ARTheque - STEF - ENS Cachan | De l'élaboration d'une proposition de sujet Bac E dessin technique (suite)

(1)

Premierexemple: UN ITÉ HYDRAU L1QUE-1978 CONSTRUCTION MÉCANIQUE - E

UNITE HYDRAULIQUE Tous documents autorisés

L'unité hydraulique (feuille 2/5) transforme l'énergie mécanique reçue d'un moteur en éner-gie hydraulique.

Cette unité, utilisée sur des engins de manu-tention comprend:

- le réservoir d'huile (16)

- la pompe, à piston radial (11), commandée par l'excentrique (3) tournant à la vitesse maximale de 2500 t/mn,

- la soupape de sécurité (20), limitant la pressionà la valeur maximale 200 bars.

- le distributeur à tiroir (34), actionné par un levier non représenté, pouvant prendre l'une des trois positions repérées 2-0-1.

- les orifices A et B permettant le raccorde-ment à des vérins double effet.

TRAVAIL DEMANDÉ:

1- TECHNOLOGIE (Durée conseillée: 1 h 30) Répondre uniquement sur les questionnaires feuilles 3/5 et 4/5.

1-1 - Étude de la pompe (feuille 3/5) utiliser les schémas (feuille 2/5).

1-2 - Étude du distributeur (feuille 4/5) 1-3 - Étude du levier de commande (feuille

3/5)

1-4 - Cotation fonctionnelle (feuille 3/5) 1-5 - Critique du montage de l'arbre (3)

(feuille 3/5)

Il - DESSIN (sur feuille 5/5 au crayon ou à l'encre)

11-1- Compléter le dessin de définition du corps (1) non modi fiée par:

- la vue de face: coupe AA ~ préciser toutes les - la vue de droite: coupe BB i formes cachées. 11-2- Établir la cotation fonctionnelle, sur la

vue de droite seulement, des surfaces de (1) intervenant dans le montage des, pièces représentées feuille 3/5 question 1-4.

11-3- Les critiques exprimées en 1-5 amènent à modifier le montage de l'arbre (3). Apporter sur la vue de droite coupe BB toutes les modifications jugées utiles.

1ndiquer les ajustements.

Deuxième exemple: CENTRALE DE FREI-NAGE PAUL DAHL - 1980

TRAVAI L DEMANDÉ Voir page 31

Bulletin NO 16 1- TECHNOLOGIE (durée conseillée: 1 h 30

avec la lecture du sujet).

Répondre uniquement sur la feuille 3/4. Consulter le plan d'ensemble et la nomen-clature, document 2/4.

1.1 - Étude de la commande mécanique. La rotation du levier (5) provoque la translation de la tige (15) et, par l'in-termédiaire du balancier (10), la trans-lation des équipages mobiles, pièces (20) à (30), des deux circuits de freinage. 1.1.1- Compléter le schéma de principe de la commande mécanique seule (rame-né dans un seul plan).

1.1.2 - Justifier le rôle et la forme de la biellette (1).

1.1.3 - Justifier le rôle et la forme du guide de poussoir (19).

1.2 - Étude de la distribution d'air comprimé Les positions relatives des pièces (23) à (30) dépendent:

- de la force exercée sur la pédale,

- des pressions de l'air en différentes zones du mécanisme.

En procédant par calquage, d'après la feuille 2/4, à main levée, compléter les schémas. On notera par Pa : pression at-mosphérique, Pr : pression réservoir, Pi : pression intermédiaire (Pa <Pi<Pr). 1.2.1 - Aucune action n'est exercée sur la pédale. Indiquer l'état des pressions dans les zones repérées, selon modèle défini figure (1.2.4).

1.2.2 - Après un léger déplacement de la pédale, l'orifice d'échappement se ferme. Compléter le schéma correspondant à cette position et indiquer l'état des pres-sions.

1.2.3 - La progression du déplacement de la pédale conduit successivement aux deux états suivants :

a) pré-admission d'air comprimé dans les cylindres de roue. Indiquer l'état des pressions et le sens de l'écoulement de l'air.

b) pleine admission. Compléter le sché-ma et indiquer l'état des pressions.

