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Afficher les qualités de l'ingénieur

École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Raynald Guilbault

PLAN DE COURS

Été 2015
MEC529 : Éléments de machines (4 crédits)

Préalables
Aucun préalable requis

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiant pourra analyser et concevoir les éléments principaux de machines et concevoir un système mécanique simple.

Facteur de sécurité, concentration de contraintes, contraintes résiduelles. Analyse des contraintes par la méthode des éléments finis. Théories de limitations en fatigue. Calcul des arbres, clavettes et accouplements. Vis de transmission. Boulons et joints boulonnés. Ressorts hélicoïdaux et à lames. Transmissions par courroies et par chaînes. Choix des roulements. Lubrification et paliers lisses. Engrenages cylindriques droits : géométrie, résistance en flexion et résistance à l'usure. Trains d'engrenages. Freins et embrayages.

Séances de laboratoire portant sur l'analyse des contraintes d'éléments de machines par la méthode des éléments finis. Projet en équipe portant sur la conception d'une machine simple.

Objectifs du cours

À la fin du cours, l’étudiant pourra, avec l’aide de ses notes de cours, volumes de référence et documentation complémentaire (normes, catalogues, etc.) :

Faire l’analyse de défaillance des pièces soumises à des charges statiques et variables.
Calculer, dimensionner et choisir correctement des éléments de transmission de puissance et de composants mécaniques tels que courroies, chaînes, roues dentées, engrenages, réducteurs, roulements qui sont d’un emploi courant dans les machines.
Faire l’analyse d’un système mécanique de transmission de puissance existant en vue d’établir ses capacités, ses points faibles et, s’il y a lieu, les causes probables de bris.
Réaliser la conception d’un système mécanique de transmission de puissance et choisir dans les catalogues de fabricants des éléments de transmission courants et ce, en vue d’assurer un bon fonctionnement du système et une durée de vie désirée.
Être apte à appliquer les notions de base de la méthodologie du design pour mener à bien un projet concret de conception et à présenter un rapport technique, en collaboration avec les autres membres de son équipe.
Utiliser les logiciels ANSYS et CATIA pour la modélisation, la conception et l’analyse des éléments de machines.

Stratégies pédagogiques

Cours magistral accompagné d’exemples d’application.
Une séance de laboratoire portant sur la détermination des facteurs de concentration de contraintes d’une pièce mécanique par la méthode des éléments finis (ANSYS).
Une séance de laboratoire portant sur l’étude par éléments finis de contraintes générées dans un engrenage à denture droite (CATIA).
Séances de travaux pratiques dirigés.
Projet de session en équipe de quatre (4) étudiants.

Utilisation d’appareils électroniques

Non spécifiée.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Mardi	08:45 - 12:15	Activité de cours
	Jeudi	08:30 - 11:30	Travaux pratiques et laboratoire
02	Lundi	13:30 - 17:00	Activité de cours
	Jeudi	13:30 - 16:30	Travaux pratiques et laboratoire

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Pierre-Luc Vachon	Activité de cours	cc-Pierre-Luc.Vachon@etsmtl.ca	B-2519
01	Charles Simoneau	Travaux pratiques et laboratoire	cc-Charles.Simoneau@etsmtl.ca
01	Victor Urlea	Travaux pratiques et laboratoire	victor.urlea.1@ens.etsmtl.ca
02	Pierre-Luc Vachon	Activité de cours	cc-Pierre-Luc.Vachon@etsmtl.ca	B-2519
02	Charles Simoneau	Travaux pratiques et laboratoire	cc-Charles.Simoneau@etsmtl.ca
02	Victor Urlea	Travaux pratiques et laboratoire	victor.urlea.1@ens.etsmtl.ca

Cours

Groupe 01

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
28 avril	Introduction et révision des notions de base en résistance des matériaux.	3
5 mai	Concentration des contraintes et calculs statiques.	3
7 mai	TP Statique et concentration de contraintes	3
12 mai	Principes de choix des matériaux.	3
14 mai	Laboratoire 1	3
19 mai	Critères de rupture par fatigue et calcul des pièces soumises à des charges variables.	3
21 mai	TP Fatigue	3
26 mai	Engrenages - 1: géométrie, étude cinématique et définitions.	3
28 mai	Intra 1	3
2 juin	Engrenages - 2: Analyse des forces dans les engrenages cylindriques droits et hélicoïdaux, matériaux et calcul par la méthode AGMA.	3
4 juin	TP Engrenages	3
9 juin	Freins et embrayages: analyse des forces, matériaux de garniture et dissipation d’énergie.	3
11 juin	Laboratoire 2	3
16 juin	Frottement et lubrification: types de lubrifiants, régimes de lubrification.	3
18 juin	TP Freins et embrayages, frottement et lubrification	3
25 juin	Intra 2
30 juin	Transmission par courroies et chaînes: caractéristiques générales, conditions de transmission, construction et matériaux, contraintes, dimensions normalisées et choix de transmission.	3
2 juil.	TP Courroies et Chaînes	3
7 juil.	Arbres de transmission: contraintes, matériaux et construction, normes de conception et dimensions normalisées, montages. Roulements: caractéristiques générales, types, charges admissibles et durée de vie, sélection et montage.	3
9 juil.	TP Arbres et roulements	3
14 juil.	Vis de transmission et assemblages boulonnés : profils et dimensions normalisées; contraintes induites, joints métal à métal, calcul pour charges statiques et en fatigue, joints d'étanchéité.	3
16 juil.	TP Vis et assemblages boulonnés	3
21 juil.	Ressorts : types, contraintes induites, construction et types d'extrémités de ressorts hélicoïdaux, matériaux, spécifications, charges statiques et en fatigue.	3
23 juil.	TP Ressorts	3
28 juil.	Révision	3
	Total	39

