'usinage ne peut être effectué que pour des formes usinables. CAMWorks fournit trois méthodes pour définir des formes usinables pour le fraisage 2D et 3D.

1. Reconnaissance Automatique de Formes (RAF)

reconnaissance automatique de formes analyse la forme de la pièce et essaie de définir les formes usinables les plus communes telles que les poches, les trous, les centrages/chanfreins et les bossages. La commande Extraire formes usinables lance la RAF. Selon la complexité de la pièce, la RAF peut permettre d'économiser beaucoup de temps dans la définition des formes prismatiques 2D.

Fig.IV.5

2. Formes 2D et 2,5D créées interactivement

La RAF ne peut reconnaître chaque forme sur des pièces complexes et ne reconnaît pas certains types de formes. Pour usiner ces zones, vous devez définir des formes de façon interactive en utilisant la commande Insérer forme 2,5D.

3. Formes 3D créées interactivement

Si vous avez CAMWorks pour fraisage 3D, vous définissez des formes 3D de façon interactive selon les faces spécifiques à usiner et les faces à éviter

IV.2.6. Définir, générer les opérations.

Une opération est définie comme un type de cycle d'usinage tel que l'ébauche. Après avoir créé les formes d'usinage, les opérations peuvent être générées pour usiner les formes de la pièce. Comprendre les opérations

La Base de données technologique (TechDB) définit quelles opérations sont nécessaires pour chaque forme d'usinage et les paramètres pour chaque opération. Dès que l'opération est définie, les parcours d'outil peuvent être générés pour usiner la forme. Les méthodes pour éliminer le matériel s'appellent cycles de coupe. Lorsque ces cycles de coupe sont lancés, l'opération contient l'information d'usinage nécessaire pour générer les parcours d'outil pour couper la pièce.

Commande Generate Operation plan

Pour augmenter la productivité, CAMWorks fournit une méthode automatique pour générer des opérations ainsi qu'une méthode manuelle pour insérer des opérations. La commande Générer plan d'opération est utilisée pour générer automatiquement un plan d'opération pour usiner chaque forme usinable.

Fig.IV.6

IV.2.7. Choix des outils et des paramètres de coupe

Les opérations générées par la commande Generate Operation plan sont basées sur des informations enregistrées dans la Base de données technologique. Les paramètres pour chaque opération affectent la création du parcours d'outil et la sortie du code CN. Ces paramètres incluent le contrôle pour le diamètre de l'outil, les directions de coupe, les valeurs avance/vitesse, etc. Comme avec la plupart des fonctions CAMWorks, les paramètres sont établis automatiquement. Toutefois, ces paramètres sont prévus comme point de départ et ces configurations peuvent être modifiées.

Pour éditer les paramètres d'opération avant la création du parcours d'outil, utiliser la commande Edit Definition... dans le menu contextuel Opération.

Pour changer les paramètres d'usinage pour une opération 2D ou 3D :

1. Cliquer sur une opération dans l'arbre d'opération.

2. Sélectionner Edit Definition...

Fig.IV.7

La boîte de dialogue Operation Paramètres contient les zones qui regroupent les paramètres pouvant être changés avant de générer les parcours d'outil et d'exécuter le processus

3. Changer les paramètres

Fig.IV.8

L'onglet Roughing de la boîte de dialogue Operation Paramètres contient les paramètres qui influencent le mode de finition de la pièce

L'onglet Tool de la boîte de dialogue Operation Paramètres contient plusieurs pages d'informations sur l'usinage :

Outil de calibrage, Outil de centrage, Outil de rayonnée concave, Outil de centrage/chanfreinage, Outil de queue d'aronde, Outil de perçage, Outil rainure en T, Outil de fraisage, Outil de fraisage défini par l'utilisateur Alésoir, Taraud, Outil de filetage par fraisage Porte-fraise, Tourelle

IV.2.8. Générer le parcours d'outil « Simulation »

La commande Toolpath Simulation fournit une représentation graphique de la matière éliminée pour les opérations de vérification d'usinage. En démarrant ces aides de simulation, la confirmation des parcours d'outil créés est faite.

