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This document is an exam paper from the Institut Supérieur des Études Technologiques de Gafsa for a mechanical engineering course. It focuses on the design and analysis of an alternator-starter shaft, requiring students to determine forces, moments, and stress concentrations. The exam includes calculations for bending moments, torsion, and the minimum diameter of the shaft based on given material properties and loading conditions.
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République Tunisienne Ministére de I'enseignement Supérieur
INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE GAFSA
Département génie Mécanique
Devoir surveillé de dimensionnement des
arbres et fatiaue
Classes : MCIM2 Durée ‘1 heure
Date: 02/04/2024 Enseignant : Rabhi Kamel
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) ® Toutes les données nécessaires au bon déroulement de Fépreuve sont fours et vrfites. En conséquence, aucune
réclamation ne doit ére prise en comple.
uc nsfer latrice n'est autorisé
‘Sujet : ALTERNATEUR-DEMARREUR
1- Mise en situation :
On se propose d’étudier la résistance de l'arbre Alterno-démarreur (3) qui est guidé en rotation par
deux roulements (1) et (2) a une rangé de billes (figure ‘et figure 2).
2 4
5
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STTMIITTS
Figuro1
Paget{U—TRAVAL DEMANDE:
ypotnises:
¥ \Letrotement dans les rodements est iégige
Y ‘Lepoids des places est néght.
4
45mm, CB=B= 45mm; BAe= 25mm; Ré= 45mm
La coube caractristque du matériau de Taree (3) est donnée parle schéma ci-dessous
(MPa)
ws2|—
Coube cractorisiqu du matias
Ondome: +,
100 MPa et s=5
Les efor extérieurs qui stexercent sur arte (3 sont défnis dans la base (3.52) parles
torseurs suivants:
nef tact
oo
Zs.
7, 47D Mya, [Mm LN me
7 oo
ob e Byh- pss 0
° * [sso 0},
‘Les frces et les moments sont exprimésrespectivement en (N) et (Nn)
1°) Déterinerles composantes du torseur des efor de cohesion le long dela ligne moyenne de
6 ratae(s)
2°) Quetes sorts cterents solictations auxquelesFarbre (8) est sous?
|) Tracer es diagrammes des moments de flexion (Miz et Miz) et de torsion (Mtl long arbre (3).
TA» 52) Calcuierle moment de exon résutant maximal | Mi max
teponse.
12,6") Chose etre de dimensionnement convenable pour dimensionner arbre (3). Justfier vere
{p97 erable expression du moment ite de Nexon ou de ion ea ou cite do
dmensonnement chosis.
.— 7") Calcalerle iamétre minimal de Tarbe (3) en appquant co criée sachant que coetfcent do
YD concentration des contraints en torsion est Ke= 1.3 et calle enfexéon est Kax= 12.
BONTRAVAL,4
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59) Diamine la valour dla contrainte tangentole maxinal dans la scton cre o et ranctant est
‘maximal et concur,
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dessus rprésnte une out (1) en liason encasement C avec le suport (2).On note R=
‘sto (A.3)est pot parla ligne moyene dela paste)
17) 7.4%) Cla, en utiant los lations srl omratns dutable , ln ce d pote
\ point [Yq ran) | sous fet, _
f 7.2") Caer, en tlsant les relations suis défornafons du ableau 1, la che detapaure tk.
3,9)est un-plan de symétie pour a pote (1) et es foes enthfeures qu hi sont applqutes. La}. aupstt {Yara ous feted F,. =
Une section rectangulaire constante et ele est en acier $275 pour lequel c a
mi tiie = 1200,
73" Caller, en utisantopincpe dela superposition, a Riche de la pote au point AY).
‘Omm et ¢=50 mm
Jest soumise ax actons mbcariquosexours suanios:
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{Nes moments sont eiprinés respecvement en (Nt. t
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