Vilebrequin

  

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Objectifs

Utiliser les fonctions élémentaires de création d'un objet : esquisse, ligne, symétrie, extrusion, congés, ... et quelques fonctions complexes :
Enlèvement de matière balayé, Enlèvement de matière avec révolution, Bossage base avec révolution, Enlèvement de matière extrudé, Répétition circulaire.

Remarque

Cet exemple a pu être réalisé grâce à un collègue du Lycée Guynemer de Grenoble qui m'a gracieusement offert le vilebrequin d'une Nissan 2.2 TD.
En l'absence de plan coté, les dimensions ont été relevées directement, non sans difficulté.

Méthodologie

Ce vilebrequin est monté dans un moteur turbodiesel 4 cylindres. Il comporte 4 manetons pour les bielles, 5 tourillons pour les paliers du bloc.
Une extrémité sera reliée au volant moteur, l'autre vers la distribution.
Ces tourillons sont reliés entre eux par des 'masselottes contrepoids' permettant l'équilibrage.
En observant l'image, on constate une symétrie, 4 grosses 'masselottes' identiques et 4 éléments de matière identiques assurant la liaison tourillon-maneton.
On va donc commencer par créer un ensemble de plans décalés, utiles lors des copies.
On conservera un plan absolu (celui de Solidworks par défaut ) pour la symétrie. Ensuite on créera une masselotte externe à partir d'un plan décalé. Ensuite, on créera les éléments de liaisons, puis les tourillons et les manetons. Enfin, on terminera par les extrémités.

Solidworks 2010

Beaucoup d'éléments de création sont regroupés par un gestionnaire de commandes dans des onglets. On retrouve les fonctions habituelles ainsi que de nouvelles.

Vous avez la possibilité de personnaliser les menus en cochant ou décochant les éléments.
Pour celà, déplacez la souris sur la flèche à droite du label Solidworks pour faire apparaître la barre des menus.

onglet Esquisse Solidworks 2010

Déplacez la souris sur un des menus, puis cliquez Personnaliser le menu. Vous pouvez aussi personnaliser certains sous-menus comme Affichage → Barres d'outils par exemple.

Etapes de Construction

On supposera par la suite que les barres d'outils nécessaires ont été activées et que la case Saisir la Cote a été cochée.
Sauvegardez de temps en temps ( nom VILEBREQUIN ).
Appuyez sur les touches 'Ctrl' 'N' , puis OK pour créer une nouvelle pièce.

Création des plans décalés

Placez vous en vue isométrique pour mieux voir le résultat. Cliquez sur l'icône géométrie de Référence, puis sur Plan. Une boite de dialogue s'ouvre.

Geometrie reference Solidworks 2010

On va créer un plan parallèle au plan de face à 180 mm de ce dernier, un autre à 97,5 mm et un autre à 110 mm.
Reproduire comme indiqué pour Plan1, validez en cliquant la croix verte. Recommencez pour le Plan2, puis pour le Plan3.
(Les plans sont automatiquement nommés : Plan1 , Plan2, Plan3)

Plan décalé vilebrequin   Plan décalé vilebrequin   Plan décalé vilebrequin

Le plan de face sera le plan de symétrie principal. Plan1 servira pour l'esquisse de la masselotte. Plan2 passe par le milieu d'un tourillon. Plan3 servira pour l'esquisse d'un élément de matière.

Création d'une masselotte

Sélectionnez Plan1, puis cliquez sur Normal à. Tracez successivement 2 cercles et un arc comme indiqué. Utilisez la cotation intelligente de l'onglet Esquisse. Le cercle Ø75 et l'arc R81 sont centrés à l'origine absolue dans Plan1. Le centre du cercle Ø60 est à 53mm de l'origine absolue.

esquisse vilebrequin

Créez maintenant 2 segments verticaux comme indiqué :

esquisse vilebrequin

Cliquez ajuster de façon à supprimer les éléments externes. Sélectionnez Coin. Cliquez sur les éléments à conserver.

ajuster coins vilebrequin

Vous obtenez :

ajuster coins vilebrequin

Cliquez congé esquisse. Entrez 6mm. Sélectionnez les entités.

congé esquisse vilebrequin   congé esquisse vilebrequin

Tracez maintenant 2 lignes tangentes aux cercles. Assurez vous que Tangente12 soit indiqué dans les relations existantes de la propriété.

