ee xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

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Fabien HOSPITAL CPGE PCS/IPSI/PC/MPLycée Bellevue Toulouse -- [email protected] Cinématique graphique-Mouvement plan/plan Modèle plan Problème tridimensionnel A 1 0 0 0 2 3 5 4 O B C D Exemple de système mécanique MACHINE DE POINCONNAGE Vidéo 1

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Page 1: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

Fabien HOSPITAL – CPGE PCS/IPSI/PC/MP– Lycée Bellevue Toulouse -- [email protected]

Cinématique graphique-Mouvement plan/plan

Modèle plan

Problème tridimensionnel

A

1

0

0

0

2 3

5

4

O B

C

D

EExxeemmppllee ddee ssyyssttèèmmee mmééccaanniiqquuee

MACHINE DE POINCONNAGE Vidéo 1

Page 2: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

2. Equiprojectivité

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

4. Notion de CIR

2

Page 3: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

2. Equiprojectivité

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

4. Notion de CIR

3

Page 4: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

Soit un solide S associé au repère R en mouvement par

rapport au repère R0. Si le plan P lié à S reste constamment

confondu avec le plan P0 lié à R0 alors le mouvement de S

par rapport à R est qualifié de mouvement plan sur plan.

θ

0z

= z

x

0x

y

0y

0z

= z

O0

O

S

4

Page 5: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

Les vecteurs vitesses de tous les points de S en

mouvement par rapport au repère R0 restent parallèles

au plan P.

5

Page 6: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

Les vecteurs vitesses de tous les points de S en

mouvement par rapport au repère R0 restent parallèles

au plan P.

Le vecteur instantané de rotation de S par rapport à R0

est constamment colinéaire à la normale au plan du

mouvement.

6

Page 7: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

Les vecteurs vitesses de tous les points de S en

mouvement par rapport au repère R0 restent parallèles

au plan P.

Le vecteur instantané de rotation de S par rapport à R0

est constamment colinéaire à la normale au plan du

mouvement.

Le paramétrage du solide (S) par rapport au repère R0

ne nécessite que 3 paramètres : 2 translations dans le

plan et 1 rotation d'axe perpendiculaire au plan.

),,(

/,

/

/

000

0

0

0

0

0

0

zyx

y

x

zM

RSM

RS

M

RS v

v

VC

7

Page 8: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

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Page 9: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

Simplifications dans le cas d’un problème plan

Exemple

O

(1)

(2) z

y

x

1/2C

)z,y,x(

x

z

y

x

O0

0

v

Problème de plan P(O yx

)

)z,y,x(

x

z

y

x

O0

0

v

Problème de plan P(O zy

)

)z,y,x(

x

z

y

x

O0

0

v

Problème de plan P(O zx

)

)z,y,x(

x

z

y

x

O0

0

v

1. Mouvement plan sur plan

9

Page 10: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

2. Equiprojectivité

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

4. Notion de CIR

10

Page 11: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

2. Equiprojectivité

Définition : Le champ des vecteurs vitesse d’un solide

indéformable S en mouvement par rapport à un repère R est

équiprojectif, c'est-à-dire :

11

Page 12: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

2. Equiprojectivité

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

4. Notion de CIR

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Page 13: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

L’objectif d’une résolution graphique est de déterminer un ou des

vecteurs vitesses à partir des données d’entrée.

Etape 1. Définition des mouvements entièrement connus (entrée)

Etape 2. Définition des mouvements partiellement connus

(sorties)

Etape 3. Progression de solide en solide

Etape 4. Ecriture de la relation entre les vitesses de deux points

liés à un même solide

Etape 5. Mesure de la vitesse en sortie

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3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

Exemple du poinçonnage

Données d’entrées :

→ Vitesse de rotation de la manivelle 1

par rapport au bâti 0 (200 tr/min)

→ Rayon OA=4cm

→ Echelle des vitesses de 6cm pour

1m/s.

Objectif :

→ Déterminer la vitesse de sortie du

poiçon 5 par rapport au bâti 0.

14

200 tr/min

A

1

0

0

0

2 3

5

4

O B

C

D

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200 tr/min

A

1

0

0

0

2 3

5

4

O B

C

D

3. Equiprojectivité

0/20/1 AA VV

0/2BV

0/30/2 BB VV

Direction de

15

Etape 1. Définition des mouvements connus (entrées).

Etape 2. Définition des directions connues (sorties).

Etape 3. Progression de solide en solide.

Etape 4. Ecriture de la relation entre les vitesses de

deux points liés à un même solide.

Page 16: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

200 tr/min

A

1

0

0

0

2 3

5

4

O B

C

D

Machine de poinçonnage

0/40/2 BB VV

0/5DV

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On réitère les étapes 2, 3 et 4

pour arriver à la sortie

Etape 5. Mesure de la vitesse en sortie.

Page 17: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

Visualisation expérimentale de l’équiprojectivité

17

EExxeemmppllee ddee ssyyssttèèmmee mmééccaanniiqquuee

MOTEUR DE MODELE REDUIT

Problème plan

Piston 3

Bielle 2

Vilebrequin 1

Bâti 0

Vilebrequin 1

Bâti 0

Bielle 2

Piston 3

Plan 1

Plan 2

Plan 3

Modèle Problème tridimensionnel

Page 18: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

Visualisation expérimentale de l’équiprojectivité

Champ de vecteur vitesse de la bielle (amplifié 10x sur la

figure) par analyse d'images obtenues d’une caméra rapide

(600000 images par secondes) grâce à une technique de

corrélation d'images.

18

Page 19: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

1. Mouvement plan sur plan

2. Equiprojectivité

3. Méthode de résolution graphique par équiprojectivité

4. Notion de CIR

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Page 20: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

4. Notion de CIR

Soit un solide S en mouvement plan sur plan dans P par

rapport au repère R tel que :

Dans ce cas le torseur est un glisseur et qu’il admet un axe

instantané de rotation () parallèle à RS /20

Page 21: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

Visualisation expérimentale du CIR

Visualisation expérimentale du CIR à un instant t donné pour le mouvement du vilebrequin et

de la bielle du micromoteur par rapport au corps par analyse d'images obtenues d’une caméra

rapide (600000 images par secondes) grâce à une technique de corrélation d'images.

A un instant t donné pour le mouvement du vilebrequin et

de la bielle du micromoteur par rapport au corps par

analyse d'images obtenues d’une caméra rapide (600000

images par secondes) grâce à une technique de corrélation

d'images.

21

Page 22: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

4. Notion de CIR

Le CIR n'existe pas si le solide est en translation. Dans

ce cas, il peut être considéré comme étant à l'infini.

Pour un mouvement de rotation plane, le CIR est

confondu avec le centre de la rotation (il ne bouge pas)

A l’instant t + t le CIR peut être différent (d’où le nom

instantané). (Animation flash)

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Page 23: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

Exemple du micromoteur

23

Page 24: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

24

Page 25: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

25

Page 26: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

26

Page 27: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

27

Page 28: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

28

Page 29: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

Exemple du micromoteur

29

Page 30: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

I2/0

30

Page 31: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

0

O

B

A

1

2

3

0

0/1BV

4. Notion de CIR

0/2AV

I2/0

Exemple du micromoteur

31

Page 32: EE xx ee mmpp llee dd ee ss yy ss ttèè mmee mméé cc aa

FIN

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