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RÉSUMÉ
Cet article, le premier d’une série de 3, est consacré à l’étude des principes et des concepts de bases qui permettent de conduire les calculs de dimensionnement d’un amplificateur mécanique passif. Il décrit en détail l’établissement de l’équation de liaison, du gain en vitesse et du gain en effort qui constitue en quelque sorte la réponse stationnaire. Si l’étude est générale elle est appliquée en parallèle et en détail à un exemple fondamental. Ces éléments de base étant établis deux chapitres importants sont consacrés l’un à la réponse dynamique et à la stabilité du système l’autre au traitement du frottement dans les articulations.
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Jean-Pierre BROSSARD : Professeur de mécanique - Institut national de sciences appliquées, Lyon, France
INTRODUCTION
Les multiplicateurs d'actions mécaniques ou amplificateurs passifs sont des mécanismes destinés à obtenir des actions mécaniques importantes à partir d'actions mécaniques facilement disponibles, en général humaines. Ils permettent d'amplifier les forces ou les couples. Leur usage est universel et leur histoire se confond avec celle de l'humanité.
Notons qu'il ne faut pas confondre les multiplicateurs d'effort avec de véritables amplificateurs mécaniques actifs qui sont des servomécanismes. Ces derniers ont donné lieu aux servofreins mécaniques largement utilisés dans l'industrie automobile avant la Seconde Guerre mondiale (Hallot, Renault, Hispano-Suiza). Dans les servomécanismes, il y a apport extérieur d'énergie et l'on distingue la partie commande de la partie actionnement, l'effort humain se limitant pratiquement à la commande. Dans tout ce qui suit il ne sera question que de mécanismes multiplicateurs ou amplificateurs passifs.
Cet article est le premier d'une série de trois articles. Nous passerons en revue un certain nombre d'exemples familiers puis nous étudierons en détail un amplificateur type en dégageant les principes fondamentaux comme le gain en effort ou le gain en vitesse.
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Étude détaillée de quelques amplificateursArticle inclus dans l'offre
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6. Perte de gain par déformation des solides du mécanisme
Le gain peut être fortement diminué du fait de la déformation des barres. Le modèle de la figure 29 permet de comprendre le phénomène.
On constate deux choses :
-
la force exercée sur la butée dépend de la raideur en compression des barres. En particulier pour α = 0, le gain sera très loin de l'infini ;
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le système est maintenant en théorie un système à trois degrés de liberté. On s'éloigne du schéma entrée sortie.
Cet exemple nous a permis de mettre en évidence les problèmes qui se posent lors de la réalisation d'un amplificateur mécaniques.
En conclusion de cet article nous pouvons affirmer que nous avons établi les concepts de base des amplificateurs mécaniques passifs après avoir passé en revue plusieurs applications significatives. Un exemple détaillé sert de support pour établir ces concepts fondamentaux : équation de liaison, gain en déplacement, gain en vitesse, gain en effort. En particulier, il est mis en évidence ce résultat fondamental : « tout gain en effort est perdu en déplacement », ce que l'on peut qualifier de loi d'airain des amplificateurs mécaniques passifs. Le problème central des positions d'équilibre et de leur stabilité est abordé concrètement. La prise en compte du frottement est faite par l'intermédiaire du rendement global. Nous allons maintenant dans un deuxième article [AF 1 674] dégager des règles qui permettent d'orienter la conception.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BROSSARD (J.P) - Dynamique du véhicule. - PPUR (2006).
-
(2) - BRICARD (R.) - Cinématique théorique. Cinématique appliquée. - Gauthier Villars (1927).
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(3) - PAUL (B.) - Kinematics and dynamics of planar machinery. - Prentice-Hall (1979).
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(4) - ARTOBOLESKI (I.) - Les mécanismes dans la technique moderne. - MIR (1975).
-
(5) - ARTOBOLESKI (I.) - Théorie des mécanismes et des machines. - MIR (1977).
-
(6) - REULEAUX (F.) - Cinématique. - Savy (1977).
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(7) - MABIE...
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