Rapport de Projet Conception

2^e année groupe 54 Coralie Thoraval

Aude Viguier

Année 2005-2006

Rapport de Projet conception

Projet : « la tireuse »

Sommaire

1)Présentation
1.1 Présentation du projet 

1.1 Présentation de l’équipe

1.2 Equipe d’encadrement

2.Objectifs de l’année
2.1 Cahier des charges

2.2 Analyse fonctionnelle
3.Etude technique
3.1 Solution technique apportée

3.2 Les problèmes rencontrés
4.Les étapes de réalisation
5.La tireuse
6.Conclusion
7 .Annexe

1)Présentation

1. 
   Présentation du projet
   

Cette année, le projet de compétition est destiné à permettre la tenue d’une compétition de pétanque sur le campus de la Doua.

Pour cela, chaque groupe doit concevoir deux machines permettant de tirer et de pointer les boules sur une distance variant de 6 à 12 mètres. Les boules seront en acier.

Chaque groupe doit désigner deux joueurs pour chaque machine. Ces deux joueurs, lorsque leur tour de jouer arrive, ont 1 minute pour installer la machine, emmagasiner l’énergie nécessaire au tir, et tirer.

Chaque machine doit servir à tour de rôle.
1.2 Equipe d'encadrement


Responsable général : M Jean-Pierre De Vaujany

Construction métallique : M.Carton

M. De Vaujany a été notre professeur de conception durant l’année. C’est avec lui que nous avons choisi de réaliser le projet de compétition. Il a ensuite organisé les séances pour que nous puissions rendre le travail à temps pour commencer la fabrication. Il a été notre interlocuteur privilégié pendant tout le processus de conception.

Le premier semestre, les professeurs d’usinage et construction métallique nous ont aidés pour le dimensionnement de certaines pièces. Ils nous ont également confronté aux contraintes des machines dont on dispose à l’atelier.
M. Carton a pris en charge notre dossier lors de notre arrivée à l’atelier de construction métallique. Il a été d’un grand secours sur les grosses machines outils. Il nous à aider à trouver de nouvelles solutions techniques, quand celles que nous avions choisies n’étaient pas réalisables. Des connaissances fondamentales telle que la mise en position des pièces nous ont été rappelé au cours des séances.

En usinage, les pièces ont été réalisées par Mickaël, Sébastien, Guerric et Sara.

1.3 Présentation de l'équipe

Responsable Projet : vérifie le bon déroulement dans l’avancée du projet et soutient toute l’équipe. Assure la cohésion de l’équipe et veille à corréler les travaux des deux groupes bâti et canon

Valentin Roland

Responsable Canon Responsable Bâti

Mickaël Metais Sébastien Philippe

Responsables Usinage et Construction métallique Informatique

Ils doivent s’assurer que toutes les pièces sont usinables, constructibles. Responsable de la gestion

Ce sont les interlocuteurs privilégiés de M.Carton et M. informatique des documents

Lamia Joundy Guillaume Andanson Guerric Durey

Achat : site Internet :

Elles se chargent de toutes les Elles réalisent un site Internet

commandes, contactent les fournisseurs. dédié au prototype

Wafae Biyaye Sara Fikrat Albane Beaupoil Camille Bertaud

Rapport du projet

Aude Viguier CoralieThoraval

2. Objectifs de l’année
Le but du projet de conception de 2^ème année est d’apprendre à concevoir en se confrontant à la réalité industrielle, en inventant et fabriquant un prototype de machine à partir d’un cahier des charges.
2.1 Cahier des charges
Chaque groupe doit fabriquer deux machines utilisées à part égale

• 
  Les boules : en acier
  
• 
  Contraintes dimensionnelles : la machine doit être contenue dans un cube virtuel de 1m*1m*1m
  

• 
  Contrainte de fonctionnalité : l'énergie de lancer est emmagasinée avant le tir. Il y a également une contrainte de temps, elle ne doit pas être emmagasinée pendant plus d’une minute.
  
• 
  Le terrain : le prototype doit s’adapter à tout type de terrain
  
• 
  Distance : la distance du but au point de lancer doit être comprise entre 6 m et 10m
  

2.2 Analyse fonctionnelle

BATI

Le bâti doit assurer le bon maintien du canon (condition de stabilité) et permettre d’orienter le tir.

