Construction%20des%20Liaisons

1
Construction des Liaisons
2
PREAMBULE
Un mécanisme est un ensemble de pièces reliées
les unes aux autres par des liaisons cinématiques
et ceci dans le but de réaliser une fonction
déterminée.
Construction des liaisons 1
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3
RAPPELS
Les pièces possèdent dans lespace 6 degrés de
liberté

• 3 Translations

Tx Ty Tz

• 3 Rotations

Rx Ry Rz
Construction des liaisons 2
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4
Quest-ce quétablir une liaison ?
Etablir une liaison entre 2 pièces, cest
supprimer entre ces pièces un certain nombre de
degrés de liberté pour ne laisser que ceux
nécessaires au fonctionnement souhaité.
Construction des liaisons 3
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5
Caractérisation dune liaison

• Une liaison entre deux pièces dun mécanisme
  présente 5 caractères
• le nombre de degrés de liberté,
• la permanence de la liaison,
• la déformabilité de la liaison,
• la transmission dune action
• lexistence ou non dorganes associés à la
  réalisation de la liaison.

LIAISON
Complète
Partielle
Directe
Indirecte
Adhérence
Obstacle
Rigide
Elastique
Permanente
Démontable
Construction des liaisons 4
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6
Liaison complète ou partielle
Liaison complète
Liaison partielle
Construction des liaisons 5
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7
Liaison permanente ou démontable
Liaison permanente
Liaison démontable
Construction des liaisons 6
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8
Liaison élastique ou rigide
Liaison élastique
Liaison rigide
Construction des liaisons 7
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9
Liaison par adhérence ou par obstacle
Liaison par adhérence
Liaison par obstacle
Construction des liaisons 7
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10
Liaison directe ou indirecte
Liaison directe
Liaison indirecte
Construction des liaisons 8
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11
Exercice dapplication Batteur mélangeur
Construction des liaisons 9
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12
Exercice dapplication Batteur mélangeur
1ère liaison entre la poulie 17 et larbre 7
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

A cause des pièces 18, 19 et 26
Pas de variation de position possible
Pas de Mvts possibles
Grâce à la vis 19
2ème liaison coussinet 47 et le corps 9
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

Pas de Mvts possibles
A cause de lajustement H7m6
Pas de pièces entre 47 et 9
Pas de variation de position possible
Construction des liaisons 10
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13
Exercice dapplication Batteur mélangeur
3ème liaison pied 43 et la traverse 50
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

A cause du cordon de soudure
Aucune pièce entre 43 et 50
Pas de variation de position possible
Pas de Mvts possibles
4ème liaison plaque 48 et la traverse 50
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

Pas de Mvts possibles
Pas de variation de position possible
A cause des rivets 49
A cause des rivets 49
Construction des liaisons 11
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14
Exercice dapplication Batteur mélangeur
5ème liaison Poulie 17 et le carter 9
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

A cause des pièces 12, et 14
Pas de variation de position possible
Rotation possible autour de laxe y.
A cause des roulements 12 et 14
6ème liaison Axe 46 et le coussinet 47
Complète Permanente Elastique Directe
Partielle Démontable Rigide Indirecte

Aucune pièce entre 46 et 47
Rotation possible autour de laxe z
A cause de lajustement glissant H7g6
Pas de variation de position possible
Construction des liaisons 12
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15
Liaisons les plus fréquentes

• liaison encastrement

• liaison pivot

• liaison glissière

Construction des liaisons 13
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16
Liaison Encastrement Préambule
Une liaison encastrement interdit tous les degrés
de liberté
Analyse fonctionnelle dune liaison encastrement
Liaison encastrement 14
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17
Mettre en position M.i.p.
Il existe 3 principaux types de mise en position

