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Liaison hélicoïdale, ou vis-écrou Six composantes d'actions mécaniques sont présentes dans le torseur d'actions mécaniques, mais deux d'entre-elles sont liées: la rotation et la translation suivant l'axe de la liaison. (cette liaison ne possède donc qu'un seul degré de liberté véritable) Fondamental: Liaison hélicoïdale d'axe \(\vec x\), en \(A\) \(\left\{ \mathcal{F}_{1 \rightarrow 2} \right\} = \begin{array}{c} \\ \\ \\ \end{array}_A \left\{ \begin{array}{cc} X & L \\ Y & M \\ Z & N \end{array} \right\}_{(\vec x, \vec y, \vec z)}\) avec \(L = - p \cdot X\) si le pas \(p\) de l'hélice est à droite. Liaison hélicoïdale Exemple: Dans la vie courante Entre une vis et un écrou.
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cos β La relation devient alors: LEV = −X EV ( i − ϕ ') 4. Rendement de la liaison 4. 1. Définitions 4. 1. Puissance d'une action mécanique Soit un solide S en mouvement par rapport au bâti 0. Notons VS/0 = ΩS/0 VP, S/0 le torseur cinématique de S P dans son mouvement par rapport à 0. S est soumis à une action mécanique dont le torseur est noté Fext/S = R M P. P La puissance de l'action mécanique exercée sur S dans son mouvement par rapport à 0 est égale à, S/0 +M P. ΩS/0. Remarque: cette puissance est indépendante du point P d'évaluation des torseurs. 4. Cas de la puissance d'un effort axial Considérons un solide S en translation d'axe x par rapport au bâti 0. Notons VS/0 = 0 Vx le torseur cinématique de S dans son mouvement par rapport à 0. S est soumis à une action mécanique dont le torseur est noté Fext/S = R x 0. La puissance de l'action mécanique que l'extérieur exerce sur S est égale à P= ± R. V 4. 3. Cas de la puissance d'un moment Considérons un solide S en rotation d'axe x par rapport au bâti 0.
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Fonction « transformer un mouvement » Il s'agit de transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation ou inversement. Cette fonction est caractérisée par: la précision du déplacement, la stabilité du positionnement. Ces facteurs sont liés: au jeu de liaison, à la précision géométrique et dimensionnelle des éléments, à la rigidité des composants 2. 2. Fonction « transmettre des efforts » Cette fonction dépend des caractéristiques mécaniques des matériaux et de la morphologie des pièces. L'étude du comportement de la liaison doit prendre en compte: la résistance mécanique des filets et du le frottement, noyau de la vis, l'usure, les déformations, la résistance à la fatigue, les pressions de contact, la corrosion. 2. 3. Fonction « Limiter les pertes » Cette fonction est relative à la perte d'énergie dans la liaison. Elle est dépend notamment du coefficient de frottement et à la précision géométrique et dimensionnelle des éléments. 3. Effort réel dans la liaison par frottement Considérons une liaison hélicoïdale assurée par un écrou et une vis frottant l'un sur l'autre, le profil est carré.
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Pour cela nous avons opté pour 2 prises femelles cruciforme de chaque côté du perçage, ce qui est beaucoup plus économique niveau matière, et plus stable dans un montage. Liaisons hélicoïdales (à gauche la pièce finale) La liaison rotule: La liaison rotule faisait partie des liaisons existantes en Lego® mais sous forme inadaptée à la modélisation de mécanisme. En effet il existe des sortes de rotule chez certains modèles de Lego® comme les Bionicles pour ne citer qu'une gamme de produit, mais celles-ci n'offrent pas un mouvement efficace ou une adaptabilité optimale. Pour la création de cette liaison, notre idée fut de créer une sphère et un socle emboîtés l'une dans l'autre. Nous savions que l'imprimante 3D permettait l'impression d'une pièce dans une autre, nous en avons donc profité. Pour l'adaptabilité de cette pièce nous avons choisis des embouts cruciformes mâles pour la sphère et le socle. Nous avions trouvé les dimensions Lego® des pièces cruciformes mâles sur internet, nous les avons donc reportées sur Solidworks.
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Notons: p = pas en mm/tr, i = angle d'hélice calculé sur le p rayon moyen: tan i = 2π f = tan φ = coefficient de frottement entre l'écrou et la vis. S = surface de contact entre l'écrou et la vis. O = point de l'axe de la liaison hélicoïdale. p i 2. π Dans le cas d'une liaison parfaite, nous avons vu que la relation entre l'effort axial exercé par l'écrou sur la p vis et le moment autour de l'axe de la liaison est L EV = ± X EV. 2. π Dans le cas d'une liaison réelle avec frottement, la relation n'est pas la même. Il faut distinguer deux cas: 3. 1. Moment moteur, effort axial récepteur Considérons le cas ou l'écrou est moteur en rotation, la vis étant immobile par rapport au bâti. Ω x E /V i x1 r m oy y1 V M, V /E M H y V φ d FE /V d FE /V p La vis est ici immobile par rapport au bâti. Notons Ω E/V x Ω E/V x le torseur cinématique de l'écrou 2π O dans son mouvement par rapport à la vis. Au point M, centre d'une surface dS, l'écrou exerce un effort dFE / V =-pdSx1 +fpdSy1. Le torseur de l'action mécanique de l'écrou sur la vis est ∫ dFE/V ∫ OM ∧ dFE/V .
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Définition Hélicoïdale d'axe (A, \vec{x}) et de pas p Famille Liaison à axe Caractéristiques géométriques Dans l'espace 1, il existe la droite (A_{1}, \vec{x}_{1}) et une hélice. Dans l'espace 2, il existe la droite (A_{2}, \vec{x}_{2}) et une hélice identique. Les deux hélices restent confondues. Torseur cinématique \overrightarrow{V}_{2/1} =\begin{matrix}\\ \\ A\end{matrix}\begin{cases} \omega_{x21}\vec{x} \\ v_{xA21}\vec{x} \end{cases} avec v_{xA21}=±p \omega_{x21} Torseur des actions mécaniques \overrightarrow{M}_{1→2} =\begin{cases} \overrightarrow{R}_{1→2} \\ \overrightarrow{M}_{1→2}(A) \end{cases} avec \overrightarrow{M}_{1→2}(A). \vec{x}=∓p \overrightarrow{R}_{1→2}. \vec{x}
Liaison hélicoïdale Mécanique - Liaisons Cours - Réf:27023 - MàJ:05-09-2009 ^ Dénomination et propriétés Liaison Hélicoïdale d'axe (Ai, ui) Famille liaison à axe Propriétés et contraintes géométriques Sur l'ensemble i: existence de la droite (Ai, ui) et d'une hélice. Sur l'ensemble k: existence de la droite (Ak, uk) et d'une hélice identique. Les deux hélices restent confondues. Propriétés cinématiques 1 degré de liberté La rotation possible de i par rapport à k autour de l'axe (A, u) La translation possible de i par rapport à k de direction u. Ces deux mouvements sont liés par une relation de dépendance ^ Forme du torseur cinématique associé Exemple Le nombre p est appelé pas de l'hélicoïdale Son unité S. I. est le mètre par radian [m/rad] Ce nombre est positif pour une hélice à droite. Ce nombre est négatif pour une hélice à gauche. des actions mécaniques transmissibles précédent, dans le cas d'une liaison parfaite
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En cours À suivre S01 E11 - Le bijou fatidique Arsène Lupin S01 E01 - Le Bouchon de cristal Arsène Lupin S04 E10 - De l'art ou du cochon… Chante! S04 E11 - Disgrâce Chante!
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