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Conception d’un Objet
Technologique Jouet pantin
Travail Présenté à
Monsieur François Lavallée
Par
Abdellatif Amarir et Karima Abouliatim
Avril 2015
2
Table des matières I. Introduction ..............................................................................................................................3
II. Frontière de l’étude ..................................................................................................................4
III. Analyse systémique ..............................................................................................................5
IV. Cahier des charges ................................................................................................................6
V. Étude de principe .....................................................................................................................8
1. Étude de fonctionnement ...............................................................................................8
2. Nomenclature .......................................................................................................................9
3. Schéma de principe ........................................................................................................... 10
VI. Étude de construction ....................................................................................................... 12
1. Solutions de construction .................................................................................................. 12
2. Schéma de construction .................................................................................................... 12
3. Analyse des liaisons ........................................................................................................... 14
4. Analyse des guidages ......................................................................................................... 15
VII. Étude de fabrication .......................................................................................................... 16
1. Cotation de trois pièces du pantin : .................................................................................. 16
2. Gamme de fabrication de trois pièces du pantin. ............................................................. 20
VIII. Les autres aspects .............................................................................................................. 27
3
I. Introduction
Dans le cadre de ce cours, nous avons procédé à la réalisation d’un projet technologique
portant sur la démarche de conception du prototype d’un jouet pantin qui tape les mains,
qui sourit et fait bouger le pied. Pour ce faire, il faut respecter la première contrainte de le
faire fonctionner avec de l’énergie éolienne.
Comme toute démarche de conception d’objet technologique, en premier lieu, nous allons
réaliser la frontière de l’étude en déterminant les aspects principaux et secondaires sur
lesquels portera l’analyse de notre objet. En deuxième lieu, nous allons procéder à
l’analyse systémique. En troisième lieu, nous allons Procéder à l’établissement du cahier
des charges au regard des différents milieux dans lesquels évolue l’objet. En quatrième
lieu, nous allons procéder à l’étude de principes de l’objet qui nous permet d’expliquer
son fonctionnement et à l’étude de son construction qui nous permet de préciser les
étapes de sa construction et les solutions retenues. Et finalement, nous allons procéder à
l’étude de fabrication de l’objet qui permet d’expliquer les étapes de sa fabrication dans
le milieu industriel.
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II. Frontière de l’étude
ASPECTS ABORDÉS
ASPETS NON ABORDÉS
Scientifique Technique
Technologique
ENVIRONNEMENTAL
ESTHÉTIQUE
FINANCIER
HISTORIQUE ÉTHIQUE
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III. Analyse systémique
Contrôle de l’utilisateur :
Placer le jouet devant le ventilateur
Régler la vitesse du ventilateur
Fonction :
Faire bouger le pantin en
claquant les mains, en tapant
le pied et en souriant.
Matière d’œuvre en situation initiale :
Jouet immobile
Matière d’œuvre en situation finale :
Jouet mobile
(Tape les mains, bouge le pied et sourit)
Énergie éolienne
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IV. Cahier des charges
Fonction globale
Au regard des différents milieux, le système devra :
Milieu humain :
Le système doit être :
facile d’utilisation.
facile à transporter, léger, attrayant et sécuritaire;
Facile à démonter pour la réparation.
Milieu physique :
Le système doit être:
fabriqué avec des matériaux légers pour faciliter le fonctionnement
fabriqué avec des matériaux disponibles en atelier
insensible à la corrosion
Milieu environnemental :
Le système doit :
Être munis de pièces qui sont facilement démontables et recyclables
après utilisation;
Être écologique
Nécessiter un minimum d’entretien.
Concevoir un jouet (Bonhomme) qui fait la musique en tapant les mains, fait bouger un
pied et sourit. Le jouet doit fonctionner à l’aide de l’énergie éolienne.
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Milieu technique :
Le système doit :
Fonctionner à l’aide de l’énergie éolienne.
Permettre au jouet de taper les mains, faire bouger les pieds et la tête en
alternance.
Permettre au jouet de fonctionner à un rythme régulier avec une vitesse du
vent moyenne
Être adaptable à des surfaces planes.
Être à commande mécanique.
Être à réglage manuel.
Être facilement stockable.
