Technologie de Construction 1

 

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Chapitre1: Normes des dessins techniques

SOMMAIRE

CHAPITRE 1 : NORMES DE DESSIN TECHNIQUE ………………………..………..2 

Introduction ………………………………………………………………………………2  1.  Les différents types de dessin 2.  Présentations des dessins 3.  La projection orthogonale 4.  Coupes et section

……………………………………………………......2 

………………………………………………………………4  …………………………………………………………….8 

………………………………………………………...……… ……13 

5.  Projection en perspective

……………………………….............................................20

6.  Vocabulaire technique des formes des pièces

……………………………...….......26

7.  Applications d’évaluation ................................................................................ 27 CHAPITRE 2 : MODELISATION DES SYSTEMES MECANIQUES …...….31 

1.  Modelisation des liaisons mécaniques usuelles..………………………...….......32  2.  Etude des liaisons mécaniques………………………………………………….......35 3.  Modélisation d’un mécanisme ( Shéma cinématique) ……………………..…...45  4.  Définitions liées à la notion de liaison………………………………………….....47  5.  Applications d’évaluation……………………..………………………………….....47 CHAPITRE 3 : TECHNOLOGIE DES LIAISONS………………………….….....53

1. Liaison complète (encastrement)………….………………………………….......54 2. Liaison glissière………………………………………………..………………….......69 3. Liaison Pivot…………………………………………………………………….….....74  4. Liaisons hélicoïdale ……………………………………………………………………..88  5. Applications d’évaluations……………...……………………….……………….….….89 ANNEXES………………………………………………………………………….…..….90

CHAPITRE 4 : ETANCHEITE ………………………………….…………………......97

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1.  Fonction étanchéité..…………………………………………..……………………..….98 2.  Type d’étanchéité….……………………………….……………………………………98  3.  Représentation des joints…………………………………………….……………..…100 4.  Applications d’évaluation……………………………………………………..……..103  BIBLIOGRAPHIE……………………………………………………………................105 

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Chapitre1: Normes des dessins techniques

Cha Ch apit itre re 1 : NORME NORM E S DE DE SSI N TE CH NI QUE D ur uré ée : 4.5h C ours ur s + 1.5h T D

( 3 Sé  Séa ance nces cours + Séa Séance nce TD) TD )  

Objj ect Ob ctii f : Au terme de ce chapitre, l'étudiant doit être capable de: - Lire et comprendre le dessin d'ensemble de la partie opérative d'un système mécanique et définir une des pièces de ce c e système soit par la méthode de  projection orthogonale soit par une perspective cavalière ou isométrique. - Identifier et désigner les formes géométriques.

P r é r equi uiss :  Niveau BAC. E léme léments du co conte ntenu nu Introduction………………………………………………………………………... 3  1.  Les différents types de dessin……………………………………………………........2  2.  Présentations des dessins ………………………………………………………………4  3.  La projection orthogonale………………………………………………………………8  4.  Coupes et sections………………………………………………………...……… …….13  5.  Projection en perspective ………………………………...............................................20 6.  Vocabulaire technique des formes des pièces …......................................................23 7.  Applications d’évaluation …………………………………… ………………………25  valuatti on  8.  E valua  

Formative au cours d’enseignement et des TD 

 

Sommative : Devoir surveillé et examen de fin d’année 

 Ma  M atér i els di dacti ques ues  

Tableau

 

Polycopies

 Page 3

   

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CHAPITRE 1 :NORMES

Chapitre1: Normes des dessins techniques

DE DESSIN TECHNIQUE  

Introduction Le dessin technique est le moyen d’expression indispensable et universel de tous les

techniciens et les ingénieurs. C’est lui qui permet de transmettre, à tous les services de production, la pensée technique et les impératifs de fabrication qui lui sont li és. C’est pourquoi ce langage conventionnel est soumis à des règles ne permettant permettan t aucune erreur d’interprétation et définies avec

 précision dans dans la normalisation interna internationale tionale ISO (International Standard Organisation). 1. 

Les différents types de dessins :

1.1.  L es r epr ése senta ntation tions en phase d’avant -projet -projet

En avant-projet, les représentations géométriques sont simplifiées. a)  L e croq croqui uiss :  

Généralement tracé à main levée, de formes et de dimensions approximatives, il offre une vision

globale

des

solutions

techniques

susceptibles d’être adoptées. Le croquis permet d’aller à l’essentiel de la  pensée technique technique du des dessinateur. sinateur. b)  L e schém schéma ad de e pr i nci ncip pe :

Ce mode de représentation décrit les données strictement nécessaires nécessaires à la définition du principe de fonctionnement d’une solution. 

c)  L e sché schém ma te technologi chnologiq que :

Le schéma technologique vise à une description de la nature et de l’agencement

des principaux

com posants d’un produit, généralement représentés par des symboles normalisés.

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d)  L e schém schéma a cin ciné éma matitique que min minii male :

Ce mode de représentation met en évidence les mouvements relatifs entre sous-ensembles cinématiques. A la différence du schéma architectural, on ne s’intéresse pas à la réalisation r éalisation des liaisons mais

uniquement aux mobilités.

1.2.   Les représentations représentations en phase d’étude. d’étude. a)  Le dessin d’ensemble d’ensemble :   Le dessin d’ensemble donne de façon plus ou moins

détaillée, la représentation de tout ou

 partie (sous- ensem ensem ble) d’un système, d’un objet technique ou d’une installation en faisant apparaître tous ses éléments constitutifs, il permet de comprendre le fonctionnement du mécanisme. Le dessin d’ensemble est accom pagné d’une nomenclature qui fournit avec  précision la liste complète complète des éléments éléments fonctionnels . .

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b)  L e dessi ssin n de défi nition ni tion :

Ce dessin représente une seule pièce d’un ensem ble ou d’un sous-ensemble. Il définit complètement et sans ambiguïté les exigences auxquelles doit satisfaire le produit. Ce dessin a valeur de contrat et doit perme permettre ttre à terme la fabrication de de la pièce pièce à partir des informations suivantes : matiè matière, re, formes, cota cotation tion dimensionnelle, spé spécifications cifications géométriques géométriques (perpendicularité entre surface, planéité,...), qualité de l’état des surfaces à obtenir (ru gosité). 

Iset Kairouan

Exemple de dessin de définition 2. 

Présentations des dessins :

2.1.  E che chelle lless :

Lorsque les objets sont grands ou petits, il est nécessaire de faire des réductions ou des agrandissements agrandisseme nts pour les représenter.

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E chelles chelles usuelles 1:1 1:2 1:5 1000 2:1 5:1 1000 : 1

 En vraie grandeur  En réduction  En agrandissement

1 : 10

1 : 20

1 : 50

1 : 100

1 : 200

1 : 500

10 : 1

20 : 1

50 : 1

100 : 1

200 : 1

500 : 1

1:

2.2.  L es form for mats :

- La série A (A0, A1, A2, A3 et A4), normalisée ISO, est universellement utilisée.  utilisée. 

A0

Format A4 Vertical

840 x 1188 

A2

A0 = 2.A1 = 4.A2 = 8.A3 = 16.A4 = 1 m 2

420 x 594

A4 210x297

A1 594 x 840

A3 Format A4 Horizontal

A4

297 x 420

210 x 297

2.3.   La cartouche cartouche d’inscription d’inscription :

d’exploiter les dessins techniques.  - La cartouche permet d’identifier et d’exploiter

Elle est placé dans l’angle inférieur droit du dessin si ce dernier est examiné en hauteur pour les   formats pairs [A0, A2, A4] et en largeur l argeur pour les formats impairs [A1, A3]. - Il existe de nombreu nombreuxx modèles de cartouc cartouches. hes. La plupart des entreprises et des écoles ont un un cartouche personnalisé. Symbole des dispositions des

 Echelle

Titre - Nom du dessin

170 à 190

Mors FIXE

  e   u   q   e    t    l    i    t    b   e   i   p   s   s    i   o   s   p   s   u    A

ISET KAIROUAN

00  Format

 Page 7

01

  Entreprise ou école école

     

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2.4.  Nomenclature :

- Liée à un dessin d’ensemble, 1

elle dresse la liste complète de

tous

constitutifs dessiné. -Chaque

les

2

3

4

5

05 01 Ecrou MHT M10-8

éléments

du

04 01 Coulisseau 03 01 Bague

système

élément

est

02 01 Coussinet

CS9P

01 01 Arbre

E28

Rep Nb

répertorié, numéroté, et tous

Désignation

Mat

Obs

Cartouche

les renseignemen renseignements ts nécessaires 2.5.   L’écrit  L’écriture ure : - On doit utiliser en priorité des écritures normalisées. - Il faut préférer une écriture écrit ure droite à une écriture penchée. - La norme tolère une écriture penchée de 15°.

 ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU VWXYZ 1234567890  A  abcdefghijklmnopqrstuvwxyz    i

  a    h

   i

   h

ECRITURE normalisée ISO type B Fig 5

k

m

e

ECRITURE Condensée. Ecriture ISO type B (et NF E 04-505) : principales dimension (en mm).

Hauteur nominale

h

2.5 3.5 5 7 10 14 20

Hauteur des minuscules

a

1.8

Largeur du trait

e

Interligne

i

Espace entre mots

m

Espace entre lettres

k

2.5 10 0.25 0.35 1 1.4 3.5 5 14 20 1.5 2.1 6 8.4 0.5 0.7 2 2.8 7

3.5 14 0.5 2 7 28 3 12 1 4

 Formats A2, A3 A3 et A4 : h min = 2.5  Formats A1 et A0 A0 : h min = 3.5 

 Page 8

5 0.7 10 4.2 1.4

ECRITURE Normale. E C R I T U R E Elargie.  ECRITURE Penchée.

Cas  particuliers 15° maxi

E

 

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2.6.  L es tr tr ai ts :

T r ai t

D ésign si gna ation Continu fort Continu fin

1

 Interrompu

2à3

1

2

10 à 20

 Mixte fin

 Mixte fin à deux traits 

 Mixte fort   Continu fin à main levée  Continu fin (Droit avec  zigzags) 

A pplilica cation tion géné générr ale E pai sseur sseurss E ncre Cr ayo yon n -Contours vus -Arêtes vues 0.7 0.5   0.2 -Ligne de cote -Arêtes 0.2 à 0.35 fictives vues -Ligne d’attache -Axes courts -Ligne de repère Hachure -Contours de sections rabattues sur place 0.35 0.2 -Contours cachés Arêtes cachées  -Fonds de filets cachés 0.2 à 0.2 -Axes de révolution 0.35 -Traces de plans de symétrie -Trajectoires.  0.2 à 0.2 -Contours de pièces voisines 0.35 -Positions intermédiaire et extrême des  pièces mobiles  -Contours initiaux modifiés par façonnage -Parties situées en avant d’un plan de coupe -Demi rabattement  0.7 0.5 -Traitement de surface. -Limites de vues ou coupes partielles

0.2 à 0.35

0.2

hachures : 2.7.  L es hachures Les hachures sont utilisées pour mettre en évidence la section d’une pièce.

Elles sont tracées en traits fins régulièrement espacés.

Les hachures doivent être inclinées de préférence à 45° par rapport aux lignes principales du contour d’une pièce. 

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3. 

Chapitre1: Normes des dessins techniques

La Projection Orthogonale :

Pour la représentation des dessins des pièces ou systèmes mécanique on trouve deux procédés :  

La projection orthogonale.