Pour cela, nous avons réalisé une liaison rotule grâce à deux pivots, un vertical et un horizontal.

Le trépied symétrique permet une bonne stabilité de l’ensemble, et ses pieds mobiles se replient lors du déplacement de la machine.

Un plateau circulaire assure la liaison entre les pieds et le premier pivot.

Sous celui ci sont soudés trois pièces en U qui permettent la mobilités des pieds. Sur celui-ci est vissé (contraire de arbre …) du pivot vertical. Celui ci permet la rotation horizontale de l’appareil.

Sur l’arbre de ce pivot est vissé un bloc en U, lui même relié au canon par un système qui permet la rotation verticale du canon jusqu’à la hauteur désirée et est ensuite verrouillé par un système de blocage par pression.
CANON

L’analyse fonctionnelle est simple, le projectile situé dans l’axe principal du canon(le tube principal) est propulsé grâce à un ressort. La boule est reliée au ressort par un bouchon, dans lequel se trouve la gâchette.. Nous avions envisagé une autre solution pour la propulsion de la boule : une crémaillère .Nous avons ensuite abandonné l’idée en raison de son coût.

En arrière du tube principal, un axe secondaire assure la liaison entre l’énergie emmagasinée et le ressort. Une roue dentée (munie d’un cran) et deux poulies sont en liaison pivot vis-à-vis de cet axe. La rotation des poulies est réalisée lorsque l’actionneur tourne les manivelles. Les câbles parcourant les poulies sont reliés au bouchon à travers la gâchette, l’avancée du bouchon entraîne la compression du ressort.
3. Etude technique

3.1 Solution technique apportée
Pour répondre au cahier des charges, la tireuse répond aux réglages suivants :

-poids de la boule de pétanque

-hauteur du canon par rapport au sol

-réglage de la puissance de tir après étalonnage

-présence d’un système de sécurité

-longueur de la course du projectile

Explication de Fonctionnement
La première équipe était responsable de la mise en place du canon, la seconde se chargeait du bâti.

Les éléments principaux sont :

-un ressort

- un canon principal:un cylindre creux et rainuré servant de canon

- un bouchon, relié au ressort, coulissant dans le canon principal

- la gâchette : les câbles sont accrochés à une barre transversale à l'axe du canon fixé au bouchon. Ainsi pour éviter de ralentir le système de poussée, nous avons choisi de déconnecter les câbles de l’ensemble du bouchon lors de la propulsion.

Les calculs de trajectoires sont liés à la force exercée par la compression du ressort.
L'énergie est emmagasinée par le ressort, celui-ci étant situé entre le font fermé du canon et le bouchon. Le déplacement du bouchon assure la compression du ressort. La mobilité du bouchon est assurée à l'aide de câbles et poulies. Les câbles sont fixés au bouchon par l’intermédiaire de la gâchette. Le déclenchement se fait en tournant cette gâchette.
Enfin nous n'avons pas oublié d'ajouter un système de sécurité qui veillera à ce que, même si le système est lancé, la boule ne pourra être propulsée hors du canon.
3.2 Les problèmes rencontrés
Nous avons rencontré des problèmes de divers ordres :

• 
  Financier : La liaison entre le bouchon et le canon se faisait par l’intermédiaire d’une crémaillère et non par câbles, l’idée a été abandonnée car trop coûteuse lors de l’achat et impossible à réaliser dans l’atelier de fabrication.
  
• 
  Calculatoire : pour répondre au cahier des charges, nous avons estimé les trajectoires puis utilisé un système de simulation de lancé, trouvé sur internet. Une première estimation de la force que devait exercer le ressort afin de répondre au cahier des charges (vitesse) a été proposée. Nous nous sommes vite rendu compte que nous avions omis le poids du bouchon dans nos calculs.
  
• 
  Réalisation : De nombreuses pièces ont du être remplacées car elles étaient impossible à réaliser en atelier.
  