(2)

-18-TECHNOLOGIE: Question L2: Compléler les schémas et à l'aicie de deux couleurs indiquer les pressions de I"huile dans le distributeur:

c::::J

t'l..Ille à la pression atmosphérique C=:::J huile a ia pression de 200 bars. POSITION 0 2 1 Vers réser voir POSITION 2 2

Illllfl,\

.

POSITION 1 POSIT1ON 2:le vérin alimenté par la sortie 8 est en butée de fin de course. 2 UNITÉ HYDRAULIQUE "S-'"·.) FEUILLE 415 ::;:::::::::;: ._ .. ._n " ._ 2 0 1 1 .Rôle du ressort 25: _

/1

1 ...

i

... . 1 1

L

_

"

1 "

(3)

D.ETUDE DE LA FQ.IPE:.Comp&- Iesschémasetà l'aldededeu<Couleù!'5 irdiquerles pœssioœ d'huile, . c::::::Jhuile àla pression atmosphérique c=:=Jhuile à la pression de 200bars.

- Proposer unnom pour les pièces suivantes,

--- ---@) :--- .--- -

® '

i

@

I4,COTATION FŒCTlOfll'EUE:

_Tracer leschaÎhes decdes relatlvesà.lA el JB

li<

~ HJ~8T·~1

(j)

. ~ i l

~Calculerla cote de @intervenant dans la chaIne JB.

J8=0,4'0,5 épaisseur des circlips'l2-&.IS

J~

Nato,J el Je=jeuxenlœcin:lps el bagueli!roUement UNITÉ HYDRAULIQUE

PS-78-~1 FEULLE 315

I3ETUOE DU LEVIER DE C{M.WI[)E: Compléter les schémas de principe:

IS.CRITIQl.E DUt-{M~E DE t:ARBRE

cr> /

(4)

r:~r

_

t~

~

1.1.2 _ _

1.1.3 _

1.2.1 REPOS (POSITION DEFREINEE) 1.2.4-. E:xplica~ion5:

1.2. 2 FERMETURE ECHAPPEMENT

1.2.3

~=~_ ~

~

-~)OU

ERTURE A MISSIO

1.2.4 FREINAGE STABILISE

(5)

1.2.4 - Sans modification de la position de la pédale, l'ensemble des pièces (23, 24, 25, 27,28, 30) passe de la configura-tion instantanée (1.2.3 - b) à la

configu-ration stable (1.2.4).

Le justifier en considérant l'évolution: - de la pression Pi.

- des forces s'exerçant sur cet ensemble.

1.3 - Étude d'une commande hydrau Iique Sur certaines installations, le levier et la timonerie sont remplacés par une com-mande hydraulique schématisée feuille 3/4.

La sécurité exige deux circuits de com-mande indépendante.

11.6. Les dessins de définition et de conception La partie dessin du sujet doit permettre de déceler les aptitudes du candidat à trai-ter un problème réel du bureau d'étude tel que:

- représenter sans ambiguité un élément extrait de l'ensemble donné, en projection orthogonale (vues principales imposées) ou en perspective isométrique (support fourni ainsi que les éléments de mise en page) ; - tracer une intersection réelle ou fictive; - représenter, sans cote, une pièce extraite de l'ensemble donné;

- représenter en projection une modifica-tion de formes, justifier par des condimodifica-tions de fonctionnement, d'obtention du brut, d'usinage, de montage, de résistance, d'es-thétique ou d'adaptation de l'ensemble donné àun ensemble voisin.

a) Le dessin de conception devra être en relation avec un (ou des) problème réel, concret et original.

En aucun cas, le dessin de conception ne se limiteraàla reconstitution d'une (ou des) solution industrielle. Les dessins de concep-tion, dits «à trous», où certaines parties ont été gommées et où les solutions à con-cevoir sont pratiquement uniques, sont à proscrire.