4. Cliquer sur l'icône Simulate Toolpath

La boite de dialogue apparaît

5. Cliquer sur l'icône Run

Fig.IV.9

IV.2.9. Générer le programme ISO

Le post-traitement est la démarche finale pour générer le fichier de programme CN. Cette démarche convertit des parcours d'outil généralisés et les informations relatives aux opérations en code ISO de machine pour un directeur de commande spécifique de machine-outil. Le système crée un code ISO pour chaque parcours d'outil dans la pièce pour que l'opération du parcours d'outil apparaisse dans l'arbre d'opération CAMWorks.

1. Cliquer sur l'icône Post Process Output

2. La boite de dialogue apparaît

3. Cliquer sur l'icône Run

4. Le programme ISO apparaît

Fig.IV.10

Le CD joint à ce mémoire contient le programme ISO qui correspond à l'usinage de l'arbre avec pignon. (voir fichier : programme ISO.txt).

L'utilisation de CAMWorks pour cette pièce a été à titre de démonstration.

Notre objectif à été d'explique l'utilisation de ce logiciel pour générer le code ISO sur une pièce assez compliquée

CONCLUSION GENERALE

Le développement économique de notre pays est à l'origine de la naissance de nouvelles usines d'engins de chantiers. On signale le besoin de ces unités de production en matière de savoir-faire national dans le domaine de la conception mécanique.

Notre sujet a été proposé dans le but de réaliser une étude d'une bétonnière qui pourrait être produite au niveau local.

Notre travail a été de faire (sur PC) la conception, l'analyse et la fabrication de quelques éléments de cet engin.

Le calcul des pièces a été fait par la méthode classique. Les résultats ont été introduits dans le logiciel de CAO (solidworks).

L'analyse et la vérification des contraintes dans les pièces ont donné des valeurs très proches de celles calculés par la méthode manuelle classique.

La fabrication assistée par ordinateur (FAO), introduite pour la première fois au niveau de notre département, a été utilisée, beaucoup plus, à titre de présentation.

L'étude complète d'une telle machine dépasse le cadre d'un mémoire de fin d'études. Nous espérons que d'autres étudiants continueront dans ce domaine pour arriver à généraliser l'utilisation de ces nouveaux outils dans le domaine de la construction mécanique.

ANNEXES

Tableau 1

Facteur de service [1]

Type de machine entraînée	Type de moteur
	Moteur à combustion interne avec transmission hydraulique	Moteur électrique ou turbine	Moteur à combustion interne avec transmission mécanique
Agitateur (produit liquide)	1,0	1,0	1,2
Broyeurs et concasseurs	1,4	1,5	1,7
Compresseurs
- Centrifuges	1,2	1,3	1,4
- à pistons
3 cylindres et plus	1,2	1,3	1,4
1 ou 2 cylindres	1,4	1,5	1,7
Convoyeurs et élévateurs
- Charge ou alimentation uniforme	1,0	1,0	1,2
- Charge ou alimentation non uniforme	1,2	1,3	1,4
Cribles	1,2	1,3	1,4
Génératrices	1,0	1,0	1,2
Grues	1,2	1,3	1,4
Machinerie générale
- Charge uniforme	1,0	1,0	1,2
- Charge modérée ou avec chocs modérées	1,2	1,3	1,4
- Chocs sévères, renversement de la charge, conditions difficiles	1,4	1,5	1,4
Pompes
- Centrifuges	1,0	1,0	1,2
- à pistons 3 cylindres ou plus	1,2	1,3	1,4
Ventilateurs	1,0	1,0	1,2

Tableau 2

Chaînes n° 50 (pas = 0,625 po, pas = 25,7 mm) [1]

