Conception de mécanismes II

Suggestion d'approche pour le dimensionnent de mécanismes FLYFORCE présentée au tableau noir 

- Dessiner toute de suite le mécanisme à l’échelle en lui donnant les dimensions clefs de manière intuitive, puis réaliser une fiche de dimensionnement (par exemple sur Matlab) où chaque axe est traité individuellement. Ensuite tâtonner de manière itérative pour trouver un dimensionnement qui satisfasse au mieux les points du cahier des charges:

AXE Z:

1. Cinématique:
Supposer un déplacement axial du stylet de Zin = 1 mm et calculer les déplacements résultants sur chacune des articulations du mécanisme, ainsi que sur la cible du (ou des) capteur(s) capacitif(s) qui mesurent le déplacement Z.

2. Résolution de mesure:
Connaissant la gamme dynamique et la plage de mesure du capteur choisi, calculer la gamme dynamique de mesure de position Z du stylet. Pour maximiser la gamme dynamique, il faut exploiter au maximum la plage de mesure du capteur. Donc pour un mouvement de 1mm du stylet, il faut tâtonner avec les paramètres cinématiques pour que la cible se déplace de la moitié de la course du capteur capacitif (pour rappel le capteur doit mesurer +/- 1mm). 

3. Rigidité équivalente kzeq:
Calculer les rigidités de chaque articulation sur la base des formules du cours (ne pas hésiter à faire des simplifications importantes si les articulations sont complexes). Ensuite, calculer l’énergie élastique stockée dans chaque articulation lorsque le stylet se déplace de 1mm et tracer un graphe en barres montrant l’énergie dans chaque articulation (ceci permet de voir quelles articulations pèsent le plus dans le budget de rigidité). Une fois l’énergie totale connue, on trouve directement la Kzeq, sachant qu'elle est par définition on égale à 1/2 Kzeq Zin^2. Tâtonner sur les paramètres du mécanisme pour arriver à Kzeq = 5 N/mm (valeur imposée dans le cahier des charges).

4: Contraintes: 
Pour le déplacement de 1mm du stylet, calculer les contraintes dans chaque articulation et les tracer dans un diagramme en barres, sur lequel vous affichez également la contrainte admissible. Si certaines contraintes contraints dépassent la limite admissible, alors ajuster les paramètres physiques des articulations (e.g. mettre des lames plus minces ou plus longues) pour obtenir passer sous le seuil admissible.

5. Masse réduite:
Sur la base des relations cinématiques entre le mouvement Z du stylet et les mouvements de chaque articulation, calculer l’énergie cinétique totale du système lorsque le stylet se déplace à une vitesse Vz_in en prenant en compte tous les organes massifs significatifs (en particulier les contre-masses), et en déduire la masse équivalente. Le but est de minimiser cette masse pour améliorer la dynamique du système. Il est donc plus judicieux d’avoir des contre-masses élevées qui se déplacent à basse vitesse, plutôt que des contre-masses légères qui se déplacent à haute vitesse (en effet dans Ecin=1/2 mv^2 on voit que la masse est à la puissance 1 et la vitesse à la puissance 2).

AXE X (ou rX):
Répéter pour un déplacement Xin du stylet la démarche réalisée pour Z

AXE Y (ou rY): Répéter pour un déplacement Yin du stylet la démarche réalisée pour X et Z

Remarques si les 3 axes sont couplés, il faut regarder le “tableau de bord complet” pour que les 3 axes soient conforment en même temps.