 

La projection cavalière et isométrique.

 

3.1. Principe Lorsqu’un dessinateur représente une pièce en projection, il

doit se placer Perpendiculairement à

l’une des faces de l’o bjet à définir.

La face observée est ensuite projetée et dessinée dans un plan de projection parallèle à cette face et située en arrière de l’objet.

La vue plane  dessinée est une projection orthogonale de l’objet.(Voir schémas de principe en dessous)

1- Principe de la projection orthogonale

2- Projections orthogonales dans trois  plans perpendiculaires entres entres eux

²

3- Position après dépliage

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4- Correspondance des vues

 

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3.2.  D i spo sposi sition tion et cor cor r espo sponda ndance nce de des vues :

- Dans ce système s ystème de normalisation, la vue de gauche est dessinée à droite de la vue de face, la vue de dessus au-dessous de la vue de face

  a

   h

a

Ligne de correspondance

45°

- Deux vues vues alig alignées nées verticalement ou horizon horizontalement talement eett situées côte à côte sont sont des vues vues ADJACENTES. (exemple : Vue de face et Vue de droite ou Vue de face et Vue de dessous.) - La vue de dessus et la vue de droite n’étant pas adjacente, elles ne se corr espondent pas horizontalement ou verticalement. Pour leur correspondance, nous ferons appel à une ligne de construction appelée LIGNE DE CORRESPONDANCE CORRESPONDANCE..  - En pratique, on utilise la ligne de correspondanc correspondancee à 45° pour définir la correspondance correspondance entre entre la vue de face, vue de dessus (ou dessous) et la vue de droite (ou gauche). gauche).   - Les dimensions de l’objet ou de ses formes se conservent d’une vue à l’autre sans variation, et

- Celles qui présentent le moins de contours cachés horizontales … - Celle qui montre le mieux ou de traits interrompus.  peuvent se déduire à partir des m mêmes êmes lignes de rappel verticales, les formes et les contours. 3.3.  C hoix des vues vues :

- Avec un nombre minimum de vues, il faut avoir le maximum de de clarté pour décrire les formes et les dimensions de l’objet.  - Le plus courant trois vues suffisent pour définir un objet : - On choisit la vue de face celle  qui montre le mieux les formes et les contours - On choisit choisit la vue de droite eett la vue de dessus Celles qui  présentent le moins de contours cachés ou de traits interrompus.  Page 11

  

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3.4.  Les intersections :

- Pour réaliser ce tracé il faut tenir compte de la précision exigée, de la difficulté des constructions (place disponible) et de la taille relative des surfaces (comparaison des diamètres). 3.4.1.  I nte nter se sect ctii on C Cylindre ylindre / Plan : Lorsque le plan sécant P est quelconque par rapport à l’axe (xy ( xy) du cylindre C. la section obtenue est une

ellipse.

T r acé du pla plan n à 45°:  

On cherche l'intersection entre un cylindre et un plan incliné perpendiculaire à la vue de face (face

inclinée), donc on utilise la méthode des plans auxiliaires.  

on trace en traits fins le contour du cylindre entier en vue de gauche ainsi que l'axe vertical de

symétrie.  

à l'intersection entre l'axe de la vue de gauche et l'axe de la vue de dessus, on trace le plan à 45°.

Tracé des points particuliers de la vue de gauche  

Le point H en haut de la vue de face situé sur la face inclinée et sur le diamètre du cylindre se

retrouve en vue de gauche en H’ sur l'axe vertical.   

le point en bas de la face inclinée B, se retrouve également également sur l'axe l 'axe vertical en B’. 

 

le point M à l'intersection entre l'axe vertical et la face inclinée (vue de face) se retrouve sur les

extrémités du petit axe de l'ellipse (non isométrique) en M'1, et M'2

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Chapitre1: Normes des dessins techniques

T r acé des po poii nts iinte nterr médiai diairr es  

on trace un premier plan auxiliaire de coupe I horizontal (droite horizontale) sur la vue de face que

l'on prolonge sur la vue de gauche.  

l'intersection entre le premier plan de coupe I et la face inclinée du cylindre donne un point 1 par

lequel on fait passer une verticale qui coupe la vue de dessus en deux points 1'a et 1'b.  

 par l'intermédiaire du plan à 45° on remonte remonte ces points avec deux verticales qui coupent la première

horizontale (plan auxiliaire de coupe) en 1"a et 1"b.  

un deuxième plan auxiliaire II donne le point 2 sur la vue de face, 2'a et 2'b sur la vue de dessus et 2''a

et 2''b sur la vue de gauche.  

on joint à la main les points H', 1''a, M'1, 2''a, B', 2''b, M'2 et 1''b pour obtenir la courbe d'intersection

recherchée sur la vue de gauche. 3.4.2.  I nte nter se sect ctii on C Cylindre ylindre / C ylindre :

Le cas le plus simple et celui que l'on rencontre le plus souvent dans les dessins techniques est l'intersection de deux cylindres perpendiculaires (ou non) avec des diamètres différents. La courbe d'intersection « C » est indépendante de la position de la matière par rapport aux surfaces des volumes, c'est à dire la courbe est identique pour l'intersection de deux cylindres  pleins ou de deux deux perçage perçages. s. 3.4.2.1. C  Cas as d de es cyli cylindres ndres p pe er pe pendicu ndiculai lairr es de diamètres différents

On possède deux vues complètes, on recherche l'intersection sur la 3

ème

vue.

La vue de gauche et celle de dessus étant déjà définies, on prolonge les axes de ces deux vues et on fait passer un plan à 45° par leur point d'intersection.  

On choisit les points 1, 2 et 3 sur la vue de gauche.

 

On trace une droite I passant par le point maximum 1 de la vue de gauche.

 

On prolonge la droite I en direction de la vue de face.

 Page 13

 

 Technologie de construction 1  

Chapitre1: Normes des dessins techniques

Le point 1 sur l'axe vertical de la vue de gauche donne les points 1’a et 1’b sur l'axe

horizontal de la vue de dessus par le renvoi du plan à 45°.  

On trace, par les points 1’a et 1’b deux verticales qui coupent la droite horizontale passant

 par 1 en deux deux points 1"a et 1" 1"bb qui appartienne appartiennent nt à la courbe d'intersection d'intersection C.  

On trace le plan horizontal II par le point minimum 2 de la vue de gauche. De la même façon

que le point 1, le point 2" recherché se trouve à l'intersection entre l'horizontale passant passant par le  point 2 et la verticale verticale menée par par le point 2' de la vue de dessus dessus..  

On trace également un plan auxiliaire intermédiaire III qui donne les points 3a et 3b sur la

vue de gauche et qui correspondent aux points 3"a et 3"b de la vue de face.  

On joint à la main les l es points 1"a, 3"a, 2", 3"b et 1"b pour obtenir la courbe d'intersection

recherchée.  

si on veut plus de précision on peut tracer d'autres plans parallèles auxiliaires.

 Evolution des intersections avec l’augmentation des diamètres diamètres  

3.4.2.2. C  Cas as d de es cyli cylindr ndre es pe perr pe pendi ndicul culai airr es de même di diam amè ètre tr e :

Cet exemple est un cas particulier particulier du problème précéde précédent. nt. La projection de la co courbe urbe d’intersection sur la vue de face est obtenue en considérant différents plans auxiliaires, tel que le

 plan h, perpendiculaire à l’axe du cylindre C.  

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4.  Coupes et Sections : 4.1. 

C oup upe es :

Les vues en coupe, également appelées "coupes", permettent une meilleure définition et une compréhension compréhens ion plus aisée des formes iintérieures ntérieures ou des divers composants. 4.1.1.  Principe :

Dans ce mode de représentation, l'objet est coupé et les morceaux sont séparés. L'observateur : le regard tourné vers le plan coupé ; dessine l'ensemble du morceau suivant les règles habituelles. L'intérieur, devenu visible, apparaît clairement en trait fort.

4.1.2.  Représentation normalisée

En général, on ne dessine pas les contours cachés, ou traits interrompus courts, dans les vues en coupe, sauf si ceux-ci sont indispensables à la compréhension. A-A - Lettres indiquant le plan de coupe - Sens d’observation indiquée par deux flèches - Trait mixte fin renforcée aux extrémités matérialisant le plan de coupe - Lettres majuscules pour repérer et différencier les différents plans de coupe

- Hachures

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Vue en coupe

Vue non coupée

 

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4.2.  D emi coupe 4.2.1.  Principe

Dans ce mode de représentation, afin de définir les formes intérieures, la moitié de la vue est dessinée en coupe, coupe, alors que l'autre moitié reste en mode de représentation normal pou pourr décrire les formes et les contours extérieurs. Remarque : ce mode de représentation r eprésentation est bien adapté aux objets ou ensembles symétriques.

4.2.2.  Représentation normalisée

Elle est la même que pour les coupes usuelles, l'indication du plan de coupe est inchangée. Les deux demi vues sont toujours séparées par un axe de symétrie, trait mixte fin (ou trait d'axe) l'emportant sur tous les autres types de traits.

4.3.  C oupe pa parr titie ell lle e ou locale locale :

- Pour définir uniquement un seul détail, il est avantageux d’utiliser une coupe partielle plutôt qu’une

coupe complète amenant trop de tracés inutiles.

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4.4.  Coupe brisée :

Les coupes brisées sont utilisées avec des objets présentant des contours intérieurs relativement complexes. Elles apportent un grand nombre de renseignements et évitent l'emploi de plusieurs coupes normales. Le plan de coupe brisée est construit à partir de plusieurs plans de coupe usuels. 4.4.1.  Coupe brisée à deux plans parallèles :

Principe Le plan de coupe est construit à partir de plusieurs plans de coupe classiques parallèles entre eux. Pour ce cas la correspondanc correspondancee entre les vues est conservée.

4

Representation normalisée :

Les traces des plans de coupe sont renforcés à chaque changement de direction .

4.4.2.  Coupe brisée à deux plans obliques :

Le plan de coupe est constitué de deux plans sécants. La vue coupée est obtenue en ramenant dans un même m ême plan tous les tronçons coupés des plans de coupe successifs. Les discontinuités du plan de coupe (arêtes ou angles) ne sont pas représentées. 

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Principe :

Representation normalisée :

Les traces des plans de coupe sont renforcés à chaque changement de direction . 

 Page 18

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4.5.  R èg les comp complém léme enta ntaii r es sim si mpliliffi ant la lectur lecture e de des dessi dessins ns

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4.6.   Se  Sect ction ionss :

On peut les considérer comme des vues complémentaires ou auxiliaires. Elles se présentent comme une variante simplifiée des vues en coupe et permettent de définir avec exactitude une forme, un contour, un profil en éliminant un grand nombre de tracés inutiles. Les sections sont définies de la même manière que les coupes : plan de coupe, flèches, etc. 4.6.1.  Principe

Dans une coupe normale toutes les parties au-delà du plan de coupe sont dessinées. Dans une section, seule la partie coupée est dessinée, là où la matière est réellement coupée ou sciée.