Tableau3

Chaînes n° 40 (pas = 1,500 po = 25,7 mm) [1]

Tableau 4

Facteur de nombre de rangs de maillage K₂ [1]

Nombre de range	K2
1 2 3 4 5 6 = 7	1 1,7 2,5 3,3 4,1 5 Consulter le fabricant

Tableau5

Caractéristiques des chaînes à rouleaux [1]

Identification	Pas	Surface nominale de contact* Ar(mm^2)	Masse linéique
40 50 60 80 100 120 140 160 200	12,70 15,875 19,05 25,40 31,75 38,10 44,45 50,80 63,50	44 69 105 178 260 392 470 643 1086	0,60 1,00 1,50 2,56 3,84 5,56 7,44 10,44 16,70

* Pour les chaînes à maillage double, multiplier ces valeurs par deux; pour les chaînes à maillage triple multiplier ces valeurs par trois etc.

Tableau 6

Coefficient de résistance de la dent [2]

Matériaux					Valeurs admissibles en daN/mm^2
					óf1			c
Fonte grise FT 20					3 à 4,5			0,2 à 0,35
Acier moulé Ac clé 50					6 à 9			0,4 à 0,7
Acier Ac 50					9 à 12			0,7 à 0,9
Bronze					4 à 8			0,3 à 0,9
Bois dur					1 à 2			0,1 à 0,15
Polyamide ( Nylon 6,6 )
Vitesse circonf. en m/s :	0,5	1	2	4		6	8		10	12
Coefficient c daN/mm^2:	0,2	0,16	0,13	0,10		0,09	0,08		0,078	0,075

Tableau 7

Facteur de vitesse (k_V) [11]

Qualité ISO	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
A					12		6			3
kv	1

Tableau 8

Facteur de portée (km) [3]

Application	Aucun organe en porte-à-faux	Un organe en porte-à-faux	Les deux organes en porte-à-faux
Mécanique générale	0,9 à 1	0,8 à 0,9	0,7 à 0,8
Automobile	0,9 à 1	0,8 à 0,9	-
Aviation	0,8 à 1	0,7 à 0,9	0,65 à 0,8

Tableau 9

Facteur de service ( k_A ) [11]

Organe moteur	Organe récepteur
	Fonctionnement pratiquement sans chocs		Fonctionnement avec chocs modérés		Fonctionnement avec chocs importants
	12 h/jour	24 h/jour	12 h/jour	24 h/jour	12 h/jour	24 h/jour
Moteurs électriques et turbines	1	0,95	0,8	0,7	0,67	0,57
Moteurs à combustion interne à un seul piston	0,67	0,57	0,57	0,45	0,45	0,35
Moteurs à combustion interne à pistons multiples	0,8	0,7	0,67	0,57	0,57	0,45