• 
  Dimensionnement : Nous avons aussi rencontré des problèmes pour la cotation des différentes pièces, n’ayant pas encore les notions de Résistance des matériaux.
  
• 
  Stabilité de l’ensemble lors de l’emmagasinage de l’énergie, pendant le tir.
  
• 
  Poids de la machine pour le transport sur les différents terrains.
  

4. Les Etapes de la Réalisation

Phase 1 : Premières ébauches

Le travail s’est fait en binôme. Au bout de trois semaines de concertation, nous avons apporté quelques solutions techniques envisageables. Nous avons rendu deux projets sous forme de croquis avec des explications du fonctionnement.

Les critères de sélection des dossiers ont été les suivants :

-qualité de la réponse vis-à-vis du cahier des charges

-originalité de la solution proposée

Phase 2 : Définition des solutions techniques

Nous nous sommes répartis en deux groupes : Bâti et Canon. Durant cette phase, nous avons fait une étude théorique du fonctionnement de la machine. Nous nous sommes entendus de nombreuses fois entre les groupes pour se mettre d’accord sur la partie commune aux deux groupes : la liaison entre le canon et le bâti. Nous avons tenu compte autant que possible des caractéristiques des matériaux ainsi que de l’influence des forces (force de frottement..). Le choix des matériaux pour les différentes pièces s’est fait en respectant les contraintes induites par le poids. Nous étions contraints également par le prix (cette partie est détaillée dans le 3.2).Nous avons également porté notre attention à la force que devait exercée le ressort et à la hauteur des pieds. Ci-dessous : un brouillon de calcul de hauteur des pieds pour respecter la taille 1m*1m*1m

Phase 3 : Passage en DAO du croquis

Nous avons modélisé les pièces sous Solid Edge. Nous avons alors été soutenu par l’équipe d’encadrement afin de dessiner des pièces réalisables par la suite .

{Dessins avec des éléments de correction dessiné sur Solid Edge}

Phase 4 : Dessins de définition et dessins d’ensemble

Chaque dessin de définition est assigné à une personne (ou deux) du groupe. Après vérification des dessins (nombre de pièces, échelle, jeux..), nous les imprimons pour les utiliser lors de la fabrication du prototype.

Phase 5 : Construction du prototype

La réalisation s’est faite en un peu plus de 20 heures d’atelier. Nous avons procédé à une répartition de la charge de travail et à une première répartition des pièces entre l’atelier d’usinage et l’atelier de construction métallique.

Sébastien et Nicolas en Usinage Lamia et Margaux en Usinage

Le responsable de projet : valentin Wafae et élodie

La partie suivante du travail consistait à élaborer une gamme de fabrication pour chaque pièce en tenant compte de la réalité de l’atelier : possibilités des machines, outils à disposition…

Remarque : Peu de pièces, dans notre projet, devaient être réalisées dans l’atelier de construction métallique mais pour alléger le travail des élèves en usinage, nous avons effectué lors de la réalisation des pièces, une nouvelle répartition du travail.

Guerric en usinage Mickaêl en usinage

Equipement dont on disposait en construction métallique

Viens enfin la réalisation des pièces et du contrôle de leur taille et de leur forme par rapport aux dessins de définition. Ci-dessous un test de la résistance du ressort :

Assemblage des Pièces :

Remarque : lors de l’assemblage, nous avons rencontré divers problèmes. Par exemple, le diamètre du canon principal ayant été modifié très tardivement, suite aux disponibilités du fournisseur, il ne correspondait plus exactement à l’espace qui lui était réservé dans les branches du « U ». Nous avons donc du faire des enlèvements de matière lors de l’assemblage.

Phase 6 : Test du prototype

{photo du proto fini

Conclusion

Ce projet nous a permis tout d’abord d’apprendre à travailler en équipe, à prendre en compte l’avis de chacun et à respecter des échéances.

Tout au long de l’année, nous avons suivi l’évolution de ce qui sera certainement l’unique projet que nous concevrons de la phase de conception jusqu’à celle de fabrication.

Nous avons tous été responsables d’un secteur et chacun, du responsable site web jusqu’au chef de projet en passant par le responsable achat a pu mesurer l’importance du travail en groupe et de la communication