esquisse vilebrequin

Tracez 2 segments inclinés comme indiqués sur la figure.

esquisse vilebrequin

Cliquez ajuster de façon à supprimer les éléments externes. Sélectionnez Ajuster au plus proche. Ajustez le contour.

ajuster coins vilebrequin

Placez ensuite 2 congés R6 entre les segments et 2 congés R14 entre le segment et le cercle.

ajuster coins vilebrequin

Cliquez ajuster de façon à supprimer les éléments internes. Sélectionnez Ajuster au plus proche. Ajustez le contour.

ajuster coins vilebrequin

Mettez l'esquisse en mode isométrique. Cliquez base bossage extrudé. Entrez les valeurs indiquées (direction vers le plan de face).

base bossage extrudé vilebrequin

On va maintenant procéder aux enlèvements de matière. Sélectionnez la face arrière de la masselotte (celle coté plan de face), puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Créez 3 points comme indiqué sur la figure. Tracez ensuite 1 arc passant par les 3 points. (Attention : pour les arcs, sélectionnez les extrémités, puis le point central.)
Ensuite tracez 2 segments afin d'effectuer un prolongement de l'arc vers l'extérieur. Supprimez ces segments aprés avoir effectué le prolongement. (menu Ajuster / Prolonger )

vilebrequin

Fermez l'esquisse. Commencez une autre esquisse dans le même plan. Créez 3 points comme indiqué sur la figure. Tracez ensuite 1 arc passant par les 3 points. Ensuite tracez 2 segments afin d'effectuer un prolongement de l'arc vers l'extérieur. Supprimez ces segments aprés avoir effectué le prolongement.

vilebrequin

Fermez l'esquisse. Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Tracez le contour fermé qui doit déborder du solide (les cotes utiles sont indiquées). Placez 2 congés d'esquisse R14 et 1 congé R6.

vilebrequin

Fermez l'esquisse.
Se mettre en perspective isométrique.
Sélectionnez Enlèvement de matière balayé. Une boite de dialogue s'ouvre. Remplissez les champs par sélection dans l'arbre de création.

vilebrequin   vilebrequin

Du fait de la position de la section, il faut effectuer la même opération par symétrie. Sélectionnez alors la fonction Symétrie.

vilebrequin   vilebrequin

On continue par un autre enlèvement de matière. Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Tracez le contour fermé qui doit déborder du solide (les cotes utiles sont indiquées)
Tracez une ligne de construction ( axe du Ø75)

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Sélectionnez ensuite la fonction Enlèvement de matière avec révolution.

vilebrequin   vilebrequin

On procède à la création des congés. Sélectionnez la fonction Congé. Entrez un rayon de 3 mm, sélectionnez les arêtes comme indiqué sur la figure au centre. Répétez cette opération pour les arêtes de la figure de droite. (Ne pas oublier l'autre coté)

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On procède à la création des chanfreins. Développez Congé, cliquez Chanfrein. Entrez la valeur, sélectionnez les arêtes. (Ne pas oublier l'autre coté)

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Création d'un élément intermédiaire de matière

Sélectionnez Plan3, puis cliquez sur Normal à. Tracez successivement 2 cercles. Utilisez la cotation intelligente de l'onglet Esquisse. Le cercle Ø75 est centré à l'origine absolue dans Plan3. Le centre du cercle Ø60 est à 53mm de l'origine absolue. Il s'agit des mêmes dimensions que celles rencontrées dans la première esquisse.
Tracez maintenant 2 lignes tangentes aux cercles. Assurez vous que TangenteXX soit indiqué dans les relations existantes de la propriété. Utilisez la fonction Ajuster au plus proche pour ne conserver que le contour externe. (l'esquisse est montrée en perspective par souci de clarté)

esquisse vilebrequin

Mettez l'esquisse en mode isométrique. Cliquez base bossage extrudé. Entrez comme indiqué.

base bossage extrudé vilebrequin   esquisse vilebrequin

On procède maintenant aux enlèvements de matière. Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Tracez le contour fermé qui doit déborder du solide (les cotes utiles sont indiquées)

esquisse vilebrequin

Sélectionnez ensuite la fonction Enlèvement de matière avec révolution. L'axe de rotation est l'axe de construction utilisé lors du précédent enlèvement de matière.

vilebrequin   vilebrequin

Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Tracez un trait de construction horizontal comme indiqué. Tracez le contour fermé qui doit déborder du solide.