Tableau 10

Aciers Fins, non allies, de classe CC et XC

Nuance	Etat	R daN/mm^2	Re	A%	KCU	Propriétés	Emplois
CC 10	R: 900-925	34 - 44	21,5	30	-	Acier extra doux de cémentation; très malléable, soudable; magnétique	Tôles, tubes, rivets, pièces forgées, matricées, pliées, embouties
	TE: 900° Ru: 200°	54 - 103	34,5	11	10
CC 20	R: 880-910	41 - 53	27,5	26	-	Acier doux de cémentation; malléable; soudable.	Pièces forgées et matricées: arbres, boulons, clavettes, etc.
	TE: 880 Ru: 550	54 - 78	35,5	17	7
CC 35	R:850-880	55 - 67	31,5	20	-	Acier de traitement dans la masse; trempe à l'eau	Pièces traitées: cames, engrenages, axes, arbres, etc. bielles, vilebrequins, organes d'embrayage, et d'accouplement, boulons, clavettes, etc.
	TE:850 Ru:550	74 - 96	56	12	4
CC 45	R:840-870	62 - 74	34,5	17	-	Acier de traitement dans la masse; trempe à l'eau et à l'huile pour faible section
	TE:830 Ru:550	86 - 106	68,5	9	2
XC 10	R:900-925	34 - 42	21,5	31	-	Aciers extra-doux de cémentation; très malléables, soudables, magnétiques	Pièces de petite et moyenne section, à faible contrainte, résistantes à l'usure: axes, cames, pignons, etc.
	TE:900 Ru:200	54 - 83	34,5	16	12
XC 12	R:900-925	37 - 45	23,5	29	-
	TE:900 Ru:200	73 - 113	49,5	11	6
XC 18	R:875-900	41 - 49	25,5	28	-	Acier doux de cémentation; variété XC18S soudable; malléable	Pièces cémentées, travaillant sans chocs: arbres à cames, pignons, axes, boulons, clavettes, etc.
	TE:880 Ru:200	88 - 127	63,5	8	4
XC 25	R:860-885	47 - 56	28,5	26	-	Trempe à l'eau à faible pénétration et trempe superficielle. Recuit, apte au travail à froid.	Pièces traitées de petite et moyenne dimensions avec contrainte moyenne: arbres, leviers, bielles, crémaillère, boulons, etc.
	TE:850 Ru:550	61 - 78	44	17	8
XC 32	R:850-875	55 - 64	31,5	23	-
	TE:850 Ru:550	74 - 89	56	14	7
XC 38	R:850-875	58 - 67	33,5	21	-
	TE:850 Ru:550	80 - 95	61,5	12	5
XC 42	R:840-870	63 -71	35,5	19	-	Acier pour trempe à l'eau, et trempe à l'huile à faible section; trempe superficielle	Mêmes emplois que XC32 et XC38 avec caractéristiques plus élevées
	TE:830 Ru:550	86 - 101	68,5	11	4
XC 48	R:840-870	67 - 76	37	17	-	Trempe à l'huile en faibles section; trempe superficielle.	Pièces d'usure pouvant subir des chocs modérés: ressorts peu chargés, cames, engrenages, pivots...
	TE:830 Ru:550	83 - 98	66,5	10	3
XC 55	R:830-855	73 - 88	43	15	-	Trempe à l'huile en faibles et moyennes sections
	TH:830 Ru:550	93 - 113	70,5	8	-
XC 65 XC 70 XC 80	Caractéristiques mécaniques non imposées					Acier pour trempe à l'huile avec faible pénétration de trempe. Grande résistance et grande dureté.	Corde à piano pour ressorts, câbles, pivots, engrenages, matrices, poinçons, lames de cisailles, outils de forge, scies à bois, etc.

( R: recuit - Ru: revenu - TE: trempe à l'eau - TH: trempe à l'huile)

Tableau 11

Dimensions et tolérances de clavettes [6]