Milieu industriel :
Le système doit :
Être entièrement réalisé dans l’atelier de technologie;
Respecter les normes de sécurité en atelier de technologie.
Milieu économique :
Le système doit :
Avoir un rapport qualité prix
Avoir un prix raisonnable pour séduire le public scolaire (environ 8 $);
Permettre l’utilisation d’un minimum de pièces différentes.
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V. Étude de principe
1. Étude de fonctionnement
Le jouet pantin se met en action à l’aide de l’énergie éolienne transformé en énergie
mécanique. Notre objet technologique est muni d’un axe principal lié directement à
l’éolienne et d’un axe secondaire. L’axe principal contient une came circulaire qui
transmet le mouvement de la tige au pied du pantin. La tige est munie également d’un
système d’engrenage qui permet de transmettre le mouvement à l’axe secondaire. Sur
l’axe principal, il y a une petite roue dentée qui fait tourner une grande roue dentée fixé
sur l’axe secondaire ce qui permet de ralentir le mouvement.
L’axe secondaire est muni d’une came triangulaire fixe. Lorsque cette dernière tourne
avec l’axe, elle transmet un mouvement de translation à un un appui qui est lié
directement à un axe (la colonne du pantin). Ce mouvement de translation fait sourire le
pantin en bougeant la tête dans le sens verticale.
Sur l’axe (colonne du pantin, au niveau du thorax, il y a une tige fixée
perpendiculairement qui permet de faire bouger les 2 fourchettes en transformant le
mouvement rectiligne en mouvement circulaire. Cette transformation permet au pantin de
taper les mains.
9
2. Nomenclature
13
1
3
2
5
6
7
4
9
11
10
12
8
10
Tableau : Identification des différentes composantes et leurs fonctions
3. Schéma de principe
Numéro Composantes Matériau Fonction Quantité
1. Pantin Bois Tape les mains, bouge le pied et sourit 1
2. Came triangulaire Bois Transmet le mouvement de rotation en mouvement
de translation
1
3. Pilier d’axe Bois Guide en rotation les tiges d’axe 2
4. Tige d’axe Bois Guide en rotation le système d’engrenage et les
cames
2
5. Hélice Aluminium Transmet l’énergie éolienne en énergie mécanique 1
6. Roues dentées Plastique Réduction de la vitesse de mouvement 2
7. Came circulaire Bois Transmet le mouvement circulaire au pied du pantin 1
8. Vis Acier Fixe la tige acrylique sur le pied 1
9. Tige acrylique acrylique Transmet le mouvement de rotation au pied du pantin 1
10. Pièce de guidage Bois Assure le déplacement en ligne droite de l’axe 1
11. Fourchette Bois Transmet le mouvement de translation en
mouvement de rotation aux bras
2
12. Chaise Bois Tient le pantin fixe à la base 1
13. Axe (colonne de
pantin)
Bois Transmet le mouvement de translation à la tête et le
transforme en mouvement de rotation aux bras
1
11
Tige acrylique
Tige d’axe
Roue dentée
Pilier d’axe
Articulation
cylindrique
Pantin
Chaise
Pilier d’axe
Came
triangulaire
Appui
Tige d’axe
Tige de
support
Came
Vis et Écrou
Schéma de principe
Pilier de
guidage
12
VI. Étude de construction
L’étude de construction soulignera les solutions de construction, le choix des matériaux,
l’analyse des liaisons et les types de guidage.
1. Solutions de construction
2. Schéma de construction
Pendant la conception, nous avons choisis d’utiliser des cames triangulaires
qui transmettent le mouvement circulaires aux bras. Cependant, on a réalisé
que cette solution ne permet pas aux bras de retourner à leur position
initiale. Donc, nous avons opté pour des fourchettes qui assurent le
rapprochement et l’éloignement des bras efficacement. En effet, le pantin
tape les mains durant tout le fonctionnement du système.
Au début du projet, nous avons utilisé un appui qui transmet un mouvement
vertical à l’axe (colonne du pantin) qui assure le mouvement de la tête et
des mains. Pendant l’actionnement du système, nous avons réalisé que
l’appui lui manque un système de guidage pour un fonctionnement optimal.
En effet, nous avons décidé de faire deux planches verticales qui assurent le
guidage d’une manière efficace.