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Fermez l'esquisse. Sélectionnez la face plane intérieure, puis cliquez sur Normal à Commencez une autre esquisse dans le même plan. Créez 3 points comme indiqué sur la figure. Tracez ensuite 1 arc passant par les 3 points. (inutile de déborder cette fois-ci.

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Fermez l'esquisse.
Sélectionnez Enlèvement de matière balayé. Une boite de dialogue s'ouvre. Remplissez les champs par sélection dans l'arbre de création.

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Du fait de la position de la section, il faut effectuer la même opération par symétrie. Sélectionnez alors la fonction Symétrie.

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On procède à la création des congés. Sélectionnez la fonction Congé. Entrez un rayon de 3 mm, sélectionnez les arêtes comme indiqué.

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Création d'un maneton.

Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. En utilisant le zoom avant, créez le contour fermé ci-dessous. (vous devez maintenant connaître les méthodes)
Faites le déborder légèrement dans la matière à droite et à gauche.

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Sélectionnez maintenant la fonction Bossage base avec révolution.

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On va créer 2 petits congés. Sélectionnez la fonction Congé. Entrez un rayon de 0.5 mm, sélectionnez les 2 arêtes de raccordement. Utilisez le zoom avant.

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On crée maintenant le trou pour la lubrification. Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à Commencez une esquisse. Tracez un cercle comme indiqué.

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Sélectionnez la fonction Enlèvement de matière extrudé. Procédez comme indiqué.

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Symétrie et Rotation

Sélectionnez la fonction Symétrie. Procédez comme indiqué.

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Sélectionnez la fonction Déplacer Copier les corps. Procédez comme indiqué.

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Remarques :
- Si cette fonction n'est pas dans l'onglet de commande, vous pouvez l'ajouter en allant dans Affichage → Barres d'outils → Personnaliser → Commandes → Fonctions
- Le corps à faire pivoter ( nommé ici Symetrie3 ) ne peut être sélectionné que dans la zone graphique.

Création d'un tourillon.

On procède comme pour le maneton avec des dimensions légèrement différentes. Suivez en images ce qu'il faut reproduire (un bon moyen de savoir si vous avez assimilé la méthode)

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Congés :

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Trou :

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Symétrie

Sélectionnez la fonction Symétrie. Procédez comme indiqué.

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Création du tourillon central.

Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. En utilisant le zoom avant, créez le contour fermé ci-dessous. (vous devez maintenant connaître les méthodes) puis utilisez la fonction Bossage base avec révolution.

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On remarque l'excroissance centrale qui permet d'assurer une meilleure rigidité. Créez ensuite un congé R0.5 mm à l'intérieur et R3 mm sur les raccords externes.

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Création d'un tourillon coté volant moteur.

Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Il y aura des gorges et des chanfreins. Remarquez la méthode utilisée : création d'un profil qui semble complexe mais qui va permetre de tout réaliser en une seule opération au lieu de procéder à des enlèvements de matière ultérieurs. Ceci dit, vous pouvez utiliser d'autres méthodes si l'envie vous en prend.

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Sélectionnez maintenant la fonction Bossage base avec révolution.

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On va maintenant créer 8 trous taraudés borgne M12x1.25 p15 mm. On va créer un axe de construction. Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Fermez l'esquisse. Sélectionnez la face externe. Cliquez sur Normal à

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Sélectionnez la fonction Assistance pour le perçage.

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Examinez attentivement le contenu de l'onglet Types. Remplissez les champs comme indiqué. Cliquez ensuite l'onglet Positions. Utilisez le déplacement du centre et / ou la cotation pour positionner l'axe du trou.

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Sélectionnez ensuite la fonction Répétition circulaire.

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Création d'un tourillon coté distribution.

Sélectionnez Plan de droite, puis cliquez sur Normal à. Commencez une esquisse. Il y aura des gorges et des chanfreins.

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Sélectionnez ensuite la fonction Bossage base avec révolution. Terminez avec un congé R 0.5 mm avec la face.
Il resterait à mettre une rainure de clavette et un trou taraudé dans l'axe.
Des usinages supplémentaires (trous borgnes) seraient réalisés à divers endroits pour assurer l'équilibr /age.

Et enfin :

Cliquez l'icône Isométrique (ou CTRL 7), puis l'icône Image ombrée, et enfin l'icône Ombres en mode image ombrée. Vous obtenez

vilebrequin

Et ... Pour les paresseux, voici le fichier ⇒

 


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