Groupe 02

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
27 avril	Introduction et révision des notions de base en résistance des matériaux.	3
4 mai	Concentration des contraintes et calculs statiques.	3
7 mai	TP Statique et concentration de contraintes
11 mai	Critères de rupture par fatigue et calcul des pièces soumises à des charges variables.	3
14 mai	Laboratoire 1
21 mai	TP Fatigue
25 mai	Engrenages - 1: géométrie, étude cinématique et définitions.	3
28 mai	Intra 1
1 juin	Engrenages - 2: Analyse des forces dans les engrenages cylindriques droits et hélicoïdaux, matériaux et calcul par la méthode AGMA.	3
4 juin	TP Engrenages
8 juin	Freins et embrayages: analyse des forces, matériaux de garniture et dissipation d’énergie.	3
11 juin	Laboratoire 2
15 juin	Frottement et lubrification: types de lubrifiants, régimes de lubrification.	3
18 juin	TP Freins et embrayages, frottement et lubrification
22 juin	Principes de choix des matériaux.	3
25 juin	Intra 2
29 juin	Transmission par courroies et chaînes: caractéristiques générales, conditions de transmission, construction et matériaux, contraintes, dimensions normalisées et choix de transmission.	3
2 juil.	TP Courroies et Chaînes
6 juil.	Arbres de transmission: contraintes, matériaux et construction, normes de conception et dimensions normalisées, montages. Roulements : caractéristiques générales, types, charges admissibles et durée de vie, sélection et montage.	3
9 juil.	TP Arbres et roulements
13 juil.	Vis de transmission et assemblages boulonnés: profils et dimensions normalisées; contraintes induites, joints métal à métal, calcul pour charges statiques et en fatigue, joints d'étanchéité.	3
16 juil.	TP Vis et assemblages boulonnés
20 juil.	Ressorts: types, contraintes induites, construction et types d'extrémités de ressorts hélicoïdaux, matériaux, spécifications, charges statiques et en fatigue.	3
23 juil.	TP Ressorts
27 juil.	Révision	3
	Total	39

Laboratoires et travaux pratiques

Groupe 1

Date	Description	Heures
7 mai	Statique/CC	3
14 mai	Laboratoire 1 : Statique/CC	3
21 mai	Fatigue	3
28 mai	INTRA 1	3
4 juin	Engrenages	3
11 juin	Laboratoire 2 : Calculs par EF des engrenages	3
18 juin	Freins/Embrayages, frottement et lub.	3
25 juin	INTRA 2	3
2 juil.	Courroies/Chaînes	3
9 juil.	Arbres/Roulements	3
16 juil.	Vis/Boulons	3
23 juil.	Ressorts	3
	Total	36

Groupe 2

Date	Description	Heures
7 mai	Statique/CC	3
14 mai	Laboratoire 1 : Statique/CC	3
21 mai	Fatigue	3
28 mai	INTRA 1	3
4 juin	Engrenages	3
11 juin	Laboratoire 2 : Calculs par EF des engrenages	3
18 juin	Freins/Embrayages, frottement et lub.	3
25 juin	INTRA 2	3
2 juil.	Courroies/Chaînes	3
9 juil.	Arbres/Roulements	3
16 juil.	Vis/Boulons	3
23 juil.	Ressorts	3
	Total	36

Utilisation d'outils d'ingénierie

ANSYS (Laboratoire 1)
CATIA (Laboratoire 2)

Évaluation

Activités	Descriptions	%	Dates de remise
Laboratoires	1. Une séance de laboratoire portant sur la détermination des facteurs de concentration de contraintes d’une pièce mécanique par la méthode des éléments finis (ANSYS).	5	14 mai (01) 14 mai (02)
Laboratoires	2. Une séance de laboratoire portant sur l’étude par éléments finis de contraintes générées dans un engrenage à denture droite (CATIA).	5	11 juin (01) 11 juin (02)
Projet	Projet de session en équipe de quatre étudiants.	20	29 juillet
Intra	Contrôle 1	20	28 mai (01) 28 mai (02)
Intra	Contrôle 2	20	25 juin (01) 25 juin (02)
Final	Examen final	30

Clause particulière. Une note de 50 % ou plus dans les examens est nécessaire pour passer le cours.

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés à l’article 6.5.2 du Règlement des études, se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

5% de réduction de note pour chaque jour de retard.

Absence à un examen
• Pour les départements à l'exception du SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

• Pour SEG :
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence auprès de son enseignant. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de 1er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Afin de se sensibiliser au respect de la propriété intellectuelle, tous les étudiants doivent consulter la page Citer, pas plagier ! http://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Guichet-interactif/Citer-pas-plagier

Documentation obligatoire

Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett « Shigley’s Mechanical Engineering Design », 10^th Ed., McGraw Hill, 2015.
V. Brailovski « MEC529 Éléments de machines – Recueil des diapositives », 2012.

Ouvrages de références

R. L. Norton ”Machine Design : an integrated approach”, 3^rd Ed., Prentice Hall, 2006 (référence facultative).
J. A. Collins, H. Busby, G. Straab “Mechanical Design of Machine Elements and Machines” J. Wiley, 2^nd Ed., 2010 (référence facultative).
G. Drouin, M. Gou, P. Thiry et R. Vinet, « Éléments de machines », Éditions de l'École Polytechnique, 1982-86.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca