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Systeme de prehension

Posté par
iizzii
28-12-14 à 18:52

Bonjours, étant en deuxième années de DUT je m'entraîne afin de passer le concours Ensea, par contre je rencontre pas mal de problème pour la meca.

Voila un exercice :pourriez vous me donner des pistes pour commencer s'il vous plait (il faut répondre vrai ou faux aux affirmations).


On s'intéresse au système de préhension schématisé sur la Figure 6, composé d'un bras OA, de deux mâchoires BP et B" P" et de deux biellettes AB et AB" disposées de manière symétrique par rapport à l'axe OA. Un effort de commande Fc est exercé sur l'entrée du système en O. Par symétrie, on pourra effectuer les calculs sur la partie supérieure uniquement. L'effort de commande est transformé en efforts de préhension Fp et F"p par le jeu des biellettes et des liaisons avec le bâti. On suppose dans cet exercice que toutes les liaisons sont parfaites, à l'exception du contact en P et P" entre les mâchoires et la pièce à tenir. Le système est paramétré de la manière suivante : AB = a, BK = b, BP = L, KC = c,  \alpha = (\vec{OA},\vec{AB}) (0 < \alpha < \frac{\pi}{2}), \beta = (\vec{OA},\vec{BP}). Par construction, l'angle ( \vec{BK},\vec{KC}) est un angle droit. L'étude du système se fait naturellement à l'équilibre

(A) Dans le cas général (β > 0), pour assurer l'équilibre de l'objet pincé en P et P" entre les deux mâchoires, il faut que le coefficient de frottement f entre chacune des mâchoires et l'objet considéré vérifie la relation suivante : f tanβ+tanβ = 2tanβ
(B) Si on étudie le système dans la configuration β = 0, le rapport d'amplification entre l'effort de commande et l'effort de préhension vaut :    \frac{Fp}{Fc}= \frac{c+b tan\alpha}{2 (L-b)}
(C) Le rapport d'amplification\frac{Fp}{Fc} augmente si l'on augmente la longueur L des mâchoires.
(D) Le rapport d'amplification \frac{Fp}{Fc} augmente si l'on augmente l'angle α.
(E) Le rapport d'amplification \frac{Fp}{Fc} augmente si l'on augmente la longueur b.

Systeme de prehension

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 28-12-14 à 18:54

Pour la A) je vois pas quoi faire
Pour la B) j'avais penser à la loi entré-sortie mais en fait je crois que ça à rien a voire.

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 09:02

Salut iizzii,

N'oublie pas mes bonnes pratiques de mécanique :

1. Définir le système => évident ici
2. Définir le référentiel => idem
3. Bilan des forces en présence => à faire
4. Schéma de la situation => à adapter au besoin : rajouter les paramètres de l'énoncé (longueurs, etc.)

Comme on l'a vu hier, dans un problème de dynamique, on peut écrire 3 équations :

1) Principe Fondamental de la dynamique en projection sur l'axe (O,\vec{x_0}) (je suppose que c'est l'axe horizontal) ;

2) Principe Fondamental de la dynamique en projection sur l'axe (O,\vec{y_0}) (je suppose que c'est l'axe vertical) ;

3) Equation du moment dynamique en un point judicieusement choisi, par rapport à \vec{z_0} (ers taxe dont la flèche point vers toi par rapport au plan (O,\vec{x_0},\vec{y_0}).

Ici c'est presque pareil, sauf qu'on suppose être à l'équilibre, donc le torseur dynamique est nul, ce qui revient finalement à faire une étude statique (PFS si tu connais l'abréviation ).

_____

Forcément ici, tu as des liaisons, donc tu peux rajouter les efforts appliqués à chacune d'elles au niveau de leur point d'application.

Et te lancer dans toutes les équations possibles à écrire (pour les équations de moment, pense à utiliser les zéros des liaison, c'est-à-dire si tu appliques par exemple une équation de moment au centre d'une liaison pivot, eh bien ton équation n'aura pas dans sont expression les moments propres à ces liaisons (puisque qu'il y a rotation par rapport à \vec{z_0})

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 10:01

J'ai oublié de préciser pour la question A. : penser aux lois de Coulomb

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 12:20

Ok donc pour A), on sait que pour être à l'équilibre il faut que \beta =\alpha avec \alpha=angle d'adhérence, on sait aussi que f = tan\beta donc logiquement f=tan\beta + tan\beta = 2tan\beta  Donc FAUX!