Le promoteur veillera donc à orienter la partie conceptiondu sujet vers une recher-che de solutions originales, de modifications justifiées, de réalisation de prototype, etc ...

Une action sur la pédale provoque la translation de la tige (15) par l'intermé-diaire:

- des circuits hydraulique; - de deux pistons;

~d'un palonnier.

Comme pour la commande mécanique, une butée réglable limite la course de (15).

Donner la formule générale liant le dépla-cement

z

de (15) aux déplacements x et y des deux pistons.

Dans le cas d'une fuite importante d'un des deux circuits (x ou y =0),calculer la course maximale d'un piston pourz=14 mm.

Cette partie conception sera toujours accompagnée:

- d'un schéma de principe très précis; - de données, hypothèses, conditions géné-rales constituant ainsi un «mini» cahier des charges;

- d'éléments de référence pour le correcteur. Le travail du candidat sera limité aux parties les plus intéressantes et facilité par une ébauche du dessin (mise en page, traits d'axes, esquisse, portion du dessin, ... )

Le promoteur évitera donc, dans, la mesu-re du possible ;:

- de placer le candidat dans le flou et l'in-décision;

- de trop disperser les problèmes à traiter; - d'établir une partie conception d'un ni-veau trop élevé ou nécessitant des connais-sances trop spécifiques.

b] Le dessin de définition, support éventuel de la cotation, aura toujours comme origi-ne uorigi-ne pièce «intéressante» de l'ensemble proposé.

Un dessin de définition établi à partir du dessin de conception du candidat est à proscrire, le candidat serait ainsi double-ment pénalisé.

Dans la plupart des cas, le candidat trai-tera cette partie su r un calque réponse: - en complétant le dessin de définition d'une pièce, certaines vues étant propo-sées;

-en calquant certaines vues sur le dessin d'ensemble.

(6)

Sur ce dessin de définition, certaines spécifications pourront être demandées: - mise en évidence des surfaces fonction-nelles ;

- indication des plans de joint; - autres spécifications importantes.

Il n'est nullement obligatoire, mais seulement souhaitable dans l'intérêt des candidats, de

demander à la fois dessin de conception et

dessin de définition. L'importance du travail demandé et l'intérêt des études condition-nent les choix.

PREMIER EXEMPLE: PALAN ÉLECTRIQUE A CHAINE -1981 TEXTE:

111- DESSIN:

Dessins aux instruments, au crayon ou àl'encre, sur la feuille 4/4.

111-1: Étude du limiteur de couple:

Compléter le dessin de l'ensemble limiteur de couple d'après le schéma et les données du chapi-tre 1-2.

Les plateaux de friction ne sont pas munis de garniture. Respecter le rayon moyen de 37,5 mm des surfaces d'appui. Utiliser une seule rondelle: A =20,8 mm.

111-2: Étude de la demi-coquille (6) :

La vue de face et la coupe A-A étant données, dessiner les coupes B-B et C-C sans les parties cachées.

Ne pas coter.

DONNÉES-SCHÉMA: issus de la feuille 2/4 : feuille réponse de l'analyse technique et de la partie «limiteur d'effort» du texte (voir sujet complet).

'FEUILLE RÉPONSE: page 25- Bulletin NO 16.

Commentaires: - L'objet de la conception correspond à une option du constructeur pour certains

palans.

- La partie lecture a pour support une des seules pièces intéressantes de l'ensemble (voir plan d'ensemble plus avant).

DEUXIEME EXEMPLE: VANNE A COMMANDE PNEUMATIQUE - 1981. Remarque:

L'analyse technique et une partie du dessin de définition portant sur deux type de vannes du constructeur, il n'a pu être envisagé qu'une étude de prototype. Cette solution est àéviter si possible.

FEUILLE RÉPONSE PAGE SUIVANTE: TEXTE:

II-DEUXIEME PARTIE: Étude d'un nouveau mécanisme (feuille 4/4).

Dans le but de réduire les coûts de fabrica-tion, le bureau d'étude envisage la construc-tion d'un nouveau modèle de vanne.

