chapitre 3_liaisons complètes démontables

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  • Chapitre_5 Liaison complte dmontable

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    Chapitre 5 LIAISON COMPLETE DEMONTABLE ET LIAISON

    COMPLETE PAR ELEMENTS FILETES

    1. Fonction principale et fonctions techniques

    Les fonctions techniques associes cette fonction principale peuvent tre dveloppes en

    utilisant un diagramme FAST.

    2. Principaux caractres fonctionnels de l'encastrement

    Lors de la conception d'un projet industriel, si on est en prsence d'une liaison complte

    concevoir, il y a une quantit importante de paramtres analyser.

    torseur d'effort transmissible : direction et nature des efforts prpondrants ;

    caractre dmontable ou indmontable de la liaison

    ncessit d'une mise en position relative des 2 pices prcise ou non ;

    ncessit de la mise en place d'une tanchit ou non.

    Lier compltement deux ou plusieurs solides entre eux

    Solides lier Solides lis

    La fonction principale dune liaison complte dmontable est : Lier deux ou plusieurs solides entre eux, afin dannuler les 6 degrs de liberts relatifs, tout en laissant la possibilit de supprimer cette liaison.

    FP

    Raliser une liaison complte dmontable

    entre 2 pices

    Fp1 Raliser la mise en position entre les deux pices (MIP)

    Fp2 Maintenir en position les

    deux pices (MAP)

    Fp3 Transmettre la puissance

    Ex : accouplements darbre

    Fp4 Assurer ltanchit

    Ex : accouplements de carters

    Fp5 Assurer la fiabilit

    Appui plan prpondrant

    Pntration cylindrique

    Elments filets

    Adhrence

    Obstacles

    Prcharge et lments dformables

    Freinage des boulons

    Optimisation la fatigue

  • Chapitre_5 Liaison complte dmontable

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    D'autres paramtres trs importants lors d'un projet rel sont souvent dune grande importance

    savoir :

    prsence de vibrations ;

    raideur de l'assemblage ;

    nature des matriaux assembler ;

    frquence et facilit de montage dmontage ;

    type denvironnement ;

    esthtique.

    3. Principes et architectures de la liaison encastrement

    3.1. Deux principes classant les liaisons encastrements

    La liaison encastrement par obstacle : Tous les degrs de liberts relatifs sont annuls

    par des contacts entre les pices.

    La liaison encastrement par obstacle et adhrence : certains degrs de liberts relatifs

    sont annuls par des contacts entre les pices les autres le sont par adhrence. C'est dire

    par la combinaison d'une pression relative entre les 2 pices et la prsence d'un coefficient

    d'adhrence entre les 2 matriaux.

    3.2. Diffrentes architectures

    Liaison pivot et ponctuelle en

    parallle

    Liaison appui plan, linaire

    rectiligne et ponctuelle en parallle

    Liaisons glissire et ponctuelle en

    parallle

    Liaisons trois vs 120 de Boys

    4 Princ

    2 1

    2

    1

    1

    2

  • Chapitre_5 Liaison complte dmontable

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    4. Principales formes des surfaces fonctionnelles utilises

    Comme on peut l'entrevoir dans les diffrentes architectures, la liaison complte entre deux

    solides commence par une surface de contact commune. Trois cas principaux :

    la surface de contact de base est

    un

    cylindre.

    la surface de contact de base est

    un

    plan

    la surface de contact de base est

    un

    cne

    On est en prsence d'une

    liaison pivot glissant

    laquelle il reste annuler les

    deux degrs de libert.

    On est en prsence d'une

    liaison appuis plan laquelle il

    reste annuler les trois degrs

    de libert.

    On est en prsence d'une

    liaison pivot unilatrale

    laquelle il reste annuler un

    degr de libert.

    5. Liaison surfaces cylindriques de rvolution prpondrantes

    Pour la simplicit du propos, on pose que la liaison pivot glissant de base est une liaison

    daxe x

    les degrs de liberts restant a annuler sont la translation et la rotation suivant x

    . Les

    composantes transmettre sont donc X et L. Les paramtres de mise en position seront nomms x

    et pour les deux degrs de liberts restants.

    Pour que la liaison complte soit de bonne qualit, le guidage cylindrique doit l'tre galement. Il

    est donc souvent ncessaire de raliser un ajustement de type H7h6 positionnement

    (ventuellement H7g6) entre l'arbre et le moyeu et donc de l'indiquer sur l'avant projet de

    construction.