Surface plane prépondérante
Surface cylindrique prépondérante
Liaison encastrement 15
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18
Maintenir en position M.a.p.
Les maintiens en position se scindent en 2
familles
M.A.P. Indémontables
Liaison encastrement 16
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19
Maintenir en position M.a.p.
Les maintiens en position se scindent en 2
familles
M.A.P. Démontables
Liaison encastrement 17
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20
Exemples
Exemple de solution constructive sur le Scooter
Mise en position
Maintien en position
Liaison encastrement 18
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21
Exemples
Exemple de solution constructive
Motoréducteur Liaison moteur/bâti
Mise en position
Maintien en position
Liaison encastrement 19
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22
Exemples
Exemple de solution constructive
Motoréducteur Liaison pignon/arbre moteur
Mise en position
Maintien en position
Liaison encastrement 20
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23
Exemples
Exemple de solution constructive
Motoréducteur Liaison 2 flasques du bâti
Mise en position
Maintien en position
Liaison encastrement 21
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24
Remarques 1
? Un assemblage par vissage NE REALISE PAS de
mise en position.
? Le maintien en position de la liaison
encastrement se fait soit

• Par adhérence

• Par obstacle

Liaison encastrement 22
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25
Remarques 2
On parle parfois de mise en position radiale et
mise en position axiale. Prenons un exemple pour
mieux comprendre de quoi il sagit
Liaison encastrement 23
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26
Liaisons les plus fréquentes