d arbre	Section clavette	a	J nom tol.		K nom tol		K1 nom tol
de 6 Jusqu'à8	2×2	2	d - 1,2	0 -100	d + 1	+100 0	d + 0,5	+100 0
Au-delà 8 Jusqu'à10	3×3	3	d - 1,2	0 -100	d + 1,4	0 +100	d + 0,9	+100 0
Au-delà 10 Jusqu'à12	4×4	4	d - 1,8	0 -100	d + 1,8	+100 0	d + 1,2	+100 0
Au-delà 12 Jusqu'à17	5×5	5	d - 2,5	0 -100	d + 2,3	+100 0	d + 1,7	+100 0
Au-delà 17 Jusqu'à22	6×6	6	d - 3	0 -100	d + 2,8	+100 0	d + 2,2	+100 0
Au-delà 22 Jusqu'à30	8×7	8	d - 4	0 -200	d + 3,3	+200 0	d + 2,4	+200 0
Au-delà 30 Jusqu'à38	10 × 8	10	d - 5	0 -200	d + 3,3	+200 0	d + 2,4	+200 0
Au-delà 38 Jusqu'à 44	12 × 8	12	d - 5	0 -200	d + 3,3	+200 0	d + 2,4	+200 0
Au-delà 44 Jusqu'à 50	14 × 9	14	d - 5,5	0 -200	d + 3,8	+200 0	d + 2,9	+200 0
Au-delà 50 Jusqu'à 58	16 × 10	16	d - 6	0 -200	d + 4,3	+200 0	d + 3,4	+200 0
Au-delà 58 Jusqu'à 65	18 × 11	18	d - 7	0 -200	d + 4,4	+200 0	d + 3,4	+200 0
Au-delà 65 Jusqu'à 75	20 × 12	20	d - 7,5	0 -200	d + 4,9	+200 0	d + 3,9	+200 0
Au-delà 75 Jusqu'à 85	22 × 14	22	d - 9	0 -200	d + 5,4	+200 0	d + 4,4	+200 0
Au-delà 85 Jusqu'à 95	25 × 14	25	d - 9	0 -200	d + 5,4	+200 0	d + 4,4	+200 0
Au-delà 95 Jusqu'à110	28 × 16	28	d - 10	0 -200	d + 6,4	+200 0	d + 5,4	+200 0
Au-delà110 Jusqu'à130	32 × 18	32	d - 11	0 -200	d + 7,4	+200 0	d + 6,4	+200 0
Au-delà130 Jusqu'à150	36 × 20	36	d - 12	0 -300	d + 8,4	+300 0	d + 7,1	+300 0
Au-delà150 Jusqu'à170	40 × 22	40	d - 13	0 -300	d + 9,4	+300 0	d + 8,1	+300 0
Au-delà170 Jusqu'à200	45 × 25	45	d - 15	0 -300	d + 10,4	+300 0	d + 9,1	+300 0

Tableau 12

Dimensionnement des chaînes à rouleaux [6]

Tableau 13

Dimensionnement des roues dentées pour les chaînes [6]

Figure 1

Abaque utilisé pour choisir les chaînes à rouleaux [1]

Figure 2

Rapport de conduite [3]

Figure 3

Facteur de forme [3]

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] : G. DROUIN & M. GOU

Eléments de machines. Ed : ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL.

[2] : G. NICOLET & E. TROTTET

Eléments de machines. Ed : SPES LAUSANNE 1971

[3] : G. HENRIOT

Traité théorique et pratique des engrenages Tome 1. Ed : DUNDO 1968

[4] : Logiciel RDM6.

[5] : H. MIROLOBOVE

Résistance des matériaux. Ed : MIR 1977.

[6] : Christian ELOY

Conception en construction mécanique. Ed : Dunod 1981

[7] : A. CHEVALIER

Guide de dessinateur industriel. Ed : Hachette, 1980

[8] : L'aide de SolidWorks 2010.

[9] : M. HACINI & K. MAANSER

PFE : Calcul et CAO d'un réducteur de vitesse à deux étages. Promotion 2008

[10] : F. KARARI & A. LEHLALI

PFE : Etude descriptive et conception par CAO d'un moteur monocylindre à deux temps. Promotion 2007

[11] : Christian ELOY

Calculs en construction mécanique. Ed : Dunod 1981

Résumé

Notre sujet a été proposé dans le but de réaliser une étude d'une bétonnière qui pourrait être produite au niveau local. Notre travail a été de faire (sur PC) la conception, l'analyse et la fabrication de quelques éléments de cet engin. Le calcul des pièces a été fait par la méthode classique. Les résultats ont été introduits dans le logiciel de CAO (solidworks). L'analyse et la vérification des contraintes dans les pièces ont donné des valeurs très proches de celles calculés par la méthode manuelle classique. La fabrication assistée par ordinateur (FAO), introduite pour la première fois au niveau de notre département, a été utilisée, beaucoup plus, à titre de présentation.

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