Caractéristiques du ressort

Nous souhaitons maintenant déterminer, au moyen d'études statiques et à partir de la valeur des effort de "réactivité" et de "non talonnage" les caractéristiques du ressort de l'amortisseur.

1 - Modélisation des efforts

= 25 min

Rappels du PFS :

• Lorsqu'un solide est en équilibre sous l’action de deux forces alors ces forces sont égales en intensité et directement opposées (même direction et sens contraire).
• Lorsqu'un solide est en équilibre sous l’action de trois forces alors ces forces sont concourantes en un point et  la somme vectorielle de ces forces est nulle. Elles forment un dynamique fermé.
• Le contact d'une pièce ou ensemble de pièce avec une autre pièce engendre une force.

Question 1 - Lorsqu’un obstacle percute la roue arrière, celle-ci est projetée vers le haut. L'effort engendré par cet obstacle se modélise par une force verticale au point G, centre de la roue. Représenter par un vecteur, sans échelle particulière, la direction et le sens de cette force sur le DR1.

Question 2 - Isoler la biellette S2, à combien de forces est-elle soumise ? A l'aide des rappels ci-dessus en déduire et tracer la direction des forces en F et D.

Question 3 - L'action du sol engendrant une force vers le haut au point G, en déduire les sens des forces qui agissent sur la biellette S2 en F et D.

Question 4 - Isoler l'amortisseur S4 + S5, à combien de forces est-elle soumise ? En déduire et tracer la direction et le sens des forces qui agissent sur l'amortisseur en A et C.

Question 5 - L'amortisseur est-il soumis à une traction ou une compression ? Justifier.

 

2 - Critère de réactivité

= 40 min

Hypothèses :

• L'étude se fait en position "ouverte", correrpondant à la postion sans enfoncement de l'amortisseur (voir schéma cinématique sur la page de l'activité précédente).
• 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 que doit exercer le ressort (7) sur la tige de l'amortisseur S4 dans cette position ouverte afin de respecter le critère de réactivité.

 

Télécharger et dézipper le dossier ci-dessous :

Ouvrir le fichier Etude-suspension.SLDASM.

Attention ne changer pas la position de la suspension arrière pour ne pas influencer les résultats suivants. Sinon fermer le fichier sur SolidWorks sans enregistrer et l'ouvrir à nouveau.

Créer une nouvelle étude dans Meca3D. Faire un clic droit sur l'étude précédente, puis Créer.

Recréer automatiquement le mécanisme par un clic droit sur Mécanisme puis Construction automatique.

A ce stade, vous devez ajouter les efforts qui s'exercent sur le système (l'action de la pesanteur sera négligée).

Question 6 - Relever, dans la Présentation, les caractéristiques de l'effort minimal de réactivité et compléter le DR1.

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 de réactivité 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 6 suivant l'axe de votre direction. 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, la liaison étant Pivot glissant 7, puis 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 7 - Relever l'intensité de l'effort du ressort (7) sur S4 pour respecter le critère de réactivité.

3 - Critère de non talonnage

= 30 min

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 que doit exercer le ressort (7) sur la tige de l'amortisseur S4 dans cette position fermée afin de respecter le critère de non talonnage.

Question 8 - Relever, dans la présentation, les caractéristiques de l'effort maximal de non talonnage et compléter le DR2.

Faire une nouvelle étude en vous assurant que la suspension soit en position ouverte. Pour en être sûr, ouvrir à nouveau l'assemblage source.

Reprendre la méthode de la Partie 1. La seule différence dans cette étude sera dans le paramétrage de l'effort et du calcul.

Paramétrage de l'effort :

• Dans cette étude, l'effort doit être  modifié par rapport à la première étude (norme du critère de non talonnage).

Paramétrage de la position :

• Lors du calcul en position ouverte, les positions initiale et finale sont figées à 0 alors que dans ce cas, la suspension est en position fermée. Modifier les positions initiale et finale en passant à 0,038 pour les deux.

Question 9 - Relever l'intensité de l'effort du ressort (7) sur S4 pour respecter le critère de non talonnage.

4 - Caractéristiques du ressort

= 15 min

Question 10 - Avec les valeurs obtenues aux questions Question 7 et Question 9, ainsi qu'à l'aide des documents techniques, calculer le coefficient de raideur k du ressort.

Question 11 - Sachant qu'en position ouverte le ressort est comprimé à une longueur L = 88,94 mm, calculer la longueur L₀ du ressort au repos.