C om ompa parr ai aison son entr entre e co coupe upe,, de dem mi coup coupe ee ett secti section on

- Dans une section, seule la partie coupée est dessinée, là où la matière est réellement coupée. - Dans une coupe, en plus de la partie coupée, toutes les parties visibles au-delà du plan de coupe sont dessinées. - Dans un demi coupe, seule une moitié de vue est dessinée en coupe, l'autre moitié reste en mode de représentation normal. 4.6.2.  Sections sorties

Elles sont des sections particulières. Les contours sont dessinés en trait continu fort. Elles peuvent être placée le plus souvent dans le prolongement du plan de coupe comme sur la figure en dessous (dans ce cas les indications de coupes (plans, ( plans, flèches, lettres) peuvent ne pas être placées si il n'y a aucune ambiguïté possible)  

Soit dans une autre position avec éléments d'identification obligatoire (plan de coupe,

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sens d'observation, lettres).

4.6.3.  Sections rabattues

Ce sont des sections particulières dessinées dessinées en trait continu fin directement sur la vue choisie. Les indications (plan de coupe, sens d'obs d'observation, ervation, désig désignation) nation) sont eenn général inutiles.

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5. 

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Projection en perspective Les perspectives sont employées quand on estime qu’une représentation complémentaire

 permet de mieux saisir l’aspect général et les formes d’une pièce ou d’un matériel technique. 

Les différentes perspectives possibles sont : la perspective cavalière :  les perspectives axonométriques :   

isométrique 

 

dimétrique :

 

trimétrique :

5.1.  L a pe per spe spective ctive cava cavaliliè èr e : 5.1.1. Définition :

La perspective cavalière d'une pièce pièce résulte de sa projection sur un plan parallèle à l'une de ses faces principales, selon une direction oblique par rapport au plan de projection. Les faces parallèles au plan de projection se projettent en vraie grandeur. Les autres faces sont déformées. 5.1.2.Principe de tracé :

La figure 2 représente sur un plan (x, z) la perspective d'un cube de coté a.

Figure 1 : Mode d'obtention d'une perspective cavalière  

Figure 2 : Perspective cavalière d'un cube de référence

Les arêtes du cube qui sont parallèles au plan de projection sont rreprésentées eprésentées en vraie

 gra  gr and nde eur .    Les arêtes du cube qui qui sont perpendiculaires au au plan de projection sont représen représentées tées suivant

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des fuyantes inclinées par rapport à l'horizontale d'un angle de fuite α = 45° avec un rapport de réduction k = 0,5 affecté à leurs dimensions.  

Un cercle situé dans un plan parallèle au plan (x, z) de projection se projette suivant un

cercle de diamètre a.  

Un cercle situé dans un plan perpendiculaire au plan (x,z) de projection se projette suivant

une ellipse de grand axe égal à a et de petit axe égale à 0,5 a. R emar que uess :  

A fin de simplifier le tracé, il faut placer les faces les plus complexes de l’objet (formes

cylindriques,…etc.) parallèles au plan de projection (dessin en vraie grandeur plus facile, pas de déformation, pas d’ellipses …)  

Les coupes et les demi coupes sont possibles. Les filetages peuvent être dessinés par des

cercles (ellipses) en traits fins.  

En cas de cotation, placer de préférences les lignes de cote et les écritures dans la même

direction que les fuyantes. 5.1.3.Exemples de perspectives cavalières :

5.2.  La perspective axométrique.

La perspective axonométrique d'une pièce résulte de sa projection orthogonale sur un plan oblique par rapport à ses faces principales. La projection de ces différentes faces n'est donc pas en vraie grandeur. - Si les angles α, β, θ sont différents, la perspective est dite tri-métrique. - Si α=β=θ

0°, la perspective est dite isométrique (voir figure 4).

5.2.1. Principe de tracé :

La figure 4 représente la perspective isométrique d'un cube de coté a.

 Page 23

  

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Figure 3 Mode d'obtention d'une perspective axonométrique

Figure 4 Perspective isométrique d'un 

cube.  

Les arêtes du cube sont représentées suivant des directions inclinées de 120° entre elles,

avec un rapport de réduction k = 0,82 affecté à leur dimensions.  

Un cercle appartenant à une des faces du cube se projette suivant une ellipse de grand axe

égal à a et de petit axe égale à 0,58 x a.  5.2.2. Exemples de perspectives isométriques :

Représentation d'une chape en projection orthogonale et en perspective isométrique :

a’d’=0,82 a 

Autres exemples :

 Page 24

 

 Technologie de construction 1

6. 

Chapitre1: Normes des dessins techniques

Vocabulaire technique des formes des pièces

Le tableau ci-dessous se réfère à la fiche en dessous repérant les formes des pièces.  VOCABULAIRE REP. TECHNIQUE DES FORMES

DEFINITION GENERALE

A

ALESAGE 

Forme contenants cylindrique ou non

B

ARBRE 

Elément contenu cylindrique ou non

C

ARRONDI 

Surface à section circulaire partielle qui est destinée à supprimer une arête vive.

D

BOSSAGE 

Saillie prévue sur une pièce afin de limiter la portée (surface d’appui) 

E

CHANFREIN 

Petite surface obtenue par suppression d’une arête sur une

 pièce

F

CONGE 

Surface à section circulaire partielle destinée à raccorder deux surfaces formant un angle rentrant

G

EMBASE 

Elément d’une pièce destiné à servir de base  

H

EPAULEMENT 

I

FILETAGE 

Rainure(s) hélicoïdale(s) exécutée(s) à partir d’un cylindre ou d’un cône EXTERIEUR  

J

GORGE 

Dégagemen Dégagementt étroit généralement arrondi à sa partie inférieure

K

LAMAGE 

Logement cylindrique généralement destiné à « noyer » une tête de vis

L

MEPLAT 

Surface plane sur une pièce à section circulaire

M

NERVURE 

 N

R AINURE AINURE 

O

TROU OBLONG 

P

 Page 25

TARAUDAGE 

Changement brusque de la section d’une pièce par usinage  

Partie saillante d’une pièce servant à augmenter la résistance

ou la rigidité Entaille longue dans une pièce pour recevoir une clavette, une languette ou plus généralement un tenon Trou plus long que large, terminé par deux demi cylindres. Rainure(s) hélicoïdale(s) exécutée(s) à partir d’un cylindre ou d’un cône INTERIEUR  

 

 Technologie de construction 1

 Page 26

Chapitre1: Normes des dessins techniques

 

 Technologie de construction 1

7. 

Chapitre1: Normes des dessins techniques

Applications d’évaluation 

Exercice N° 1: Soit la pièce ci-contre représentée suivant 3 vues incomplètes,

On vous demande de compléter : Une vue de face, la vue de gauche en coupe D-D et la vue de dessus en coupe B-B

ISET KAIROUAN

 Page 27

  

 Technologie de construction 1

Chapitre1: Normes des dessins techniques

Exercice N° 2: Soit la pièce ci-contre représentée suivant 3 vues incomplètes,

On vous demande de compléter : la vue de face, la vue de droite en coupe et la vue de dessus

ISET KAIROUAN

 Page 28

    

 Technologie de construction 1

Chapitre1: Normes des dessins techniques

Exercice N° 3: Soit la pièce ci-contre représentée suivant 3 vues incomplètes,

On vous demande de compléter : Une vue de face en coupe B-B, la vue de gauche et la vue de dessus.

B

B  

 

ISET Sfax ISETde KAIROUAN

 Page 29

   

 Technologie de construction 1 Exercice N° 4: Soit la

Chapitre1: Normes des dessins techniques

pièce ci-contre représentée suivant suivant 2 vues complètes,

On vous demande de dessiner la perspective cavalière :

2

ISET KAIROUAN

 Page 30

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

C hap hapi tr e 2 :  M  MOD ODEE L I SA SATI TI ON DE S SY SYST STEE M E S  MEE C A N I QUE S   M

D ur uré ée : 4h 4h30 30 C ours ur s + 1h 1h30 30 T D

( 3 Sé S éances nces cour courss +1 Sé S éance TD )

Objj ect Ob ctii f : Au terme de ce chapitre, l'étudiant doit être capable de: Connaître Connaître les différentes liaisons élémentaires et les liaisons composées 

 

Déterminer Déterminer les torseurs statiques et cinématique des liaisons mécaniques 

 

Connaître les étapes d’élaboration d’un schéma cinématique  Connaître

 

P r é r equi uiss :  Normes et représentation des dessins techniques, cotation, tolérancement et ajustement.

E valua luatti on  

Formative au cours d’enseignement et des TD 

 

Sommative : Devoir surveillé et examen de fin d’année 

 Ma  M atér i els di dacti ques ues  

Tableau   Figure et présentation sur « Data show »  

 Page 31

Polycopies

    

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

CHAPITRE CHAP ITRE 2

NORMES DE DESSIN TECHNIQUE Introduction Une liaison est l’ensemble de conditions particulières auxquelles est soumis un corps solide

 par rapport à un autre. Ces conditions limitent les mouvements possibles de l’un des corps par rapport à l’autre et déterminent leur degré de liberté relatif..

1.  Modelisation des liaisons mecaniques usuelles : 1.1.  Liaisons élémentaires (simples)

Une liaison élémentaire entre deux solides S1 et S2 est obtenue à partir du contact d'une surface géométrique élémentaire liée à S1 sur une surface géométrique élémentaire liée à S2. Les surfaces géométriques élémentaires obtenues à partir des principaux procédés d'usinage sont le plan, le cylindre et la sphère. Le tableau suivant donne les différentes combinaisons : Contact plan/sphère

ponctuelle

Contact plan/cylindre

linéaire rectiligne

Contact plan/plan

appuie plan

Contact cylindre/sphère

linéaires annulaires

Contact cylindre/cylindre

pivot glissant

Contact sphère/sphère

rotule ou sphérique

1.2.  Liaisons composées

Une liaison composée est obtenue par association cohérente de liaisons élémentaires. * Appui plan/Linéaire rectiligne/Ponctuelle donne : liaison complète  * Appui plan/Linéaire rectiligne donne : liaison glissière  * Linéaire annulaire/Appui plan  donne : liaison pivot  * Association Rotule/Ponctuelle  donne : liaison sphérique à doigt

 Page 32

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

1.3.  Notion de degré de liberté.

Lorsque deux solides sont liés complètement et qu'il n'y a aucun mouvement relatif possible, on dit qu'ils n'ont aucun degré de liberté où qu'ils présentent six degrés de liaison. Inversement, si les deux solides sont totalement indépendants l'un de l'autre, l 'autre, ou n'ont aucun contact, on dit qu'ils présentent six degrés de liberté ou qu'ils n'ont aucun degré de liaison. Exemple de représentation :

Remarque : tout mouvement relatif entre solides liés li és pourra être obtenu par une combinaison plus

ou moins complexe de ces six mouvements de base.

Les six degrés de liberté fondamentaux 3 Rotations

3 Translations

Symbole

Désignation

Symbole

Désignation

R X  R Y  R Z 

Rotation d'axe X Rotation d'axe Y Rotation d'axe Z

TX  TY  TZ 

Translation suivant X Translation suivant Y Translation suivant Z

1.4.  Schémas normalisés des liaisons mécaniques : 

 Page 33

 

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

1.5.  Degrés de liberté des liaisons usuelles

Pour avoir plus de détails concernant une liaison particulière, consulter les paragraphes suivants.