Pour assurer la transmission des mouvements assurés par l’énergie
éolienne, nous avons utilisé un système de poulie et courroie. Cependant,
nous avons constaté qu’il y a un risque glissement de la courroie et de la
poulie ce qui provoque une transmission d’un mouvement irrégulier. En
effet, on a choisi d’utiliser un système d’engrenage.
On a ajouté deux rondelles de différentes longueurs du gros goujon pour
assurer un meilleur mouvement des deux fourchettes.
13
Schéma de construction Légende des matériaux
Bois
Bois
Plastique
Goujon
Acrylique
Acier
Pantin
Chaise
Pilier d’axe
Came
triangulaire
Appui
Tige d’axe
Tige de
support
Tige d’axe
Roue dentée
Pilier d’axe
Vis et écrou
Came
Articulation
cylindrique
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3. Analyse des liaisons
Les liaisons entre certaines composantes du pantin sont résumées dans le tableau ci-dessous.
Pièces liées
Type de liaison Mode Caractères de la liaison
1) pied du pantin et Tige acrylique
Hélicoïdale indirecte Démontable, rigide et partielle
2) pied et cuisse du pantin
Pivot indirecte Démontable, rigide et partielle
3) Deux roues dentées
Pivot Directe
Démontable, élastique et partielle
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4. Analyse des guidages
Photos des guidages
Type de guidage Explication
Translation
Le trou sur la table assure le
déplacement en ligne droite de
l’axe (colonne du pantin)
Rotation
La petite tige fixée à l’axe (colonne du pantin) permet de contrôler le mouvement circulaire des deux fourchettes qui font bouger les deux bras
Translation
La petite pièce trouée assure le
déplacement en ligne droite de
l’axe (colonne du pantin) par
rapport au corps du pantin
16
VII. Étude de fabrication
1. Cotation de trois pièces du pantin :
Dans ce travail, trois pièces ont été cotées : tronc du pantin, cuisse du pantin et la fourchette.
17
10
Ø 3
15
Ø 35
18
9
10
75
Vue de haut
Vue de côté Vue de face
Titre : Tronc du pantin
Échelle: 1 : 1
Date : 11/04/2015
Pages : 1/1 Nbre de pièces : 1
25
65
Ø 3
5
18
Vue de haut
Titre : cuisse du pantin
Échelle: 1:1
Date : 11/04/2015
Pages : 1/1 Nbre de pièces : 2
Vue de côté Vue de face
60
15
20
7.5
5
18
5 10
Ø 3 Ø 3
9
19
40
Vue de haut
Vue de côté Vue de face
Ø 3
10
25 20
10
7
Titre : Fourchette
Échelle: 1:1
Date : 11/04/2015
Pages : 1/1 Nbre de pièces : 1
20
2. Gamme de fabrication de trois pièces du pantin.
Amarir Abdellatif
Abouliatim Karima
Mars 2014
GAMME DE FABRICATION ET D’ASSEMBLAGE
ENSEMBLE : Tronc du pantin
GAMME N° 1 Feuille 1 de 3
Nombre : 1 Matériau : bois
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
10 Traçage et mesurage
Règle
Crayon
11 Prendre une pièce de bois
85x75 mm tracer le tronc
du pantin .
20 Sciage
-Scie à ruban
21 Scier le tronc en respectant
le tracé.
30 Ponçage
-Ponceuse 31 Poncer les arêtes en se
rapprochant le plus possible
du tracé.
21
Gamme de fabrication du Tronc du pantin Feuille 2 de 3
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
40 Traçage
Règle
Crayon
41 Tracer une ligne sur le côté
de la pièce de bois.
Cette ligne divise en deux
l’épaisseur de la pièce de
bois.
À 10 mm d’un bout, faire
une croix.
Recommencer les mêmes
opérations pour l’autre coté
50 Usinage et Formage
-Pointeau
-Marteau
51 Pointer les croix à l’aide
d’un pointeau.
52 Percer un trou de
profondeur 10 mm dans les
deux côtés avec un foret de
Ø 3 mm
-Perceuse à colonne
-Foret Ø 3 mm
-Étau de perceuse
53 Mesurer et couper deux
goujons d’une longueur de
20 mm et de Ø 3 mm
-Règle
-Crayon
-Scie à ruban
22
Gamme de fabrication du Tronc du pantin Feuille 3 de 3
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
54 À l’aide d’un marteau,
insérer les goujons dans les
deux trous pour fixer les
hanches.