• liaison encastrement

• liaison pivot

• liaison glissière

Construction des liaisons 13
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27
Liaison Pivot Préambule
Une liaison pivot nautorise quun degré de
liberté 1 Rotation
Analyse fonctionnelle dune liaison pivot (Cdcf)
Liaison pivot 24
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28
Typologie des solutions
Il existe 4 principaux types de réalisation pour
le guidage en rotation
4
Liaison pivot 25
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29
Critères de choix des solutions
Le critère de choix dune solution se fait en
fonction des conditions de fonctionnement
? précision du guidage,
? vitesse de rotation,
? efforts admissibles par la liaison.
Type de guidage en rotation Contraintes Contraintes Contraintes
Type de guidage en rotation Précision Vitesse Efforts à transmettre
Contact direct ? ? ? ?
Interposition de bagues
Interposition déléments roulants
Interposition dun film dhuile
Liaison pivot 26
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30
Contact direct
Le guidage en rotation est obtenu par contact
direct des surfaces cylindriques arbre/logement.
Des arrêts suppriment les degrés de liberté en
translation (anneau élastique épaulement).
Liaison pivot 27
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31
Typologie des solutions
Il existe 4 principaux types de réalisation pour
le guidage en rotation
Par contact direct
Par interposition dun film dhuile
4
Par interposition de bagues
Par interposition déléments roulants
Liaison pivot 25
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32
Interposition de bagues
Le guidage en rotation est assuré par des bagues
de frottements sur lesquelles se reportent
lusure.
Des arrêts suppriment les degrés de liberté en
translation.
Liaison pivot 28
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33
Montage des bagues
Règle de montage
Le coussinet est monté serré dans l'alésage
(logement) et glissant sur l'arbre.
Remarque Lorsque l'effort à transmettre n'est
par purement radial, il est conseillé d'utiliser
une bague à collerette.
Liaison pivot 29
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34
Exemples de bagues
Economiques, les bagues sont de formes
tubulaires, avec ou sans collerette et
construites à partir de matériaux présentant de
bonnes qualités frottantes (bronze, étain,
téflon, ). Utilisées à sec ou lubrifiées.
Liaison pivot 30
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35
Typologie des solutions
Il existe 4 principaux types de réalisation pour
le guidage en rotation
Par contact direct
Par interposition dun film dhuile
4
Par interposition de bagues
Par interposition déléments roulants
Liaison pivot 25
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36
Interposition déléments roulants
Très rapidement et en particulier chez les
Assyriens et les Égyptiens, les hommes eurent
recours à des éléments roulants afin de remplacer
les traîneaux dans le transport de lourdes
charges
Mais ce n'est qu'au 15ème siècle que Léonard de
Vinci théorisa la géométrie des roulements. On
trouve beaucoup de descriptions détaillées de
systèmes de guidages par éléments roulants dans
ces écrits. Enfin, la publication des travaux de
Heinrich Hertz sur les déformations des corps en
contact contribua beaucoup à améliorer les
performances des roulements
Liaison pivot 31
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37
Composition dun roulement
Tous les roulements sont composés de
1 Bague extérieure, liée à lalésage (logement
du roulement)
2 Bague intérieure, liée à larbre
3 Cage, assure le maintien des éléments
roulants
4 Eléments roulants, situés entre les deux
bagues qui peuvent être
Liaison pivot 32
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38
Charges supportées par un roulement
Les charges (efforts) supportées par les
roulements sont de 3 types
Liaison pivot 33
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39
Classements des roulements
Les roulements sont classés en fonction des
charges quil peuvent supporter
Types de charges
Roulement à rouleaux cylindriques
Roulement à rouleaux coniques
Butée à rotule sur rouleaux
Roulement à aiguilles
Butée à billes
Butée à aiguilles
Roulement à billes
Liaison pivot 34
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40
Roulements à Billes
Liaison pivot 35
Retour au début
41
Roulements à Rouleaux
Liaison pivot 36
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42
Roulements à Aiguilles
Liaison pivot 37
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43
Typologie des solutions
Il existe 4 principaux types de réalisation pour
le guidage en rotation
Par contact direct
Par interposition dun film dhuile
4
Par interposition de bagues
Par interposition déléments roulants
Liaison pivot 25
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44
Interposition dun film dhuile
Le guidage en rotation obtenu grâce à
linterposition dun film dhuile se décompose en
2 familles
2
Liaison pivot 38
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45
Coussinets autolubrifiants
Les coussinets autolubrifiants sont obtenus à
partir de métal fritté (compression de poudre à
température élevée) à base de bronze, poreux
(porosités entre 15 et 35 en volume), avec
incorporation de lubrifiant dans les porosités.
Dans le cas de l'huile, la structure, comparable
à une éponge, restitue l'huile en fonctionnement
et l'absorbe à l'arrêt.
Huile contenue dans les porosités
Rotation ? Echauffement ? Lhuile sort des
porosités
Huile aspirée par capillarité
Liaison pivot 39
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46
Paliers hydrodynamiques
Les paliers lisses hydrodynamiques sont
constitués de coussinets comportant une rainure
permettant larrivée dun lubrifiant.
La vitesse tangentielle de l'arbre par rapport au
palier, à condition qu'elle soit suffisante, crée
une portance hydrodynamique comparable au ski
nautique ou à l'aquaplaning.
En permanence un film d'huile sépare les deux
surfaces respectives (régime hydrodynamique).
L'usure est alors pratiquement nulle et les
frottements fortement réduits.
Liaison pivot 40
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47
Interposition dun film dhuile
Le guidage en rotation obtenu grâce à
linterposition dun film dhuile se décompose en
2 familles
2
Liaison pivot 38
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48
Paliers hydrostatiques
Le principe de fonctionnement est différent de
celui des paliers hydrodynamiques, la pression
est fournie par une pompe qui envoie le fluide
sous pression dans quatre chambres.
Larbre est sustenté au centre du mécanisme par
la pression du fluide. La création du film
dhuile est produite par la mise en pression
autour de larbre à la façon dun hydroglisseur.
Liaison pivot 41
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49
Comparaison des solutions
Solution pour un guidage en rotation Avantages Limites dutilisation
Contact direct Coût peu élevé, Facile à réaliser, Efforts transmissibles modérés, Faible vitesse dutilisation.
Interposition de bagues Encombrement radial réduit, Report de lusure sur les bagues, Coût global réduit. Encombrement en longueur élevé, Capacité de charge inversement proportionnelle à la vitesse dutilisation, Sensible aux défauts dalignement.
Interposition déléments roulants Composant normalisé universel, Précision élevée, Supportent des efforts radiaux et axiaux. Encombrement radial important, Vitesse maximale possible pouvant parfois être une limite. Prix relativement élevé.
Interposition dun film dhuile Très grande précision, Frottements internes très réduits, Capacité en vitesse élevée. Etanchéité difficile, Supportent uniquement des charges radiales, Prix très élevé.
Liaison pivot 42
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50
Applications des solutions
Solution pour un guidage en rotation Applications
Contact direct Mécanique grossière (Brouette, Gond,)
Interposition de bagues Moteurs électriques pour outillage ou électroménager, Vilebrequin de moteurs dautomobile.
Interposition déléments roulants Roues dautomobile, Réducteurs, poulies, Pompes, moteurs électriques.
Interposition dun film dhuile Broche de machine outils (rectifieuse), Paliers à air (Fraise de dentiste), Broche à air pour appareil de métrologie.
Liaison pivot 43
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51
Liaisons les plus fréquentes