1.6.  Torseurs de liaisons 1.6.1.Torseur  d'action mécanique transmissible (statique) Un torseur d’action mécanique transmissible permet d’écrire les efforts et les moments

transmissibles par une liaison entre deux solides S1 et S2. Le torseur {T} est composé :  

Du vecteur R , Somme des actions mutuelles entre ces deux pièces,

Du vecteur M, moment en un point des actions mutuelles entre ces deux pièces. Son écriture au centre de la liaison (centre de réduction) se réduit à ces deux vecteurs que l'on  

appelle ses éléments de réduction. R M

   21  = {2121 212121}  

 

(X, Y, Z) sont les composantes de

R

(L, M, N) sont les composantes de

M

Ecriture projetée du torseur d’action mécanique transmissible 

Le nombre de paramètres du torseur est égal au nombre de degrés de liaison.

 Page 34

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

- A un degré de liaison en translation correspond un paramètre de la résultante  Rdu torseur; - A un degré de liaison en rotation correspond un paramètre du moment   M du torseur. 1.6.2.Torseur cinématique

Le torseur cinématique d'un solide par rapport à un référentiel R quelconque est entièrement défini par deux vecteurs deux vecteurs : 

  Le premier, caractéristique du champ des vitesses et indépendant du point d'expression du

torseur, décrit le comportement rotatif du solide : S / R    

Le second, exprimé en un point A du repère correspond à la vitesse du point A

 

V A    S/R  

appartenant au solide par rapport à R :

  S / R    ν        V A S/R   



 



S/R  A

 



AR 

Ecriture vectorielle du torseur cinématique On associe à ces deux vecteurs un seul torseur (cinématique) noté : (α, β, γ) sont les composantes de  

α  ν    β γ  S/R 

(u, v, w) sont les composantes de

A

u



v

w 

AR 

Le nombre de paramètres du torseur est égal au nombre de degrés de liberté. - A un degré de liberté en rotation correspond un paramètre du vecteur   - A un degré de liberté en translation correspond un paramètre du vecteur  

du torseur; du torseur.

2.  Etudes des liaisons mécaniques : 2.1.  Liaison encastrement (ou liaison complète)

La liaison entre les deux solides est complète ou totale. s’il n'y a aucun mouvement relatif possible ou aucun degré de liberté. Exemples : assemblage assemblagess boulonnés, soudés ou collés.  Schémas

 Page 35

normalisés de la liaison :

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Etude de la liaison encastrement

Exemple 1 : les assemblages serrés et les assemblages par cône dont l'angle est suffisamment petit,

réalisent tous des liaisons fixes ou des encastrements.

Exemple 2 : liaison arbre poulie avec clavette et

En fonctionnement normal, les quatre pièces sont immobiles ou encastrées les unes par rapport aux autres.

En

schématisation,

l'ensemble peut être ramené à un seul et même objet (variante N°2). Le triangle noirci de la variante 1, reliant 1 et 2, peut être omis s'il n'y a pas ambiguïté d'interprétation. D'autres représentations

variantes que

 proposées sont possibles.

 Page 36

de celles

circlips.

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

2.2.  Liaison pivot

La liaison pivot est probablement la liaison mécanique la plus répandue (liaisons par roulements, coussinets...). Elle est caractérisée par un seul degré de liberté, une rotation dont l'axe est aussi l'axe de la liaison. Schémas normalisés de la liaison:  

Etude de la liaison pivot

Exemple 2 : liaison

pivot par roulements à pivot

 billes. 

 Page 37

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

2.3.  Liaison glissière

La liaison glissière est une liaison à un seul degré de liberté dont le mouvement relatif possible entre les deux solides est une translation dont l'axe ou la direction est aussi l'axe de la liaison. 



Schémas normalisés de la liaison: 

Etude de la liaison glissière

Exemple : pied à coulisse - liaiso liaisonn gglissière lissière entre

la règle 1 et le coulisseau 2 (avec vernier).

 Page 38

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

2.4.  Liaison hélicoïdale

Le système vis-écrou sous toutes ses formes, y compris les vis à billes, est la réalisation  pratique la plus fréquente fréquente de la liaiso liaisonn hélicoïdale. La liaison est caractérisée par un seul degré de liberté (et non pas deux) ayant la particularité d'être une rotation et une translation tr anslation combinée de même axe. Les mouvements, non indépendants indépendants l'un de l'autre, sont liés par la valeur du pas de l'hélice. Par exemple, pour une vis à un filet, l'écrou correspondant avance de la valeur du pas à chaque tour effectué. Schémas normalisés de la liaison: 



Etude de la liaison hélicoïdale

 Page 39

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Exemple 1 : presse d'assemblage à vis.

2.5.  Liaison pivot glissant

La liaison pivot est une liaison à deux degrés de liberté, une rotation et une translation dont l'axe commun est aussi l'axe de la liaison.  



Schémas normalisés de la liaison:

Etude de la liaison pivot glissant 

Exemple : vérin pneumatique à double effet.   Dispositif: 

 Page 40

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Schéma

2.6.  Liaison sphérique (ou rotule) 

La liaison sphérique est une liaison dont les trois degrés de liberté sont les trois rotations fondamentales possibles possibles de l'espace (3 axes perpendiculaires entre eux). Il n'y a pas de translation  possible entre les solides liés.

Schémas normalisés de la liaison:

 

Etude de la liaison pivot glissant

Exemple : palier à roulement, avec avec roulemen roulementt à rotule sur roulea rouleaux. ux.

 Page 41

   

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Dans cet exemple, l'arbre 1, le manchon conique de serrage, l'écrou cranté et la bague intérieure du roulement, tous encastrés ou immobiles les uns par rapport aux autres, sont repérés  par le même chiffre 1. Même démarche pour le palier en deux  parties (2 plus 3), les bagues de centrage et les autres éléments. De ce fait, sur le schéma proposé ne subsistent que deux ensembles ou "deux solides" en liaison sphérique.

2.7.  L i ai so son n ap app pui plan

La liaison correspond à un plan appuyant sur un autre plan. L'appui plan a trois tr ois degrés de liberté : une rotation dont l'axe est perpendiculaire au plan de contact et deux translations dont les directions, perpendiculaires entre elles, appartiennent à ce même plan.





 Page 42

Schémas normalisés de la liaison: 

Etude de la liaison appui plan

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

2.8.  li lia ai so son n liliné néa ai r e r ect ctii ligne li gne

On peut la considérer comme un appui plan avec un degré de liberté supplémentaire (une rotation dont l'axe appartient au plan de contact). Dans le cas d'une liaison linéaire rectiligne, les solides liés sont en contact suivant une ligne, ou au minimum suivant deux points de celle-ci. La liaison possède quatre degrés de liberté, deux rotations et deux translations. 



Schémas normalisés de la liaison:

Etude de la liaison linéaire rectiligne: 

2.9.  L i néa néai r e annula annulaii r e :

On peut la considérer comme une liaison sphérique avec un degré de liberté supplémentaire (une translation). La liaison sphère cylindre présente quatre degrés de liberté, les trois rotations fondamentales de l'espace, plus une translation dont l'axe passe par le centre de la liaison.



Schémas normalisés de la liaison:

 Page 43

  

Technologie de construction 1



Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Etude de la liaison linéaire annulaire:  

Exemple : montage de roulements schématisé par une liaison sphérique et

une linéaire annulaire.

La liaison sphérique schématise le comportement du roulement 3 (roulement à double rangé de  billes à contact oblique) et la liaison linéaire annulaire celui du roulement 4 (roulement à une rangée de rouleaux cylindriques). Le comportement global des deux liaisons est équivalent ou se ramène à celui d'une liaison pivot.

2.10.  L i ai so son n po ponct nctue uelle lle :

La liaison ponctuelle est caractérisée par un seul point de contact. Seul le mouvement de translation suivant la direction perpendiculaire au plan tangent au contact est impossible.  Page 44

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E



Schémas normalisés de la liaison:



Etude de la liaison ponctuelle:

3.  Modélisation d’un mécanisme (Shéma cinématique) :

On appelle Schéma cinématique minimal celui qui représente un mécanisme avec au plus une liaison mécanique entre deux pièces ou classe d'équivalence. Le schéma cinématique a deux fonctions principales en mécanique:  

aide à la conception en donnant le principe cinématique de fonctionnement.

 

aide à la compréhension du dispositif existant.

S'il est produit à l'échelle, il peut servir de fond d'esquisse dans des calculs de vitesses et forces. 3.1.  Les classes d'é d' équi quivale valence nce

On appelle classe d'équivalence un sous-ensemble comprenant toutes les pièces sans mouvement relatif les unes unes par rapport aux autres. S1 = {…}  S2 = {…}  Sn = {…} 

Toutes les pièces de la nomenclature doivent être incluses dans les différents sous-ensembles. Sauf les pièces déformables (joints, ressorts,…) et les éléments roulants (roulements, bague auto lubrifiée…).

3.2.  Le graphe des liaisons

On recherche les liaisons existantes entre chaque sous-ensemble (classes d'équivalence). S1/S2 = (exemple: pivot) S1/S3 = ………..  S2/S3 =…………..   Page 45

Etc… 

S1  

Pivot

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

S3 

S2 

3.3.  Schéma cinématique minimal

On représente le mécanisme étudié sous une forme schématique où apparaissent les liaisons trouvées lors de l'élaboration du graphe.  Nota : Le bâti sera représenté pa parr le symbole suiva suivant nt : 3.4.  Exemple : Borne Réglable : Soit la borne réglable illustrée par son dessin d’ensemble en dessous  en coupe A-A:

 Mise  M ise en sit situa uattion :

La borne reglable est un mécanisme employé pour regler la hauteur d’une charge à une limite disirée . L’utilisateur en tournant la vis de maneuvre (6) autour de l’axe X fait translater le coulisseau(5) par rapport aauu corps (4) suivant l’axe X et provoque la montée ou bien la descente du butée (2) par rapport au corps.

 Déterminer les

 Page 46

classes d’equivalence :

   

Technologie de construction 1

 

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

E1 = {1,…. …………} 

E2 = {…,…………..}  {…,…………..} 

E3 = {…….……….}  {…….……….} 

E4 = {…………….. )  )

Completer le graphe des liaisons correspendant : ……………………… 

E1

……………………… 

……………………… 

……………………… 

E2  Compléter le

……………………… 

E4

E3

schémas cinématique minimal correspendant :

4.  Définitions liées à la notion de liaison

Les définitions et expressions proposées sont régulièrement utilisées pour définir ou caractériser les liaisons. Liaison élastique : une

liaison est élastique si elle est réalisée par l'intermédiaire d'un élément

élastique (ou déformable) agissant dans une direction au moins. La position relative des pièces liées varie avec l'intensité des efforts exercés. Exemples : liaisons avec ressorts, avec éléments déformables en Liaison rigide :  dans

caoutchouc, etc.

une liaison parfaitement rigide la position relative des pièces liées est

invariable. Autrement dit la liaison l iaison n'est élastique dans aucune direction. Liaison démontable : une liaison démontable est une liaison dont le montage ou le démontage des constituants peut se faire sans affecter ou détériorer les pièces liées. Exemples : assemblages

boulonnés... 

Liaison indémontable ou permanente : une liaison indémontable i ndémontable ou permanente est une liaison

dont le montage ou le démontage des constituants ne peut se faire sans destruction ou détérioration des pièces liées. Exemples : assemblages

soudés...

Liaison parfaite :  une

liaison parfaite est une liaison dans laquelle on peut négliger les

 phénomèness de frottement, d'ad  phénomène d'adhérence hérence ou de de résistance au rou roulement lement entre les ppièces ièces liées.

