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Mini projet

Kit de Theo Jansen

       Le projet consiste à faire l’étude technique d’un mécanisme qui marche en se basant sur la théorie  des mécanismes (analyse et synthèse). Pour ce faire, on fait appel au mécanisme de Theo Jansen qui est définit par la suite.

     La conception du système qui marche  va avoir comme élément de base le mécanisme de Theo Jansen, donc le système va être constitué de 4 mécanismes de ce type d’une manière symétrique. Il existe une autre configuration ou on envisage deux mécanismes de Theo Jansen et les pieds du système sont constitués d’une barre horizontale pour  assurer la liaison sol/système.

     D’autre part, le mouvement de la barre d’entrée est assuré par un moteur électrique qu’on va choisir dans les parties qui vont suivre.

 

Séance 1 :

  •               Affectation du sujet.
  •               Installation des logiciels Working model, Robert.
  •               Recherche documentaire (PDF, vidéos, photos….)

 

Seance2 :

                          ·         Le fonctionnement du mécanisme de Theo Jansen :

                          C’est un mécanisme à huit barres qui contient 2 barres tertiaires : 


 

  


                                                        

  

Pour le mécanisme illustré à la figure ci-dessus, Z1 est la barre qui représente le  bâti , Z2 est la barre d'entrée, où un couple est appliqué, et la barre tertiaires  Z10Z11Z12 équivaut à un pied. Pour utiliser ce mécanisme comme une machine de marche, la barre 2 tourne par rapport au point A  comme une manivelle et la barre (10.11.12) représente une barre de sortie comme le palpeur.

Le mécanisme de la sortie  est conçu pour générer une trajectoire ovoïde marche pour deux raisons:

  (1) Le chemin ovoïde permet au mécanisme de la marche à franchir de petits obstacles sans avoir des changements d'élévation significative de la hanche.

 (2) Il peut aussi minimiser l'effet claquant causés par les forces d'inertie  lors de la marche :

                    ·       Discuter la solution pour entraîner la barre d’entrée :

L’emplacement du moteur qui va être lié à la barre horizontale qui sera fixe, les 2 barres d’entrée seront encastrées  à cet arbre.

Séance 3 :

On a commencé une conception préliminaire en faisant un modèle CAO sur le logiciel Solidworks , la figure suivante illustre le modèle CAO du mécanisme de Theo jansen. 

                                 

                                             
Tous en se basant sur les dimension suivant:

Séance 4et5 :
              continuer la conception du mécanisme et trouver la solution de l'emplacement du moteur.
                             
                      


 Séance 6 et 7:
étude cinématique du mécanisme
   On va caractériser les différentes  équations cinématiques  permettant des angles inconnus, les vitesses et les accélérations, ceci pour chaque barre

La méthode qu’on va suivre pour cette étude consiste à diviser le mécanisme en trois parties (Z1Z2Z3Z4, Z1Z2Z5Z6  et Z6Z8Z9Z10).et pour chaqu’une d’elles  on va résoudre les équations correspondantes.

  •   Analyse cinématique de la première boucle Z1Z2Z3Z4:

                  

                                                                  
  •  Etude de la direction angulaire :
    En utilisant l’équation de la description de la position pour cette boucle  Z1Z2Z3Z4 :  on a 

                                                                                                                                             
                                                                                                                     


On la partie réelle et celle imaginaire, on trouve les 2  équations suivantes : 

                                                                                             
Tout calcul fait, on trouve les valeurs des angles correspondant aux  barres (3) et (4):
            
     et   
avec:
                                           
  • Etude de la vitesse angulaire 
  En dérivant  l’équation de la description de la position pour cette boucle  Z1Z2Z3Z4 :

On a :  

                                  
Après tout calcul fait :    et  

  • Etude de l’accélération angulaire :
 En dérivant  l’équation de la description de la position pour cette boucle  Z1Z2Z3Z4  en second ordre :   on a
          
                                               
La valeur de l’accélération correspondant aux barres (3) et (4)  vaut :   
 
                     
              et  
    • Analyse cinématique de la deuxième  boucle Z1Z2Z5Z6
                                                           
L’équation qui décrit la cinématique de la deuxième boucle  (2) vaut:
                    
                                                                                  
  • la direction angulaire :

 de meme facon on trouve :   
             et     
  •  la vitesse angulaire :

On trouve  les  valeurs  suivantes après tout calcul fait : 

et      
  •  l’accélération angulaire :    

La valeur de l’accélération des deux barres (5) et (6) est :

                  Avec, les valeurs de A et de B sont connues. 

   et       
avec    
  • Analyse cinématique de la troisième boucle Z6Z8Z9Z10: 
                                                          
  • la direction angulaire :

de même on trouve : 

                           
et         
  • la vitesse angulaire : 
                          
et   
  • l’accélération angulaire : 
                                                                  
Avec les valeurs de A et B sont connues :
                                                         
                                                            


Application :

 En utilisant le module d’analyse de mouvement sur le logiciel Solidworks et pour une vitesse de rotation de la barre d’entrée N=100 tr/mn ; on trouve le profil de la vitesse linéaire du point de contact entre le mécanisme et le sol suivant :

    

                                                            

D’autre part, on va utiliser le logiciel Robert pour déterminer les profils de l’angle, de  la vitesse et de l’accélération  d’entrée ; les figures suivantes le

 montre la figures:

                              
Conclusion :

Ce mini-projet de mécanisme a barres a été d’une envergure  considérable  du point de vue apprentissage et d’application du synthèse et analyse des mécanismes.

Dans ce projet on a fait une étude de fonctionnement, ensuite la synthèse du mécanisme, illustration par solidworks  et puis l’étude cinématique et dynamique pour avoir les vitesses de rotations et les accélérations nécessaires.

      

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Animation Roberts.avi
(1791k)
LAMSAAF Otmane,
8 févr. 2013 à 09:13
č
Animation Solidworks.avi
(4923k)
LAMSAAF Otmane,
8 févr. 2013 à 09:06
Ċ
LAMSAAF Otmane,
8 févr. 2013 à 09:14
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