Le schéma technologique du prototype est représenté feuille 4/4.

Les modifications suivantes ont été apportées en utilisant au maximum les pièces brutes de l'ensemble précédent:

(7)

1_L3 :Commande 1TlaNJeUe:

5

D:.1:ÉTUDE TECHNOLOGIQUE.

1-~kerrients relatifs des

Pièces-R T RetT _,,'1./5 _{- - -} 1 0 0

-6/5_ h - -- ' . ,.. _--20;5 ' -'8/5 , . ' _{' -}

_

.. -26/5 16(~- ~: .-.----..- - -.. ' - _ . - ,.---.--21120 ,

_VANNE A COMMANDE PNEUMATIQUE_ Echelle,1:1

'--

.

.~

_..:..

..,._---J

- le manchon 14 est libre en rotation dans 13 et lié à l'axe 20 ; il possède deux rainures parallèlesàson axe;

-Iesaxes 16 sont remplacés par un axe uni-que portant à chauni-que extrémité 2 galets 17 ; - le porte-galet 18 est· lié à la tige du piston

21 ;

- deux rainures hélicoièlales sont usinées sur le corps 13 ;

- les tuyauteries sont maintenant fixées au corps de vanne 5 par l'intermédiaire de deux bouchons filetés 8 faisant également office de. foulolr pour l'étanchéité du boisseau 6.

(8)

-24-11-1: ÉTUDE TECHNOLOGIQUE: Répondre uniquement sur la feuille 4/4.

11-1-1: Étudier les mouvements relatifs des pièces 6, 20, 18, 25 et 16 par rapport au corps de vanne5 et de21par rapport à 20. Compléter le tableau proposé.

11-1-2: Préciser l'avantage majeur apporté par ce nouveau montage du boisseau 6. 11-1-3: Les conditions de sécurité imposent une commande manuelle en l'absence d'air comprimé.

Définir, sur le schéma technologique, une solution possible.

11-2: DESSIN: Répondre sur la feuille 4/4. Aux instruments, au crayon ou à l'en-cre, compléter le dessind'ensemble du pro-totype de la nouvelle vanne en étudiant les problèmes suivants et en respectant le schéma technologique:

- montage des galets17sur l'axe 16 ; - liaison complète entre le porte-galet 18 et la tige du piston21 ;

- liaison complète entre le anchon 14 et l'axe 20 ;

- liaison entre le corps 13 et la tête du vérin 23.

Ne pas représenter la commande manuelle imaginéeà la question 11-1-3.

TROISIEME EXEMPLE: CENTRALE DE FREINAGE PAUL DAHL Remarque:

L'objet de la conception correspond à une possibilité offerte par le constructeur. La comman-de hydraulique remplaçant la commancomman-de mécanique.

L'objet du dessin de définition est une des seules pièces intéressantes du dessin d'ensemble.

TEXTE CI-DESSOUS:

FEUILLE RÉPONSE PAGE SUIVANTE:

2 - DESSIN (au crayon ou à l'encre)

2.1 - Dessin de conception de la commande hydraulique

Partie inférieure de la feuille 4/4 -durée conseillée: 1 h30

Selon le schéma de principe défini en 1.3 (feuille 3/4) :

- concevoi r :

- une nouvelle tige (15), - la forme du palonnier,

- la liaison de la tige (15) et du palon-nier (axe donné),

- le guidage de la tige (15) dans un nou-veau carter (2),

- une butée réglable remplaçant la butée (32 - 33)

- les deux pistons de commande guidés dans le carter (2) :

- diamètre20 mm, - entraxe48mm, - longueur 60 mm,

- la forme du nouveau carter (2) obtenu par moulage.

- prévoir:

- l'étanchéité par joints toriques, - les orifices d'alimentation en huile

(M 10),

- Les liaisons avec le palonnier.

(ne pas tenir compte des problèmes de purge) - Dessin:

- compléter, dans la position repos, l'ensemble amorcé en coupe BB, - représenter la coupe EE limitée au sous-ensemble palonnier, arbre 15 et articulation.