 Page 47

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Liaison par adhérence : une liaison par

adhérence est une liaison dans laquelle les phénomènes

de frottement et d'adhérence s'opposent à la suppression de la liaison ou à son démontage. Exemple : liaison par cône, liaison par arc-boutement (serre joint), j oint), embrayage, etc.  Liaison par obstacle : une liaison par obstacle est une liaison dans laquelle la rupture d'un obstacle

ou composant est nécessaire pour provoquer la suppression de la liaison (sans démontage). Exemples : assemblage assemblagess avec clavette,

goupilles, etc. 

Guidage : la notion de guidage est souvent liée à celle de liaison. Par exemple, une liaison glissière

 peut réaliser réaliser le guidage guidage en translation de pièces qqui ui lui sont liées ; de même même,, une liaison liaison pivot peut réaliser un guidage en rotation ; etc. 5.  Applications d’évaluation :

Exercice1 :  Vérin mécanique d’appoint  P r ésenta sentation tion : On se propose d’étudier la modélisation cinématique d’un petit vérin mécanique. Ce dispositif permet de soulever et/ou de maintenir un élément ou un meuble que l’on souhaite

rehausser. Une rotation de l’écrou (5) permet d’ajuster la hauteur du support (4). Les pièces que l’on doit soulever ne présentent pas toujours un appui selon le plan horizontal, la pièce (4) de ce vérin peut s’adapter à l’inclinaison du plan de contact de la pièce supp ortée.

Le dessin est donné en vue de face (demi-coupe A-A, demi vue extérieure). Pour une meilleure compréhension compréhension de la liaison entre les pièces (2), ((3) 3) et (4), la vue de dessus de ce vérin est définie en coupe complète et non en demi coupe.

 Page 48

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

La nomenclature donnée ci-dessous permet entre autres choses de comprendre la fixation de la pièce(8) dans la pièce(1). 8

1

Goupille cylindrique

7

1

Rondelle spéciale

6

1

Vis CHC M10×22

5

1

Ecrou à embase

C32

4

1

Support taraudé

C32

3 2

1 1

Chapeau vissé Vis spéciale à tête sphérique

C32 C32

 Page 49

Montée serrée dans (1) S235

   

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

1

1

Corps du vérin

FGL_300

Rep

Nb

Désignation

Matière

Observation

T r av avail ail demand andé é:

1)  Pour chaque classe d’équivalence donner les numéraux des pièces qui les constituent. S1= {1

S3= {4

S2= {2

S4= {5

2)  Colorier le dessin en choisissant une couleur par classe d’équivalence.   3)  Faire le graphe de liaisons du mécanisme. ……………………..   ……………………..

S1

……………………..   ……………………..

……………………..   ……………………..

S2

……………………..   ……………………..

S3

S4

4)  Compléter le tableau suivant : Repère de la liaison  Entre S1 et S2

Translation suivant l'axe X Y Z

Rotation suivant l'axe X Y Z

Désignation

L12

Entre S2 et S3

L23

Entre S2 et S4

L24

Entre S1 et S4

L14

5)  Réaliser le schéma cinématique de ce vérin dans le l e plan (o,y,z).

 Page 50

Symbole

   

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Exercice2 :  Etau de modéliste  Mise  M ise en situa situattion :   L’étau de modéliste  modéliste représenté sur le document DT01 (voir page suivante) est un outil

employé par les modélistes pour maintenir en position une ou plusieurs pièces entre elles afi afinn de réaliser des opérations diverses telles que : Collage, Perçage, …   La semelle de l’étau (10) est es t fixée à un établi. L’utilisateur L’utilis ateur en tournant la poignée (09) autour de l’axe X fait translater le mors mobile (01 ) par rapport à la semelle (10) suivant l’axe X et

 provoque l’écartement ou le rapprochement du mors mobile (01) par rapport au mors fixe (02).   Questions :

1) 

Compléter le tableau ci-dessous en indiquant pour chaque liaison fixe la nature des

surfaces fonctionnelles en contact, le composant et/ou le procédé de liaison li aison et cocher la case correspondantt au critère de démontabilité. correspondan Pièces en liaison fixe

2) 

 Nature des surfaces de contact

Composant de liaison (vis, soudage)

Démontabilité  Non Démontable démontable

02 –  05  05

………….. 

………….. 

………….. 

………….. 

01 –  12  12

………….. 

………….. 

………….. 

………….. 

08 –  06  06

………….. 

………….. 

………….. 

………….. 

07 –  06  06

………….. 

………….. 

………….. 

………….. 

Indentifier les classes d’equivalence en indiquant la quantité de chaque pièce si celle-ci est

différente de 1: E1 = {0,………………….…...  {0,………………….…... }

E2 = {02, ……………………..}  E3 = {06, ……………………..}  E4 = {09,……………………...}

3) 

Compléter le graphe des liaisons : E2

E451  Page

E3

 

Technologie de construction 1

4) 

Chapitre 2: MODELISA MODELISATION TION DES SYSTEMES MECANIQU MECANIQUE E

Déterminer le shéma cinématique minimal suivant la vue de face en coupe A-A :

 Page 52

 

Technologie de construction 1

Chapitre 2: MODELISATION DES SYSTEMES MECANIQUE

Z

DT 01

 Page 53

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Cha Ch apit itre re 3 : TE CH NOLOGI NOLOGI E DE S LI AI SO SONS NS D ur uré ée : 7h 7h30 30 C ours ur s + 4h 4h30 30 T D

( 5 Sé Séances nces cour courss +3 Séance Séancess T TD D ) 

Objj ect Ob ctii fs : Au terme de ce chapitre, l'étudiant doit connaître :  

Les solutions technologiques d’une liaison complète  

 

Les critères de choix pour une liaison complète

 

Les solutions technologiques d’une liaison glissière  

 

Les critères de choix pour une liaison glissière

 

Les solutions technologiques usuelles d’une liaison pivot. 

 

Les critères de choix pour une liaison pivot

 

Les solutions technologiques usuelles d’une liaison hélicoïdale.   Normes et représentation des dessins techniques, cotation,

Pré requis :

tolérancement et Ajustement, Modélisation des liaisons mécaniques.

E valua luatti on  

Formative au cours d’enseignement et des TD 

 

Sommative : Devoir surveillé et examen de fin d’année 

 Ma  M atér i els di dacti ques ues  

Tableau

 

Polycopies

 

Data show

 Page 54

   

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

TECHNOLOGIE DES :LIAISONS  1.  Liaison complète ou encastrement I ntrod ntroduct uctii on:

Une liaison complète est réalisée pour plusieurs raisons : - De fabrication : forme

complexe comme le pignon conique

- De montage : pour monter l’arbre sur le bâti par exemple  - D’intégration de composants standards : les roulements,…   - De transport : le démontage du mécanisme permet de gagner en encombrement Une liaison encastrement doit être capable de transmettre des efforts dans toutes les directions, le choix de la solution constructive et le dimensionnement de celle-ci dépendra entre autres critères de l’intensité des efforts à transmettre   Assurer une liaison complète entre deux solides S1 et S2 revient à éliminer tous tous les degrés de libertés.

Pour les liaisons complètes on distingue deux types t ypes : 1.1.  Liaison complète démontable :

a) Liaisons complètes complètes par adhére adhérence nce : les deux solides sont serrés fortement l’un contre l’autre, le plus souvent par des éléments filetés. fi letés.  b)  Par obstacle : lorsque l’adhérence ne suffit plus pour transmettre l’effort, le plus souvent, o n ajoute au dispositif réalisant les fonctions techniques 1 et 2, un élément dont l’unique

objectif

est de transmettre l’effort en s’intercalant comme obstacle (goupille, clavette,...etc.) 1.2.  Liaison complète permanente :

Le démontage est impossible sans détérioration des pièces, mais son coût est souvent moins élevé. a)  Assemblage par ajustement serré : Le contenu et le contenant ont un diamètre nominal identique et l’ajustement est serré. L’emmanchement forcé est réalis é par une presse.

 b)  Par frettage qui consiste à modifier les dimen dimensions sions des pièces avant avant leur assemblage, pa parr variation de leur température il n’est utilisé sauf si les deux matériaux sont de même type.  c)  Par rivetage : Il existe les rivets massifs, rivet creux et rivet « pop » d)  Soudage : c’est assembler 2 pièces de façon permanente en assurant la continuité de la matière. Il existe de nombreuses méthodes pour souder deux pièces : A l’arc ; par résistance

électrique ; au gaz ; par pression.  Page 55

   

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

e)  Collage : L’ajustement entre les pièces  à coller doit être précis. C’est un procédé rapide.  1.3.  Solutions constructives et critères de choix : Solutions assurant la fonction maintien et démontable Solut lutions ons

Exem xemples Vis d’assemblage 

Eléments Filetés :

Repère 2 

Boulon Repère 1 et4 

Critèr tères de c

Goujon

Vis de pression

Repère 4

Repère 3 

- Pas de jeu dans l’axe de la vis.

-  Vis

-  Possibilité de

-  Ecrou

démontages fréquents

-  Boulon -  Goujon -  Vis de pression

Anneaux à arc-

Pas de jeu axial

boutement :

Arrêt uniquement

Il permet de rendre

axial

 bilatérale la liaison

Effort axial

appui plan sans avoir à

transmissible très

usiner une gorge dans

faible

l’arbre 

Très faible possibilités de démontage

Emmanchement

-Pas de jeu axial

conique :

- Transmission

L’assemblage est

d’efforts important 

obtenu à partir des

- Coût élevé

surfaces de contact coniques avec  positionnement  positionneme nt angulaire réglable et maintenu par adhérence Facilité de réglage

Pincement : Sous l’action de

serrage, la pièce 3 se déforme et supprime  par adhérence la  possibilité de mouvement de 3 par rapport à 2

 Page 56

  

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Ajustement avec serrage (ϕ…H7m6) :

Encombrement

Les possibilités de

Très faibles

mouvement du

 possibilités de

coussinet 47 par

démontage

rapport à 9 sont supprimées par  serrage radial 

Solutions assurant la fonction maintien et non démontable Solutions

Le soudage :

Assemblage par fusion de matière avec

Exemples

Critères de choix

Matériaux soudables Matériaux compatibles 

ou sans métal d’apport 

Le collage :

Matériaux différents

Procédé de jonction qui permet

Répartition Répar tition uniform uniformee des contrainte contrainte

d assembler deux matériaux à l aide d un

Solutions économique

troisième matériau.

Résistance à la chaleur modérée

Le rivetage :

Fiable

Le rivet est placé dans un trou percé dans des pièces à assembler, puis l’autre

Economique Bonne résistance au cisaillement

extrémité est est déformée pour réaliser

Assemblage de pièces pinces

l’assemblage des pièces. Ajustement avec serrage (ϕ…H7p6)  :

Encombrement

Les possibilités de mouvement du

Très faibles possibilités de

coussinet 47 par rapport à 9 sont

démontage

supprimées par  frettage. 

 Page 57

  

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Solutions assurant la fonction transmission d’une action mécanique   Solutions

Exemples

Critères de choix

Goupille :

Simplicité de la solution

Une cheville métallique traverse les deux pièces assemblées.