    Ce type de liaison complte se regroupe presque compltement avec la glissire laquelle on enlve

    la translation.

    5.1. Annulation des degrs de libert par adhrence

    5.1.1. Elment d'assemblage biconique

    Implantation : Tolrances standard H8 h8, pas de traitements thermiques. Les douilles

    coniques de certains types tant fendues, il est possible d'absorber des tolrances

    importantes.

    Transmission de couples trs levs. Protection en cas de surcharge par glissement.

    Mise en position angulaire et axiale faciles. Les frettes autocentreuses assurent une

    coaxialit de 0.02 mm 0.04 mm. Pour un positionnement plus prcis, prvoir un

    centrage direct sur l'arbre.

    Montage et dmontage ais.

    Inconvnients des assemblages traditionnels: Clavette parallle: pression de matage

    leve. La clavette prend du jeu. Rupture possible. Ajustement au montage.

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    Arbre cannel: section rduite. Traitements thermiques souvent ncessaires. Cot.

    Frettage chaud: Calculs compliqus. Outillage coteux.

    Tableau 1

    d E8

    D5 g6

    B5 (mm)

    L5 (mm)

    Cs (N.m)

    Fs (kN)

    45 75 54 44 3260 145 50 80 64 56 4150 165 60 90 64 56 6200 207 70 110 78 70 11600 329

    80 120 78 70 14500 362 90 130 78 70 17800 390 100 145 100 90 26300 527 120 165 100 90 40400 670 140 190 116 104 64700 920 160 210 116 104 84500 1050 180 235 146 134 23250 1370 200 260 146 134 45000 1460 240 305 146 134 18000 1820 260 325 146 134 50000 1920 290 385 177 165 60000 2550 300 375 177 165 28000 2850

    Avantages : Pas d'usinage des pices donc pas de concentration de contraintes, le dmontage est

    trs facile, les efforts transmissibles sont considrables, les grands diamtres sont possibles (500

    voire 1000 mm, voir tableau 1).

    Inconvnients : Le centrage de la liaison n'est pas toujours respect par les diffrents mcanismes

    (ici si les vis ne sont serres rgulirement il y a possibilit d'un certain dfaut de centrage, le

    positionnement axial et angulaire ne sont pas assurs mais ils sont rglables).

    5.1.2. Vis de pression

    Une simple vis de pression place radialement dans l'alsage vient s'appuyer sur l'arbre, crant

    ainsi des efforts normaux qui engendrent leur tour des efforts tangentiels qui transmettent le

    couple et l'effort axial. Ce type de solution est assez rare car videmment rserv aux liaisons dont

    les composantes X et L sont relativement faibles. Une amlioration de la liaison de base est faite en

  • Chapitre_5 Liaison complte dmontable

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    usinant un mplat sur l'arbre recevant le bout de la vis. Cette solution utilise tel quel ne permet

    pas une mise position prcise.

    5.1.3. Pincement et tampons tangents

    La liaison complte est ralise par adhrence. Dans le premier cas, le moyeu pince un axe par

    lintermdiaire dun serrage (vis, boulon ou goujon). Dans le second cas, on utilise deux solides

    intermdiaires dont la forme est montre sur la figure ci-contre.

    5.2. Annulation des degrs de libert par obstacle

    5.2.1. Goupille

    Cette solution est relativement simple, une tige vient arrter la translation et la rotation par un

    positionnement radial sur la liaison pivot glissant. Cette solution permet de transmettre un couple

    et un effort axial moyens.

    Gnralement, on doit valuer la rsistance au cisaillement de la goupille.

    Donnes pour le calcul :

    Diamtre de larbre : d

    intermdiaires dont la forme est montre sur la figure ci-contre.

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    Longueur goupille: L

    Diamtre extrieur goupille: dg

    Section de la goupille Sc

    Couple transmis C (ou force F).

    Calcul d'une goupille au cisaillement

    avec

    leffort appliqu une seule section

    , Soit enfin :

    (C en N.mm, d et dg en mm et Rpg en N.mm-2)

    Remarque :

    Certains mcanismes peuvent utiliser ce type de liaison comme limiteur de couple. Le

    dclenchement du limiteur se traduisant bien sr par une destruction de la goupille.

    5.3. Annulation de la rotation

    5.3.1. Elimination de la rotation par obstacle

    5.3.1.1. Clavette parallle