-Marteau
55 Pointer et percer les deux
trous du centre à l’aide d’un
foret de Ø 3 mm
-Pointeau
-Marteau
-Perceuse à colonne
-Foret Ø 3 mm
-Étau de perceuse
-Serre
23
Amarir Abdellatif
Abouliatim Karima
Mars 2014
GAMME DE FABRICATION ET D’ASSEMBLAGE
ENSEMBLE : Cuisse du pantin
GAMME N° 2 Feuille 1 de 2
Nombre : 2 Matériau : bois
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
10 Traçage
Règle
Crayon
11 Sur un morceau de bois
70 x 30 mm, tracer les
contours de la cuisse.
20 Usinage et Formage
-Pointeau
-Marteau
21 Pointer les trous à l’aide
d’un pointeau.
22 Fixer le morceau à l’aide
d’un serre et percer les
deux trou avec un foret
de Ø 3 mm .
-Serre
-Perceuse à colonne
-Foret Ø 3 mm
24
Gamme de fabrication de la cuisse du pantin Feuille 2de 2
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
30 Sciage
-Scie à ruban
31 Scier à 2 mm de la ligne
délimitée par le contour
40 Ponçage
-Ponceuse 41 Poncer les arêtes en se
rapprochant le plus
possible du tracé.
50 Sciage
-Scie à ruban
51 Avec la scie à ruban,
découper la partie avant
de la cuisse.
25
Amarir Abdellatif
Abouliatim Karima
Mars 2014
GAMME DE FABRICATION ET D’ASSEMBLAGE
ENSEMBLE : Fourchette
GAMME N° 3 Feuille 1 de 1
Nombre : 2 Matériau : bois
N° PHASE, SOUS-PHASE OU
OPÉRATION
CROQUIS/PHOTOS MACHINE-OUTIL,
OUTILLAGE
10 Mesurage et traçage
-Règle
-Crayon
11 Sur un morceau de bois
50x30 mm, tracer le
contour de la fourchette.
20 Sciage
-Scie à ruban
21 Scier à 2 mm de la ligne
délimitée par le contour.
30 Ponçage
- Ponceuse
31 Poncer jusqu’à la ligne de
crayon
26
40 Usinage et Formage
-Perceuse à colonne
- Foret Ø 3 mm 41 Pointer et percer un trou de
Ø 3 mm
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VIII. Les autres aspects
Historique du jouet et du pantin
Des jouets et des jeux ont été découverts sur les sites
des civilisations anciennes (tombes d'enfants, stèles grecques).
Ils ont été décrits dans certains écrits de nos plus anciennes littératures.
Les premiers jouets sont fabriqués à partir de matériaux trouvés dans la nature, comme des roches, des
bâtons, et de l'argile.
Les jouets provenant des fouilles de la civilisation de la vallée de l'Indus (-3000, -1000 avant Jésus-
Christ). Il y a des milliers d'années, les enfants égyptiens jouent avec des poupées qui portent des perruques et des membres mobiles en pierre, en céramique ou en bois
Les jouets, comme les jeux eux-mêmes, ont de multiples utilités à la fois pour les humains et les animaux. Ils
offrent du divertissement tout en remplissant un rôle éducatif. Les jouets peuvent améliorer le comportement
cognitif et stimuler la créativité
Geppetto, un pauvre menuisier italien, fabrique par accident dans un
morceau de bois à brûler un pantin qui pleure, rit et parle comme un
enfant, une marionnette qu’il nomme Pinocchio. Celui-ci lui fait tout de
suite des tours et il lui arrive de nombreuses aventures : il rencontre
Mangefeu, le montreur de marionnettes, le Chat et le Renard qui
l’attaquent et le pendent. C’est la Fée bleue qui le sauve. Son nez s’allonge
à chaque mensonge… Il part ensuite avec son ami Lumignon pour le Pays
des jouets, et ils sont transformés tous les deux en baudets. Il est ensuite
jeté à la mer et avalé par une énorme baleine dans le ventre de laquelle il
retrouve Geppetto. Finalement il se met à travailler et à étudier et il se
réveille un beau jour transformé en véritable petit garçon en chair et en os.