Affaiblissement de la résistance de l’arbre

Coût peu élevé Couple transmissible peu élevé Clavette :

La clavette 34 permet de supprimer suppri mer la rotation de 30 par rapport à 35. Si l’on souhaite augmenter les efforts

transmissibles : 1 : augmenter la longueur utile Lu 2 : ajouter une clavette diamétralement dia métralement opposée 3 : Cannelures

Bonne transmission de couple Eléments standards Couple transmissible modéré

Cannelures :

Couple transmissible élevé

Si l’on souhaite augmenter les efforts

Coût élevé

transmissibles : 1 : augmenter la longueur utile Lu 2 : ajouter une clavette diamétralement dia métralement opposée 3 : Cannelures

Vis de pression :

Effort transmissible faible

La vis 3 se visse dans 1 et exerce un

Coût peu élevé

effort de pression sur 2. L’assemblage L’asse mblage

est réalisé par adhérence

 Page 58

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

1.4.  Les éléments d’assemblage standard :   1.4.1 Eléments filetés

a-  Les vis d'assemblage Définition:  Tige

filetée + tête ou forme adaptée à un type d'outil.

Les principales caractéristiques d'une vis sont : -  le diamètre nominal

-  la longueur sous tête

-  le type de filet

-  la longueur filetée

-  la forme de la tête

-  la classe de qualité

Classe de qualité :

La classe de qualité est parfois gravée sur la tête de la vis, elle définit la résistance à la traction de la vis.

Exemple : Classe de qualité 6.8

Premier chiffre × 100 = 6 × 100 = 600 MPa de résistance à la rupture en traction. 2ème chiffre × 1er  chiffre × 10 = 6 × 8 × 10 = 480 Mpa de résistance élastique en traction. Principales dimensions et formes de tête :

Hexagonale

Cylindrique Hexagonale Hexagona le creuse

Cylindrique Fendue

Fraisée Fendue

Carrée

Fraisée Bombée Fendue

H

CHC

CS

FS

Q

FBS

 Page 59

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Le serrage le plus énergique est obtenu par les têtes H et Q (Q est peu utilisée en mécanique) puis par les vis CHC qui présentent l’avantage de pouvoir être logées ou noyées dans un

chambrage Les vis

H et CHC existent en boulonnerie haute résistance. Les têtes coniques ou fraisées, peu utilisées en mécanique, permettent des centrages éventuels. Les vis à fente, économiques, assez utilisées dans les petites dimensions, dimensions, ont pour elles la l a simplicité (serrage par tournevis) ; de plus les têtes peuvent être facilement noyées. Suivant les dimensions, la tige peut être complètement ou partiellement filetée.

 Page 60

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

 Page 61

 

Technologie de construction 1

 b- 

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Les écrous

Les principales caractéristiques d'un écrou sont : -  le diamètre nominal -  le type de filet -  la forme de la tête Principales formes d'écrou Hexagonal H

Hexagonal Borgne

Cylindrique

HB

C

On retrouve ces informations dans la désignation : ECROU (forme tête), (profil filet) (diamètre)

Hexagonal à embase HE

Carré Q

Exemple : ECROU H, M12 c-  Les boulons Un boulon est un assemblage d'une vis et d'un écrou. Il faut pour cela qu'ils aient : -  un même type de filet -  un diamètre nominal identique. d-  Les goujons Définition: Tige

filetée implanté + écrou 

GOUJON (profil filet) (diamètre)-(longueur : L), b m (implantation)

 Page 62

   

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

e-  Les vis de pression. Les vis de pression diffèrent des vis d'assemblage par leur fonction, à savoir, la réalisation: d'arrêt, d'appuis sous charge contrôlée, de gu guidages… idages… 

On distingue pour ces vis la forme des extrémités :  

le bout. Bombé

 

Plat

Pointu

Téton court

Téton Téton long

la tête  vis sans tête tête

 vis avec tête

Cylindrique fendue

Hexagonale

Carrée

Fendue

Hexagonale creuse

 Page 63

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

1.4.2 Goupilles

a- 

Définition :

Une goupille est un cylindre métallique destiné à être sollicité en cisaillement. C'est un peu une sorte de cheville pour la mécanique. Une goupille peut avoir plusieurs fonctions : · Immobiliser une pièce par rapport à une autre · Positionner une pièce par rapport à une autre (goupille de positionnement) · Servir d'axe · Servir de pièce de sécurité : cisaillement en cas de surcharge.

Inconvénient Inconvénie nt : Le trou de perçage amène des concentrations de contraintes.  b-  Goupilles de positionnement Ces goupilles permettent un arrêt en translation, un arrêt en rotation ou un positionnement précis entre les pièces. Elles peuvent être cylindriques ou coniques. Cylindrique

Cylindrique

Cylindrique

type A

type B 

type C 

Acier trempé à cœur

Acier cémenté

Acier inoxydable

Conique 

Acier

martensitique c-  Goupilles élastiques Les goupilles élastiques sont constituées d’une bande en acier à ressort roulée et traitée dont la forme est un tube ouvert chanfreiné. L'élasticité de ce composant, due à la rainure longitudinale,  permet son maintien en position après montage.  Page 64

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

d-  Goupilles fendues et cavalier Ces goupilles sont utilisées pour freiner ou arrêter des axes, tiges, écrous.

1.4.3. Clavettes

Les clavettes sont utilisées pour transmettre un couple entre un arbre et un moyeu. Elles sont plus résistantes que les goupilles mais moins que les l es cannelures. a-  Principales familles : Disque

Parallèle

Parallèle

Parallèle

type A

type B

type C

Talon

type A avec fixation

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Technologie de construction 1

 b- 

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Désignation :  Clavette parallèle, Type de forme, a×b×L.  

Exemple : Clavette parallèle, Forme A,

14×9×50 

1.4.4. Anneaux élastiques

Les circlips, appelés aussi Anneaux élastiques ou segment d’arrêt, sont des composants   d'assemblagee mécanique généralement montés dans des gorges réalisées sur des portées cylindriques d'assemblag extérieures (arbres, axes, ...) ou dans des alésages. Ils permettent de réaliser des arrêts axiaux. Les applications sont très nombreuses en mécanique générale et dans de très nombreux secteurs industriels : automobile, électroménager, machines de bureau, etc. Très utilisés, de diamètre de 3 à 1000 1000 mm, ils peuvent supporter de dess efforts axiaux assez importants et sont bien adaptés aux grandes vitesses de rotation. Leur montage exige une pince spéciale à becs avec ergots.  Anneau extérieur

Anneau intérieur

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Autres anneaux élastiques Anneau d’arrêt 

Anneau de serrage

Leur montage se fait radialement, sans

Ce sont des rondelles autobloquantes autobloquantes qui se

outil spécial. Ils ne sont pas adaptés aux Cvitesses élevées.

montent sur des arbres. Efforts axiaux modérés.

1.5.  Applications d’évaluation :

Exercice 1 : Montage d’un pignon en bout d’arbre   Pour établir la liaison complète entre le pignon 1 et l’axe 2, nous utili utilisons sons un clavette parallèle, forme

C de longueur 40 et une vis H, M10. Terminer les deux vues en coupe. Désigner Désigner la clavette et la vis.

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Exercice2 : Liaison complète démontable par vis-écrou

Assurer la liaison complète entre entre le pa palier lier et la table en utilisant :  

Une vis à tête carrée Q – M 12 - 42 dont la l a tête est implantée dans la rainure de la table.

 

Un écrou H – M 12 et une rondelle plate M12.

 Page 68

   

Technologie de construction 1 Exercice3 :

Un tambour moteur est maintenu par les deux supports. Compléter sur le dessin en dessous : 1) 

La liaison encastrement de l’arbre avec le

support. 2) 

La liaison encastrement du support avec la table

de la machine. Cette liaison doit permettre le réglage de tension tension du tapis tapis roulant (n (non on représe représentée) ntée) trainée

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

 2.  Liaison Glissière : Introduction:

Le guidage en translation est la solution constructive qui réalise une liaison glissière entre deux pièces ou ensembles de pièces.  Page 69

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

2.  Liaison glissière :

Le seul mouvement relatif possible entre les deux pièces ou ensembles de pièces est une translation tr anslation rectiligne.

A Il existe plusieurs types de guidages guidages en translation ayant des performanc performances es spécifiques : 1- guidages par contact direct. 2- guidages avec interposition d’éléments antifriction. 3- guidages avec interposition d’éléments roulants.  2.1.  Guidages par contact direct : 2.1.1 Guidages par arbre ou moyeu coulissant

Les guidages par arbre ou moyeu coulissant, sont les solutions qui associent une surface de contact

cylindrique et un arrêt en rotation autour de l’axe de cette surface cylindrique.   Arbre cannelé Clavetage libre

Forme cylindrique + obstacle en rotation

2.1.2 Guidages de type prismatique

Les guidages de type prismatique associent des surfaces de contact planes. Ils comportent un dispositif de réglage du jeu et permettant de rattraper l’usure par des cales d’épaisseur ajustable ou  bien des vis de réglage. En général on utilise des cales en matériau tendre (bronze…).  

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

2.2.  Guidages par interposition d’éléments antifriction  L’interposition d’éléments antifriction entre les surfaces de liaison permet : • de diminuer le coefficient de frottement • de reporter l’usure sur ces éléments interchangeables 

Pour ce type de solutions, on utilise généralement les pallier lisse en bronze.

2.3.  Guidages par interposition d’éléments roulants  

Les guidages par éléments roulants constituent une famille de composants standard dont le principe est de remplacer le glissement par du roulement : 2.3.1 Guidage par cages à éléments roulants

Ils comportent trois catégories de constituants :

- Les éléments roulants (avec ou sans cage). - Les rails de guidage qui porte les chemins de roulements liés respectivement au coulisseau et à la glissière - Les organes d’arrêt ou de protection.   Billes

Rouleaux

Cage Élément roulant Plaquette d’arrêt 

Rails

2.3.2 Guidage par patin

Les éléments roulants forment une sorte de chaîne et passent à tour de rôle de la phase utile où ils roulent sous la charge, charge, à la phase dite de « recirculation » comme une cchenille. henille. D’une section plus encombrante que les cages vues précédemment, ils présentent l’avantage de

suivre le mouvement du chariot auquel ils sont fixes. Ils sont donc adaptés à des courses plus importantes.

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

2.3.3 Guidage par douilles : Ils sont souvent réalisés par 4 douilles d’éléments roulants. Ils ont le même principe de guidage

que les patins.

2.3.4 Guidage par galets :

Ils comportent 4 galets. A fin de régler le jeu de fonctionnement, deux de quatre galets sont monté

sur des axes excentriques

2.4.  Critères de choix d’une solution  : Le choix d’une solution constructive repose sur son aptitude

à satisfaire le cahier des

charges de l’application, en mettant en jeu le minimum de ressources.

Les principaux indicateurs de qualité sont les suivants  :  Précision du guidage Vitesse de déplacement maximale Intensité des actions mécaniques transmissibles Fiabilité (probabilité de bon b on fonctionnement) Maintenabilité (probabilité liée à la durée de réparation) Encombrement Esthétique Coût  Page 72

 

Technologie de construction 1

2.5.  Précision d’une liaison glissière :

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

La précision du guidage dépend principalement : - de la valeur du je jeuu interne du guid guidage age j (jeu radial) - de la longu longueur eur du gguidage uidage L 2.5.1  Contact direct ou par interposition d’éléments antifriction 

Un jeu minimal est nécessaire au fonctionnemen fonctionnementt de la liaison glissière. Ce jeu interne i nterne permet au coulisseau des déplacements transversaux et angulaires. Le jeu radial dépend de l’ajustement entre le coulisseau et le guide. La déviation angulaire angulaire est minimisée en augmentant le rapport rapport de guidage L/D. En pratique : 2 ≤ L/D ≤ 5 . Les Ajustements Ajustements usuels usuels sont: H7g6 : jeu jeu faible et H8e H8e77 : jeu m moyen oyen

 Page 73

      

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

2.5.2  Guidages par interposition d’éléments roulants   Les jeux (initial et d’usure) sont annulés par réglage ou ou par précontrainte des éléments

roulants. Les constructeurs constructeurs donne donnent nt les ajustements ajustements et les conditions nécessa nécessaires ires au montage montage de chaque type d’éléments roulants. 2.5.3  Systèmes de rattrapage de jeu

Afin de limiter le jeu dans le guidage, il existe de nombreux systèmes de rattrapage de jeu.