Ensuite :
Système : système de préhension.
Référentiel : terrestre supposé galiléen.
BAME: FC en O  ;  FP en P
Liaison : pivot : en A ; B ; C donc 1 degrés de liberté comme on est en 2D on aura une résultante en \vec{x},\vec{y}


Donc PFS : \vec{Moments}_{en B} = \vec{0}

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 12:40

Donc j'ai M(\vec{F_{P en B}}= F_{P}*L*cos\beta
M(\vec{F_{C en B}}= -F_{C}*a*sin\alpha

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 12:44

Bon c'est une conneries mais je trouve \frac{F_{P}}{F_{C}}=\frac{a*sin\alpha}{L*cos\beta}

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 12:52

Je pense que en fait j'aurais dus transporter en C ^^

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 13:10

Je trouve \frac{F_{P}}{F_{C}}=\frac{a*sin\alpha + b*sin\beta + c*cos\beta}{-c*sin\beta-(L-b)*cos\beta}

Je dois oublier quelque chose...

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 14:52

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 15:38

Alors pour la première question :

A. Pourquoi faux ? Le principe d'une pince est bien à ce que tu agrippes l'objet en question, et qu'il y ait donc de l'adhérence. A partir de f = tan de chaque côté, il y glissement.

Pour la suite, il est où mon schéma avec tous les efforts représentés (y compris les actions des liaisons) ?

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 16:15

Voila

Systeme de prehension

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 29-12-14 à 16:28

Ok j'ai compris pour A) en fait j'ai mal lu le cours en fait si  f = tan il y a équilibre stricte donc ça marche, et si f > tan il y à adhérence donc les deux marches. Donc VRAI.

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 12:17

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 13:40

Salut iizii,

Comment tu as trouvé ton résultat ?
Tjs détailler ses résultats

Au passage, bonne année à toi !

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 14:59

Salut gbm,

j'avais transporter Fp et Fc en C et j'ai ensuite fait le rapport.

Merci, à toi aussi !

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 16:08

C'est pas ça qu'il fallait faire?

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 16:12

Je vais aller courir, j'essaie de regarder cela ce soir

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 16:13

Ok merci c'est gentil !

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 04-01-15 à 20:24

Alors,
je ne vais malheureusement ne pas avoir bcp de temps,

malgré tout, je te conseille décomposer les efforts aux liaisons pivots en une composante X (selon l'axe Ox) et une composante Y selon l'axe Oy.

Alors F = \sqrt{X^2+Y^2}

Si on reprend ton schéma :

PFS par rapport à Ox : F_C + X_A + X_B + X_C = 0

PFS par rapport à Oy : F_P + Y_A + Y_B + Y_C = 0

donc \dfrac{F_P}{F_C} = \dfrac{-(Y_A + Y_B + Y_C)}{-(X_A + X_B + X_C)}

ce qui fait bcp d'inconnues ...
Il faut donc avoir un nombre suffisant d'équations pour résoudre ce pb.

Tu peux pour cela déterminer le degré d'hyperstatisme du système pour savoir combien d'équations de moments il faut.

Eq Mt en B par rapport à Oz :

 \\ -a.cos(\alpha).X_A + a.sin(\alpha).Y_A + a.sin(\alpha).F_C + c.X_C + b.Y_C + L.F_P = 0

et ainsi de suite :

Eq Mt en C / Oz

Eq Mt en A / Oz

Parce que dans ton calcul, tu oublies que l'énoncé te dit qu'on étudie la configuration \beta = 0
et je ne vois pas comment du te retrouves directement sans les inconnues de liaison.

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 12:58

Heu je vais essayer, mais cela me semble bizarre, car tout transporter prend énormément de temps (concours en temps limité), et ensuite on aura que 5 équations, 2 des résultantes, et 3 des moments alors qu'il y a 6 inconnus...

Mais merci quand meme, deja je trouve pareil que toi pou le moment en B

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 14:45

F_C + X_A + X_B + X_C = 0 
 \\ F_P + Y_A + Y_B + Y_C = 0
 \\ 
 \\ -Y_{A}b - Y_{A} acos\theta - X_{A} c + X_{A} asin\theta -bY_B - cY_B - F_P(L-b) - cF_C + asin\theta F_C

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 14:55

F_C + X_A + X_B + X_C = 0 
 \\   F_P + Y_A + Y_B + Y_C = 0
 \\   
 \\  -Y_{A}b - Y_{A} acos\theta - X_{A} c + X_{A} asin\theta -bY_B - cY_B - F_P(L-b) - cF_C + asin\theta F_C = 0
 \\ - Y_{A} acos\theta + X_{A} asin\theta + asin\theta F_C +bY_C + cX_C + LF_P = 0
 \\ Y_{B} acos\theta - X_{B} asin\theta + Y_{C} (acos\theta + b) - X_{C} (asin\theta - c) + F_P(acos\theta + L) = 0


Dsl pour le post d'avant, voila toutes les équations.

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 19:13

Effectivement,

Je t'ai donné la méthode générale, il doit y avoir plus simple :

j'ai trouvé ceci :



Qu'en penses-tu ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 19:18

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 19:23



Je pense que je vais regarder tout ça aussi, 5 ans sans faire de statique ça se sent ^^

Posté par
gbm Webmaster
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 19:25

Posté par
iizzii
re : Systeme de prehension 05-01-15 à 19:31

je regarde, merci



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