Les cas les plus fréquents de transformations de mouvement rencontrés en construction mécanique sont les suivants :
1. transformation du mouvement circulaire continue en :
-mouvement rectiligne continu : réalisation par un système vis-écrou, roue dentée, et crémaillère ou vis sans fin et crémaillère
-mouvement rectiligne alternatif : réalisation par système bielle-manivelle par came ou excentrique
2. Transformation du mouvement rectiligne alternatif en mouvement circulaire continu : réalisation par système bielle-manivelle (machines motrices a piston )
1. système vis-écrou Le dispositif permettant de transformer un mouvement circulaire continu en un mouvement rectiligne continu par glissement de surfaces hélicoïdales en contact
Proportionnalité des déplacements, irréversibilité du système si tg α< f
Le fonctionnement du système est assuré en condamnant une rotation et une translation, les liaisons pouvant être réalisées sur l’une quelconque des pièces :
-écrou fixe ou vis fixe
-vis en rotation et écrou en translation
-écrou en rotation et vis en translation
Entre le couple C à l’organe mobile en rotation et l’effort f s’opposant au déplacement , on a la relation C=F.r.tg(α+ φ)
Rendement usure
Par suite des pertes par frottements importantes, le rendement du système vis-écrou est faible .Il croit avec l’angle de l’hélice :il ne peut dépasser 0,45pour un système irréversible.
L’usure des surfaces est limitée par la lubrification et par une faible pression de contact entre filets de la vis et de l’écrou, obtenu en utilisant un nombre important de filets en prise (10à12maximum)
Vis (ou écrou) a deux filetages à pas contraires.
La translation par tour est égale a la somme des pas : réalisation d’un déplacement par tour important, la condition d’irréversibilité restant assurée.
Systèmes à vis différentielles
Leur fonctionnement est caractérisé par une double translation dont la résultante correspond au déplacement réel de l’organe mobile vis ou écrou.
Pour un tour, ce déplacement est égal à la différence ou à la somme des pas suivant le sens des filetages et l’agencement du système
Réalisations :
1. vis à deux filetages de même sens ,un écrou fixe et un écrou mobile .
2. écrou à deux taraudages
3. écrou fixe ; une vis et un écrou mobile
4. vis mobile en rotation et un écrou mobile en rotation et en translation. Dans le même temps , l’angle de rotation de la vis doit être différent de l’angle de rotation de l’écrou .Commande simultanée par engrenages
Ces systèmes sont surtout utilisés pour obtenir de très faibles déplacements (réglages des appareils de précision)ou des efforts très importants exemple vérin à vis différentielles .
Systèmes vis écrou à rotation
Le rendement du système vis-écrou peut être considérablement amélioré en remplissant le glissement entre surfaces hélicoïdales par le roulement :
-de billes dans des rainures pratiquées sur la vis et à l’intérieur de l’écrou .A noter le profil ogival des rainures ,le conduit de retour des billes et le chemin à l’intérieur du couvercle .
-de rouleaux satellites filetés, interposés entre vis et écrou ou douille .Les filets sont triangulaires à flancs légèrement courbés.
Les filetages de l’écrou et des satellites présentent même largeur de profil et même inclinaison. La rotation d’un satellite autour de son axe lui communique une translation 1(il faut imaginer le guidage en translation de l’axe x ‘ x .La rotation autour de l’axe y’ y de l’axe x’ x lui communique une translation 2 égale et de sens contraire : un satellite ne présente aucun mouvement de translation .Par suite la rotation de la vis s’accompagne d’un mouvement de translation ,la double étant supposée fixe .
Le nombre des filets de la vis de la douille et des satellites (au nombre de 4à n8) sont tous différents.
2. cames
Une came est une pièce solidaire d’un arbre tournant et qui agit par son contour, directement ou par l’intermédiaire d’un levier articulé , sur l’extrémité d’une tige guidée à laquelle elle communique un mouvement de translation
espaces e=f(t) pour une période correspondant à un tour ;le profil de la came (forme du La loi du mouvement qui doit être communique à la tige est représentée par la courbe des contour ) est déduit de cette courbe et portant sur chacun des rayons l’ordonnée correspondante relevée sur le tracé.
Contact figure-came
Il est assuré :
-par l’action sur la tige d’un ressort s’opposant aux effets de l’inertie et aux forces de frottement sur les guides dans la période rétrograde
-ou par le double contact de la came avec la tige : came de rainure à cadre ou came à deux galets.
Le frottement important entre les deux organes conduit à utiliser un galet qui roule sur la came .Dans ce cas , le profil de la came est obtenu à partir du profil théorique ,déterminé comme ci-dessus en tenant compte de la présence du galet.
L’usure des surfaces de contact est réduite par l’utilisation de matériaux de grande dureté (acier cémenté ou nitruré.
La partie active de la came peut être rapportée.
Liaison avec l’arbre :
-arbre et came forment une pièce unique : arbre à came .réalisations possibles de plusieurs cames sur un même arbre
-fixation par liaison complète
Principaux types
Came disque, came à rainure came à cadre, came en cloche.
Came de serrage
Un effort de serrage peut être obtenu par action d’une came sur une pièce directement ou par l’intermédiaire d’un organe mobile (poussoir, taquet,…) :un système de transformation de mouvement à faible course est ainsi réalisé et utilisé pour le blocage rapide. La forme de la surface active doit permettre le coincement qui assure la stabilité du blocage.