Vis de réglage Vis de réglage

Réglage par système à

excentrique Exemple vu : axe

Vis de réglage

Réglages par cales à section constante

Z du transgerbeur 

Réglage par cale pentée

2.6.  Risque d’arc-boutement : Le phénomène d’arc-boutement se traduit par le

basculement du coulisseau (figure en dessous),

entraînant une impossibilité de déplacement par rapport à la glissière (quelle que soit l’intensité de l’effort).Ce blocage peut provoquer la détérioration du cou lisseau ou de la glissière.

Pour éviter ce phénomène, on doit : - Augmenter la longueur de guidage L ; - Diminuer le jeu de guidage La condition de non arc-boutement pour un jeu donné est :

   avec

L 2f 

f : coefficient d’adhérence entre les surfaces de contact   L : longueur du guidage  :

distance entre la direction de l’action mécanique et l’axe de la liaison. 

 Page 74

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

3.  Liaison Pivot : Introduction:  

Le guidage en rotation consiste à réaliser r éaliser une liaison PIVOT entre un arbre et un alésage.

 

Il existe 4 solutions principales permettant de réaliser guidage en rotation : -   par contact direct direct -   par interposition d'une d'une bague de frottement -   par interposition d'éléments d'éléments roulants -   par interposition d'un d'un film d'huile Type de guidage en rotation

Contraintes

 précision Vitesse de rota rotation tion Efforts à transmettre

 par contact direct direct

-

--

-

 par interposition de bague de frottement frottement

+

+

+

 par interposition d'éléments d'éléments roulants

++

++

+++

3.1.  Guidage en rotation par contact direct

Ce guidage est peu précis, mais le coût est très faible. Son utilisation est limitée limi tée à des vitesses de rotation faibles et des efforts faibles. 3.2.  Guidage en rotation par paliers lisses (coussinets).

On interpose entre l'arbre et l'alésage un coussinet. 3.2.1.Types de coussinets 1) Coussinets nécessitant une lubrification continue (en bronze, fonte, …)   Il est nécessaire de prévoir un dispositif de graissage afin d’assurer une présence continue de

lubrifiant pendant le fonctionnement 2) Coussinets sans graissage ( carbone graphite, nylon) : Ils sont très pratiques mais sont constitué de matériaux peu résistants. Ils ne supportent que des efforts très faibles. 3) Coussinets autolubrifiants :  Il est constitué de poudre de bronze (cuivre + étain) ou encore d'alliages ferreux (fer + cuivre +  plomb) compactée. compactée. Cette poudre est dans un premier temps comprimé compriméee dans un moule, puis

 Page 75

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

chauffée dans un four pour rendre le coussinet poreux. Cette opération de fabrication s'appelle le frittage. Avant le montage, on imprègne le coussinet d'huile (environ 25 % du volume de métal), lors du fonctionnement,t, la rotation de l'arbre crée une aspiration de ll'huile, fonctionnemen 'huile, et la création d'un film d'huile entre le coussinet et l'arbre. A l'arrêt, la porosité du coussinet permet une réabsorption de l'huile.

4) Coussinets en tôle roulée Il s’agit d’une bague constituée d'une tôle roulée recouverte de bronze fritté f ritté et d'une couche de

résine PTFE imprégnée du lubrifiant solide (graphite ou plomb) dont le coefficient de frottement

avec l'acier est très faible (0.01 à 0.05).

3.2.2.Montage des coussinets

Le coussinet est monté serrer dans

l'alésage

et glissant sur l'arbre. Lorsque l'effort à transmettre n'est par purement radial, il est conseillé d'utiliser un coussinet à collerette.

 Page 76

   

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

3.2.3.Avantages et limites d'utilisation des coussinets

Avantages : -  réduction du coefficient de frottement et fonctionnement sans lubrification -  augmentation de la durée de vie des pièces fonctionnelles par report de l'usure sur le coussinet -  fonctionnement silencieux -  encombreme encombrement nt radial rréduit éduit -  coût réduit Limites d'utilisation : -  encombreme encombrement nt en longueur -  sensibilité aux défauts d'alignement -  capacité de charge inversement proportionnelle à la vitesse. 3.2.4. Calcul des coussinets

Le calcul de la longueur du coussinet fait intervenir les notions de pression diamétrale p et de produit  pV.

La pression diamétrale p, répartie uniformément sur la surface diamétrale d.L, est égale à la pression circonférentielle p’ répartie uniformément sur une demi-périphérie.

 p  

F d   L

Avec

F : charge sur le paier (N) d: diamètre de l’arbre (mm) 

L : longueur du coussinet (mm) P : pression diamétrale (MPa ou N/mm²)

 Page 77

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

La valeur du produit pV permet de mesurer la capacité du matériau à supporter l’énergie engendrée

 par le frottement. En cas de dépassement, la température du palier augmente et la destruction est rapide.  pV= pression diamétrale (N/mm²) × vitesse vitesse circonférentielle (m/s)

 Page 78

   

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Exemple :

Un palier supporte une charge radiale F de 100 daN. L’arbre, tourne à une vitesse de rotation égale à 500 tr/min, est de diamètre égal à 40 mm.  

a)  Pour une longueur du coussinet cylindrique cylindrique de 50mm, quelle est la valeur du produit pV ?  b)  Si on impose un pV admissible de 2 Nm/mm².s, quelle doit être la longueur minimale (L mini) du coussinet ? 3.3.  Guidage en rotation par roulements 3.3.1.Avantage du roulement

Le guidage par palier lisse (coussinets) présente les inconvénients suivants : Usure, échauffement,  perte de puissance puissance par frottemen frottement.t. Pour éviter ces inconvénients, une solution consiste à interposer des éléments roulants r oulants entre les  pièces mobiles mobiles (arbre et alésage alésage)) 3.3.2.Constitution d’un roulement   1 : Bague extérieure, extérieure, liée à l’alésage (logement du

roulement) 1

2 : Bague intérieure, intérieure, liée à l’arbre  3 : Cage, assure le maintien des

2

éléments roulants

4 : Eléments roulants, situés entre les deux bagues :

3 4

Remarques : - La fabrication en grande série permet des prix de revient intéressants. - Le roulement constitue un atout qui peut être facilement changé en cas d’usure . - La valeur du jeu fonctionnel est garantie par le fabricant. 3.3.3.Différents types de roulements

Les roulements peuvent être classés suivant différents critères : * en fonction de la forme de l’élément roulant :

Billes, Rouleaux, Aiguilles.

* en fonction du mouvement relatif possible entre les bagues : Aucun (roulements rigides) ; Rotulage (roulements à rotule).

 Page 79

   

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

* en fonction de la direction de la charge principale supportée : radiale ; radiale r adiale et axiale ; Axiale seule.

Roulements à bagues non séparables usuels :

3.3.4.Désignation normalisée :

Exemple : roulement 30 BC 02 : Roulement rigide à billes Ø30 série 02. 30 : Diamètre de l’arbre supportant le roulement.  

BC : Type du roulement. 02 : Série qui permet de déterminer le diamètre extérieur et la largeur 3.3.5. Critères de choix

Le roulement est choisi en fonction de plusieurs critères : Vitesse de rotation ; Direction et intensité des efforts.

Char e Radiale 

Ch Char ar e Ax Axia iale le  

Char e Combinée 

 Page 80

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

-  Vitesse élevée :

Roulements à billes, à rouleaux cylindriques, à aiguilles.

-  Effort radial :

Faible ou moyen : Roulements à billes Important : Roulements à rouleaux ou à aiguilles

-  Effort axial

:

Faible : Roulements rigide à billes

Moyen : Roulements à billes à contact oblique Important : Roulements à rouleaux coniques Très important : Roulements + Butée Le choix du type de roulement résulte encore d’autres critères comme : la rigidité, le montage, le silence, la possibilité de déplacement axiale, etc 3.3.6.  Cotation des portées de roulement :

Les

principales

dimensions

du

roulement sont : les diamètres de la  bague intérieure ϕ d et de

la bague

extérieure ϕ D, sa largeur B et le

rayon du congé r. (voir annexes pages 50-56 Mais seul le diamètre des portées de l’arbre  d et de l’alésage  D sont à coter.

 Page 81

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

3.3.7.Comparaison des principaux roulements :

 Page 82

  

Technologie de construction 1 3.3.8.Arrêts des bagues :

a-  Entre l’arbre et la bague

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

 b- Entre l’alésage et la bague

 Page 83

  

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

c- Combinaisons usuelles en entre tre les arrêts

 Page 84

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

3.4.  Règles de montage des roulements :  Règle n°1 :

- La bague du roulement qui tourne par rapport à la direction de la charge doit être ajustée avec serrage  Règle n°2 :

- La bague du roulement qui est fixe par rapport à la l a direction de la charge doit être ajustée glissante 3.4.1.Montage des roulements à billes a contact radial :

1er  cas : Arbre TOURNANT par rapport à la charge

7

6 k

H 0 3 4 1 ϕ

ϕ

Ajustement Serré Ajustement Avec jeu  

Ajustements :

- Les bagues bagues intérieures tournantes sont montées SERREES  : Tolérance de l’arbre : k6 - Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’alésage : H7    Arrêts

axiaux des bagues :

- Les bagues intérieures sont arrêtées en translation par quatre obstacles:1, 2, 3, 4  - Les bagues extérieures sont arrêtées en translation par deux obstacles : 5 et 6  

 Page 85

   

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

2nd cas : Alésage(moyeu) TOURNANT par rapport à la charge

7

   6   g  

M 0

   3    1    ϕ

4 ϕ

Ajustement Avec jeu Ajustement Serré

 

Ajustements :

- Les bagues intérieures fixes sont montées GLISSANTES  :T  :Tolérance de l’arbre : g6   - Les bagues extérieures tournantes sont montées SERREES :;Tolérance de l’alésage : M7    Arrêts

axiaux des bagues :

- Les bagues intérieures sont arrêtées en translation par deux obstacles :1 et 2  - Les bagues extérieures sont arrêtées en translation par quatre obstacles : 3, 4, 5, 6   3.4.2.Montage des roulements a rouleaux coniques :

1er  cas : Arbre TOURNANT par rapport à la charge : Montage en « X »

   6   m  

   7    H    0    4      ϕ

   3    1    ϕ

Ajustement Serré

Ajustement Avec jeu

 Page 86

 

Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Montage appelé en « X » car les perpendiculaires aux chemins de roulement r oulement (directions des charges) dessinent un « X »   Les ajustements: - Les bagues intérieures tournantes sont montées SERREES  : Tolérance de l’arbre : m6   - Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’alésage : H7    

Les liaisons axiales des bagues: - Les bagues intérieures avec l’arbre : Obstacles 2 et 3  - Les bagues extérieures avec l’alésage  : Obstacles 1et 4 (Réglage axial du jeu du montage en 1ou 4). 