2.2 - Dessin de lecture du carter 2 de la commande mécanique.

Partie supérieu re de la feu ille 4/4 -durée conseillée: 1

h-2.2.1 - Compléter le dessin de défini-tion du carter (2) non modifié (feuille 2/4) par:

- la1/2vue de droite, - la 1/2 coupe D-D.

Ne pas représenter les arêtes cachées. 2.2.2 - Établir la cotation fonctionnel-le (sans indications chiffrées) de toutes les surfaces usinées (ombrées sur le dessin).

(9)

A

échelle 1:1

lA3)

@chelle 11

.IJ

A-A

0-0

B-B

l

i

dXe.d~rncul..tion du

palonnier

CENTRALE DE

(10)

11-7- La cotation

La partie cotation du sujet doit permet-tre de déceler les aptitudes du candidat

à traiter un problème simple de bureau

d'étude tel que:

- manier les chaines de cotes;

- coter correctement une ou plusieurs fonctions élémentaires;

- choisir un ajustement et/ou proposer une condition de jeu;

- tracer une chaine de cotes extraites de l'ensemble donné et comportant plus de trois maillons;

- calculer une cote relative à une chaine

àquatre maillons au maximum, extraite

de l'ensemble donné;

- coter une ou plusieurs fonctions élé-mentaires relatives à une pièce extraite de l'ensemble donné.

Une cotation n'offrant aucun intérêt particulier, ou une cotation laissant au candidat une trop grande liberté, est à

rejeter systématiquement.

Le promoteur s'efforcera donc, dans la limite des possibilités du thème, de re-chercher des questions de cotation: - parfaitement justifiées par des condi-tions fonctionnelles importantes : fonc-tionnement, montage, réglage, etc... ; - clairement définies, avec des données précises;

- accompagnées d'un document réponse. Cette partie cotation sera suivie, si le thème le permet, d'une conclusion.

EXEMPLES DE COTATION:

Évolution de la partie cotation:

Depuis plusieurs années, la commission de choix s'est attachée à faire évoluer cette par-tie cotation.

Les deux exemples issus des épreuves de

1979 et de 1981 traduisent cette évolution possible.

Dans le premier cas, les problèmesà résou-dre sont:

- tracer trois chaines de cotes;

- calculer une cote relative àune chaine. Dans le deuxième cas, le candidat, àpartir d'instructions sur les conditions fonctionnel-les à remplir, doit déterminer la cotation complète sur les dessins de définition des pièces.

Pour des raisons de durée, les valeurs nu-mériques ne sont que rarement exigées pour les spécifications dimensionnelles.

Pour les spécifications de position et de forme, seuls les symboles sont demandés.

Pour les spécifications de surface, les élé-ments obligatoires recommandés par la nor-me peuvent être demandés : fonctions des surfaces, valeur de la rugosité.

La partie cotation peut être extraite de l'ensemble donné ou appliquée au dessin de définition. Cette dernière solution est à évi-ter : si le candidat, par manque de temps, ne peut terminer son dessin de définition, il sera ainsi doublement pénalisé. Cependant, cette solution est à envisager si la cotation est relative àdes vues proposées.

Le promoteur veillera tout

particulière-ment à ce que la cotation soit en rapport

direct avec les parties étudiées.

Premier exemple: VARIATEUR DE VITESSE A FRICTION -1979

TEXTE:

Il - COTATION: (durée conseillée: 20 mn) Répondre sur la feuille 3/4.

11-1 :Tracer les chaînes minimales de cotes relatives aux conditions suivantes: - «a», «b rnaxl», «t mini».

11-2 :Calculer la cote fonctionnelle de la pièce (8) relative à la condition a

=

1+

~,5

(Le document de travail est proposé page suivante)

(11)

b

1

--+--Coupe

E_E

-.--"---" 1

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..

4> +,O.!!s

LCUL

DE

a

8:

a=1+o

19

11

151'0,1

b

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1 __

8

50

+ 0 •2 & +0.1

-PS.

