Critère de non talonnage

Le mécanisme de suspension est modélisé ci-dessous, on peut distinguer 5 classes d’équivalence cinématique : le cadre S0, le levier S3, la biellette S2, le bras oscillant S1, la partie tige S4 de l’amortisseur et la partie corps S5 de l’amortisseur. Le ressort 7 étant un solide déformable, il n’est pas répertorié dans ce bilan.

Lorsqu’un obstacle percute la roue arrière, celle-ci est projetée vers le haut. Le bras oscillant S1 pivote autour de l’axe (H,z) de la liaison pivot, réalisée par 2 roulements à contact radial, avec le cadre S0. La biellette S2, en liaison pivot d’axe (F,z) avec le bras oscillant, est entraînée et pousse le levier S3 avec lequel elle a une liaison pivot d’axe (D,z).

Le levier S3 pivote alors autour de l'axe (B,z) de la liaison pivot avec le cadre S0. La partie tige S4 de l’amortisseur, en liaison pivot d’axe (C,z) avec le levier S3, est poussée par celui-ci et rentre dans la partie corps S5 de l’amortisseur. S4 et S5 sont en liaison pivot glissant d’axe (E,x1).

Le déplacement de la tige S4 de l’amortisseur par rapport au corps S5 de l'amortisseur, lors de sa rentrée, comprime le ressort 7, ce qui va permettre d’emmagasiner l’énergie mécanique et donc de freiner la montée de la roue pour assurer le contact roue/sol.

1 - Modélisation

= 20 min

Question 1.1 - A l'aide des schémas cinématiques ci-dessus et des documents techniques accessibles avec l'icône , réaliser le graphe des liaisons avec les ensembles S0 à S5. Vous préciserez les points de contact et le nom des liaisons.

Télécharger et dézipper le dossier ci-dessous :



Ouvrir le fichier Etude-suspension.SLDASM.

Cliquer sur l'onglet Meca3d au dessus de l'arborescence à gauche.

Faire un clic droit sur Mécanisme puis Construction automatique, le mécanisme est construit de manière automatique et les liaisons ont toutes été crées :

Vérification du graphe des liaisons

Toujours dans l'arborescence de Meca3D, faire un clic droit sur Analyse puis Graphe de structure.

Vérifier et corriger si besoin votre graphe de liaisons.

2 - Critère de non talonnage

= 60 min

L’effort de non talonnage est l’effort maximum, en fin de course de l’amortisseur, absorbé par le ressort. Si l’effort transmis à la roue arrière est plus important, l’amortisseur talonne, c’est-à-dire qu’il "tape" en bout de course, annulant l’effet de la suspension.

Hypothèses :

• L'étude se fait en position "fermée", correrpondant à la postion avec enfoncement de l'amortisseur (voir schéma cinématique en début de page).
• Le poids propre des différentes pièces est négligé devant les efforts en présence.
• Tous les isolements seront ramenés à des problèmes plans.

Objectif : Déterminer l'effort maximal exercé sur l'amortisseur (S4 + S5) dans cette position fermée afin de respecter le critère de non talonnage.

 

Isolement de S2

Question 2.1 - Isoler l'ensemble S2. Compléter sur le DR1 le B.A.M.E. et conclure sur la direction des actions mécaniques.

 

Isolement de S1

L'effort exercé par la roue sur le cadre S1 au point G est verticale, vers le haut. Son intensité varie suivant l'enfoncement de l'amortisseur.

Question 2.2 - Relever sur la courbe ci-dessous, la norme de l'effort exercé par la roue sur le cadre 1 pour la position "fermée". Compléter sur le DR1 la première ligne du B.A.M.E.



Question 2.3 - Isoler l'ensemble S1. Compléter la suiet du B.A.M.E.. Enoncé le PFS pour cet isolement.

Si vous n'avez pas les éléments suffisants pour passer à la suite, consulter le professeur.

Question 2.4 - Faire la résolution graphique sur le DR2.

 

Isolement de {S4 + S5}

Question 2.5 - Isoler l'ensemble {S4 + S5}. Compléter sur le DR2 le B.A.M.E. et conclure sur la direction des actions mécaniques.

 

Isolement S3

Question 2.6 - Isoler l'ensemble S3. Compléter sur le DR2 le B.A.M.E. Utiliser les actions mutuelles et l'isolement de l'ensemble S2 réalisé Question 2.1.

Si vous n'avez pas les éléments suffisants pour passer à la suite, consulter le professeur.

Question 2.7 - Faire la résolution graphique sur le DR3.

Question 2.8 - En déduire l'intensité de l'effort du ressort (7) sur S4 pour respecter le critère de non talonnage.

3 - Validation par simulation

= 30 min

Attention pour la simulation la position de la suspension arrière ne doit pas être changer pour ne pas influencer les résultats. Fermer sans enregistrer le fichier que vous avez manipulé et l'ouvrir à nouveau.

Dans l'arborescence de Meca3D, faire un clic droit sur Efforts puis Ajouter. Un certain nombre de possibilités vous sont offertes :



Vous allez placer l'effort exercé sur la roue, il s'agira donc de placer un effort Constant fixe, cliquer sur Suivant.

La pièce sur laquelle s'applique cet effort est la roue, il suffit, dans l'espace graphique de Solidworks de cliquer sur la roue pour renseigner automatiquement le champ couleur saumon. Vous verrez alors apparaître bras oscillant, la roue a été intégrée à cet assemblage.

Cliquer  sur Suivant.



• Point de réduction : cliquer sur le centre de la roue.
• Résultante (N) : indiquer la norme relever à la Question 2.2 suivant l'axe vertical. Les axes sont indiqués en bas à gauche de la zone graphique.



Puis cliquer sur Terminer.

Procéder également à la mise en place d'un effort Inconnu fixe (celui que l'on veut déterminer par cette étude) sur la tige de l'amortisseur (S4).

Sélectionner la tige de l'amortisseur pour indiquer sur quelle pièce est l'effort à calculer :



Cliquer sur le point de réduction de l'action mécanique à la base de la tige :



Cliquer dans la fenêtre Repère de référence et sélectionner la face en bleue ci-dessous.



• Direction de la résultante : permet de définir le repère et la direction de l'action mécanique dans ce repère. Ici mettre un 1 en Z pour donner la direction de la résultante, perpendiculaire au plan en bleu.

Cliquer sur Terminer, puis fermer la boite de dialogue suivante en cliquant encore sur Terminer.

Les efforts nécessaires à l'étude sont présents, il faut procéder maintenant au calcul. Comme dans la partie précédente, faire un clic droit sur Analyse puis Calcul mécanique. En revanche, le paramétrage sera différent.

Nous allons procéder à une étude statique, dans une seule position. Il faut donc "figer" le mécanisme dans la position d'étude. Paramétrer le calcul en suivant l'illustration ci-dessous, lancer le calcul   puis cliquer sur .



Pour obtenir les résultats, il faut revenir dans l'aborescence de l'étude et par un clic droit sur l'effort inconnu et fixe, choisir Résultats.



L'onglet Efforts doit être selectionné, puis cliquer sur Résultante et décocher X, Y et Z. Puis .

Question 3.1 - Relever l'intensité de l'effort du ressort (7) sur S4 dans les résultats de l'étude. Comparer et commenter cette valeur avec celle obtenue à la résolution Question 2.8.

Question 3.2 - Relever la valeur du cahier des charges à respecter pour le non talonnage sur la page de présentation et conclure.