2ème cas : Arbre TOURNANT par rapport à la l a charge : Montage en « O »

   7    H

   6

   0    4      ϕ

  m

     3    1    ϕ

Ajustement Serré Ajustement Avec jeu Montage appelé en « O » car les perpendiculaires aux chemins de roulement r oulement (directions des charges) dessinent un «O ».  

Les ajustements: - Les bagues intérieures tournantes sont montées SERREES  : Tolérance de l’arbre : m6   - Les bagues extérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’alésage : H7  

 

Les liaisons axiales des bagues: - Les bagues intérieures avec l’arbre : Obstacles 1 et 2 (Réglage axial du jeu du montage en 2)   - Les bagues extérieures avec l’alésage : Obstacles 3et 4 

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Technologie de construction 1

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

3ème cas : Alésage (moyeu) TOURNANT par rapport à la charge : Montage en « O »

   7    P

   6    f 

   0    4      ϕ

   3    1    ϕ

Ajustement Serré

Ajustement Avec jeu

Montage appelé en « O » car les perpendiculaires aux chemins de roulement r oulement (directions des charges)

dessinent un « O ».  

Ajustements : - Les bagues intérieures fixes sont montées GLISSANTES : Tolérance de l’arbre : f6   - Les bagues extérieures tournantes sont montées SERREES  : Tolérance de l’alésage : P7  

 

Liaisons axiales des bagues : - Les bagues intérieures avec l’arbre :Obstacles 4+ Réglage axial du jeu du montage en 1  - Les bagues extérieures avec l’alésage : Obstacles 2 et 3.  3.4.3.Montage des autres types de roulement :

- Pour les roulements à rouleaux cy cylindriques, lindriques, les roulements à deux rangées rangées de billes à contact oblique et les montages mixtes, on applique les mêmes règles de montage que pour les roulements à  billes à contact contact radial - Pour les roulements à une rang rangée ée de billes à contact oblique, on applique applique les mêmes règles de montage que pour les roulements à rouleaux coniques.

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3.5.  Applications d’évaluation :

Application N°1 : Touret à meuler

(Meule)

Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Echelle 1:2 L’arbre porte meule (2) est guidé en rotation par deux roulements roulements (3) et (4). Répondre aux questions questions

suivantes : a)  De quel type de roulement s’agit-il ?  b)  Est-ce un montage à arbre ou à alésage tournant ? c)  Quelles sont les bagues montées serrées (extérieures ou intérieures) ? d)  Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : e)  Les bagues extérieures sont-elles montées avec jeu ou avec serrage ? f)  Identifier les obstacles arrêtant ces bagues axialement axialement (A, B, C, D, E, F, G, H) : g)  Donner la tolérance des portées des bagues intérieures situées sur l’arbre : h)  Donner la tolérance des portées des bagues extérieures situées sur l’alésage : i)  Coter les portées de roulement sur l’arbre (2) .  j)  Coter les portées de roulement sur les alésages (1) et (8).  Page 89

 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

Application N°2 : Roue de remorque r emorque ou caravane Echelle 3 :4

La jante d’une roue est fixée sur un ensemble moyeu/tambour de frein (2) . Cet ensemble est guidé

en rotation autour de la fusée de l’essieu (1) avec deux roulements (3) et (4)  : a)  De quel type de roulement s’agit-il ?  b)  Est-ce un montage à arbre ou à alésage tournant ? c)  Est-ce un montage direct en « X » ou indirect en « O » ? d)  Comment appelle-t-on l’écrou (6) ? e)  Quelle est la fonction de la rondelle (7) ? f)  Choisir une rondelle frein (7) entre les deux rondelles ci-contre et justifier : (A) ou (B) : g)  Les bagues intérieures sont montées serrées ou avec jeu ? h)  Donner la tolérance des portées des bagues intérieures s ituées sur l’arbre :  i)  Les bagues extérieures sont-elles montées serrées ou avec jeu ?  j)  Donner la tolérance des portées des bagues extérieures situées sur l’alésage : k)  Quel élément permet de régler axialement le jeu du montage des roulements ? tées de roulement sur la fusée de l’essieu (1)   l)  Coter les por tées m) Coter Coter les portées de roulement sur l’ensemble moyeu/tambour de frein (2). 

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

ANNXES Dimensionnement des roulements

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

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Chapitre 3: TECHNOLOGI TECHNOLOGIE E DES LIAISONS

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

Cha Ch apit itre re 4 : E TANCH TAN CH E I TE D ur uré ée : 1h 1h30 30 C ours ur s + 1h3 1h30 0 TD

( 1 Sé Séances nces cour courss 1 Sé Séance TD )  

Objj ect Ob ctii fs : Au terme de ce chapitre, l'étudiant doit connaître :  

Les types d’étanchiétés

 

Les représentations normalisées des joints

Pré requis :   Normes et représentation des dessins techniques, cotation, Tolerancement et Ajustement, Modélisation des liaisons mécaniques, technologie des liaisons.

E léments de contenu contenu 1.  Fonction d’étanchéité  2.  Type d’étanchéités  3.  Représentation des joints

E valua luatti on  

Formative au cours d’enseignement et des TD 

 

Sommative : Devoir surveillé et examen de fin d’année 

 Ma  M atér i els di dacti ques ues  

Tableau

 

Polycopies

 

Data show

 Page 98

   

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

LUBRI LU BRI F I CAT CAT I ON E T E T ANCHEI AN CHEI T E  

Bien qu’elle passe inaperçu, l’étanchéité a un rôle à ne pas

négliger.

Une des raisons de l’explosion dramatique de la navette spatiale Challenger est justement la défaillance d’un joint non compatible. 

1. 

Fonction étanchéité :

Soit deux solides S1 et S2 (voir schéma ci-contre) possédant des surfaces de contact communes, séparant deux milieux contenant des fluides distincts et/ou ayant des pressions différentes. Le dispositif d’étanchéité doit  :  Empécher

S1

les impuretés  du milieu extérieur

d’accéder aux surfaces à protéger.  Empécher

S2

le fluide de s’échapper vers

Pression p

le milieu

extérieur.

( Les flèches symbolisent ces deux types de fuites )

Milieu ext. ext. pression atmosphérique pa Zone à étancher 

 

2. 

Types d’étanchéité :

Selon la liaison (fixe ou mobile) entre les deux solides S1 et S2, on distingue les types d’étanchéités suivantes : Mouvement relatif S1/S2

Type d’étanchéité à réaliser 

Fixe (deux conduites)

Etanchéité STATIQUE

Mobile en Rotation (robinet)

Etanchéité DYNAMIQUE

Mobile en Translation (tige et corps du vérin)

Etanchéité DYNAMIQUE

2.1.  Etanchéité statique : 2.1.1.Par contact direct:

Etanchéité assurée uniquement par l’état des surfaces en contact entre S1 et S2, sans élément d’étanchéité supplémentaire (sans joint). Cette étanchéité peut être réalisée soit  :

- En rodant les surfaces de contact à lier l’une  sur l’autre afin d’obtenir des états des

surfaces parfaits.  Exemple : Raccord à joint cônique 

- En utilisant un produit de collage et d’étanchéité . (Cette solution est onereuse)

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Technologie de construction 1

Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

2.1.2.Indirecte : par interposition d’un joint contact direct  :

Etanchéité réalisée en interposant entre les deux surfaces à étancher un joint de commerce. Il  peut s’agir   ::

- 

D’un JOINT PLAT :

 Exemple : Vis de vidange

- 

D’un JOINT TORIQUE :

2.2.  E ta tanché nchéii té D yna ynam mi que : Les technologies mises en œuvre dépendent des mouvements relatifs entre les deux

pièces.

2.2.1. Cas d’une translation :

Dans ce cas, on utilise des joints toriques ou de section sensiblement carrée : - Joint torique à section circulaire : - Joint quadrilobes (section « carrée ») : 2.2.2.Cas d’une rotation :

Exemple

- On peut utiliser un joint torique lorsque la vitesse de rotation reste faible. - Lorsque la vitesse de rotation est importante, on utilise un joint à lèvre :

Lèvr   

Joint à lèvre à contact radial 

Joint à lèvre à frottement axial (Joint V. RING) R ING) :  Page 100

 

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

 

3. Représentation des joints : Dans tous les cas , le contour exact du joint est représenté

 par un rectangle rectangle. La croix centrale, peut être complétée par une flèche indiquant l’étanchéité principale assurée : 3.1  Joint à contact radial :

Se sont des joints pour étanchéité dynamique, rotation seulement.(huile seulement.(huiless et les graisses).

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

3.2  Joint torique:

Très utilisé, il convient particulièrement aux application statiques et à certains applications dynamiquess (vitesse reduite et pre dynamique pression ssion modérée). Il est est economique, lég léger, er, peu enco encombrant mbrant et facile à monter .

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

3.3  Joint à frottement axial (V. RING) :

Ce joint est entièrement en élastomère. Sa lèvre de forme conique s’ appuie sur une surface  perpendiculaire à l’arbre et agit comme un déflecteur centrifuge qui éjecte la poussière, boues,.  Il supporte de plus grandes vitesses de rotation que le joint à lèvre radiale mais il est moins efficace.

 Page 103

 

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

 

4.

Applications d’évaluation :

Application N°1 : Montage de roulement et étanchéité

On se propose de transformer la liaison pivot entre (3) et (10) en plaçant un roulement à une rangé de billes à contact radial. Compléter le dessin de cette liaison en assurant l’étanchéité et en indiquant les ajustements nécessaires. Se référer à l’annexe de ce c e chapitre pour les composants technique.  

Application N°2 :

Dimensionnement, Dimensionnement, montage de roulement, et étanchéité.

Le dessin ci-dessous représente à l’échelle 1:1 une partie de moto-reducteur d’un malaxeur dont l’arbre (49) est guidé en rotation par deux roulements à bille bill e type BC par rapport au

carter (51) et au couvercle (50) . (Roulements : (45) : 20 BC 10 et (46) :30 BC 10. 1)  Compléter le montage de roulements. (On utilise un circlips comme obstacle à droite de la bague extérieure de roulement (46) Rque : prévoir deux obstacles pour la bague extérieure de ce roulement. 2)  Réaliser la liaison encastrement entre l’arbre ( 49) et le pignon (47). L’arrêt en rotation sera assuré par une clavette parallèle.   3)  Prévoir un joint à lèvre entre le couvercle (50) et l’arbre (49).   4   Rem lir le table tableau au des des a ustem ustement ent ssuivan uivantt : Plac Placer er ce cess a ustements ustements sur le dessin. dessin. Pièces

46/49

46/50

45/51

45/49

47/49

Ajustements  Page 104

 

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

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Chapitre 4: Lubrification et Etanchéité

BIBLIOGRAPHIE

- Guide des sciences et technologies industrielles –  Jean  Jean LOUIS_FANCHON

- Guide pratique des sciences et technologies industrielles - Jean LOUIS_FANCHON

- Mémotech, sciences de l’ingénieur 2 ème édition- D.BAUER

- Mémotech plus conception et dessin édition CASTEILA –  C.BARLIER  C.BARLIER et

R.BOURGEOIS

- Manuel de technologie mécanique de GUILLAUME SABATIER

et FRANÇOIS RAGUSA

- http://laparrej.free.fr/index.htm http://laparrej.free.fr/index.htm   _ Jerôme laparre

 Page 106