79.-17.

N.--Baccalauréat"

Série

E--VARIATEUR

DE

VITESSE

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6 -

₁₂

₁₈

1 1\.) ex> 1

(12)

Deuxième exemple: PALAN ÉLECTRIQUE A CHAINE -1981 TEXTE:

11- COTATION; (Durée conseillée: 30 mn rnaxi). Répondre uniquement sur la feuille 4/4.

La liaison pivot entre la noix (5) et les demi-coquilles (6) et (7) nécessite des spécifications: - dimensionnelles: - montage des roulements (38) et (39) ;

- centrage (6) - (7) ; - conditions «a» et «b

»,

- de position: - montage des roulements (38) et (39).

Mettre en place sur les demi-coupes des pièces (5), (6) et (7) la cotation relative à ces conditions, sans valeur numérique.

Feuille réponse page 25 (Bulletin NO 16)

Troisième exemple: ÉLECTRO-VANNE A DEUXVOIES - 1980 TEXTE:

1- 3 - Cotation:

L'étanchéité au niveau de l'encastrement de la membrane (2) dans le corps (1) nécessite un ser-rage, obtenu par déformation élastique de la membrane et compris entre 1 et 1,5 millimètre. - Établir la chaîne de cotes installant ce serrage.

- Calculer la cote fonctionnelle du corps (1) relative à c~serrage.

FEUI LLE RÉPONSE: page suivante.

COMMENTAIRES: La cotation demandée avait ici la particularité de porter sur un serrage.

III. REMARQUES COMPLÉMENTAIRES - Afin de faciliter latâche de la commission de choix et des correcteurs, l'épreuve propo-sée comprendra toujours les éléments de correction.

- Si cela est utile, des éléments de réfle-xion sur le thème ou des commentaires sur l'orientation donnée au sujet pourront com-pléter l'étude proposée en vue d'aider la commission.

- Pour l'expédition au service des Examens, placer les documents dans des tubes rigides (ne jamais plier les calques) parfaitement scellés (apposer des signatures aux endroits capables de trahir l'ouverture du tube),

- L'obligation de réserve dure jusqu'à la parution du sujet ou à son retour à l'en-voyeur. Les propositions de sujet ne vont pas aux «oubliettes». Celles non retenues par la commission sont retournées, avec des' com-mentaires, après la session de septembre. D'autres jugées dignes d'intérêts, mais non parues, sont conservées pour concourir avec les propositions de l'année suivante. La com-mission veille à ce que l'attente ne dépasse jamais deux ans.

- La commission de choix ne se contente pas de retenir et de remodeler les sujets, elle est présente lors de la remise des copies aux correcteurs pour apprécier le travail des candidats et pour élaborer, avec les teurs, le barêmede correction. Après correc-tion, une étude statistique renseigne la com-mission sur les résultats obtenus.

(13)

1_ 3: Cotation:

5

8

0 , , · - :

FEUILLE

3/4

~

/:::.;1f

-ELECTR~.~~~~~

A DEUX

VOIES-~()~,,(8'~..

:

___ - - _1

IV. CONCLUSION

Convaincu qu'un sujet d'examen ne peut souffrir la médiocrité, les membres de la commission de choix ont tenu a vous faire part de leurs réflexions. Leur soucis est de satisfai re au mieux les exigences des élèves, des programmes, des correcteurs et de l'ad-ministration, tout en apportant un élément

de culture supplémentaire à l'élève et un

thème à développements multiples à

l'en-seignant. Leur ambition est de faire partager l'élan qui les anime en cherchant sans cesse

à s'améliorer. Aussi la commission étudiera très attentivement toutes les remarques et suggestions qui lui seront envoyées.

Nous terminons ici la publication de cet inté-ressant travail sur les sujets de Bac E.

Ceux-ci, peuvent être reconstitués à partir

des bulletins NO 15, 16 et 17. La rédaction ne pourra pas fournir de tirages à l'échelle 1 aux collègues intéressés car elle ne dispose que de réductions ou tirages sur papier.