• liaison encastrement

• liaison pivot

• liaison glissière

Construction des liaisons 13
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52
Liaison Glissière Préambule
Une liaison glissière nautorise quun degré de
liberté 1 Translation
Analyse fonctionnelle dune liaison glissière
(Cdcf)
Liaison glissière 44
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53
Typologie des solutions
Il existe 3 principaux types de réalisation pour
le guidage en translation
3
Liaison glissière 45
Retour au début
54
Contact direct
Il existe 3 principaux types de réalisation de
contact direct
3
Liaison glissière 46
Retour au début
55
Guidage Prismatique
Les surfaces de contact planes sont
prépondérantes. La géométrie des surfaces de
contact nest pas forcément rectangulaire. Elle
peut prendre plusieurs formes.
Queue daronde
Rainure en Té
Les frottements peuvent être diminués par
linterposition déléments anti-friction (bandes
de PTFE, bronze, polyamide ou Nylon) qui peuvent
être collés sur lune des surfaces en
frottement. Polytétrafluoroéthylène
Liaison glissière 47
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56
Contact direct
Il existe 3 principaux types de réalisation de
contact direct
3
Liaison glissière 46
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57
Guidage par arbre coulissant
La liaison glissière est réalisée par association
dun contact cylindrique et dun arrêt en
rotation.
Larrêt en rotation peut être réalisé à laide

• dune clavette (figure 1)

• ou de cannelures (figure 2).

Liaison glissière 48
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58
Contact direct
Il existe 3 principaux types de réalisation de
contact direct
3
Liaison glissière 46
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59
Guidage Liaisons Multiples
La combinaison de certaines liaisons peut aboutir
à la réalisation dune liaison glissière.
Exemple  Deux liaisons pivot glissant en
parallèle nautorisent quune translation.
Guidage sur colonnes.
Liaison glissière 49
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60
Typologie des solutions
Il existe 3 principaux types de réalisation pour
le guidage en translation
3
Liaison glissière 45
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61
Interposition déléments roulants
Il existe une grande variété déléments roulants
standards permettant de réaliser une liaison
glissière (voir figures suivantes).
Liaison glissière 50
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62
Interposition déléments roulants
Le coût de ces éléments limite leur utilisation
aux cas pour lesquels le frottement doit être
réduit et les efforts importants. Ces éléments
admettent des vitesses importantes, un bon
rendement et une grande précision. Ces solutions
augmentent la précision de guidage et la
rigidité, mais sont de réalisation plus délicate
et donc plus coûteuse.
Liaison glissière 51
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63
Typologie des solutions
Il existe 3 principaux types de réalisation pour
le guidage en translation
3
Liaison glissière 45
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64
Interposition dun film dair et dhuile
La sustentation par injection de fluide (air ou
huile) évite le contact entre le coulisseau et la
glissière. Ce type de guidage permet dobtenir
des propriétés antifriction et de guidage de très
haut niveau. Ces solutions sont très coûteuses à
fabriquer et à exploiter. Elles sont donc
réservées, en général, aux appareils de haute
précision (machines à contrôler par exemple).
Liaison glissière 52
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