Réalisation d'un gain en effort important
Amplificateurs mécaniques passifs modernes - Conception

AF1674 v1 Article de référence

Réalisation d'un gain en effort important
Amplificateurs mécaniques passifs modernes - Conception

Auteur(s) : Jean-Pierre BROSSARD

Date de publication : 10 janv. 2016 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Systèmes cinématiquement possibles

1.1 - Cames

Figure 1 - Modélisation d'une came
1.2 - Courbes roulantes
1.3 - Quadrilatère articulé

Figure 5 - Mécanisation de y = lnx

2 - Choix du mécanisme

2.1 - Existence d'un point mort

Figure 6 - Point mort
2.2 - Fermeture de la chaîne cinématique

Figure 7 - Porte avec gonds Figure 8 - Porte avec charnières Figure 9 - Système came-ressort Figure 10 - Came à cadre Figure 11 - Système Mercedes et Delage Figure 12 - Rupture du contact Figure 13 - Clôture par force Figure 14 - Ellipses roulantes Figure 15 - Contre-parallélogramme
2.3 - Possibilité de régler le jeu
2.4 - Puissance dissipée par les actions de liaison internes

Figure 17 - Rampe à billes
2.5 - Puissance dissipée par les actions de liaisons externes

Figure 19 - Liaison prismatique Figure 20 - Liaison rotoïde

3 - Liaisons pseudo-rotoïdes

3.1 - Liaison pseudo-rotoïde compliante

Figure 21 - Suspension à lames Figure 22 - Pendule Bull-clock Figure 23 - 4 barres équivalent Figure 24 - Joint à lames croisées Figure 25 - Joint cruciforme
3.2 - Articulation pseudo-rotoïde par roulement

Figure 27 - Pendule roulant Figure 28 - Pendule de Huyghens Figure 29 - Roulement elliptique

4 - Réalisation d'un gain en effort important

5 - Quelques réalisations contemporaines

5.1 - Réalisation avec liaisons rotoïdes classiques

Figure 33 - Système à trois étages
5.2 - Réalisation avec liaisons pseudo-rotoïdes
5.3 - Réalisation avec rampe à billes
5.4 - Système Siemens

Figure 36 - Frein Siemens

6 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article, le second d’une série de 3 est aux consacrés à l’étude de la conception d’un amplificateur mécanique. Il comporte tout d’abord un inventaire des mécanismes possibles avec dans chaque cas l’établissement des formules permettant de calculer le gain. Le choix du mécanisme le mieux adapté est basés sur un certain nombre de critères : existence de point mort, fermeture de la chaine cinématique, possibilité de régler le jeu, puissance dissipées par les actions de liaison... Les liaisons jouant un très grand rôle dans les amplificateurs mécaniques un chapitre spécial est consacré aux liaisons et particulièrement aux alternatives à la liaison rotoîde qui se sont développées dans les dernières décennies. Enfin un chapitre est consacré à la réalisation de mécanismes à gain importants.

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Auteur(s)

Jean-Pierre BROSSARD : Professeur de mécanique - Institut National de Sciences Appliquées, Lyon, France

INTRODUCTION

Dans ce deuxième article nous allons essayer de dégager des règles générales basées principalement sur la cinématique et la dynamique et destinées à orienter le choix des solutions. On souhaite réaliser un mécanisme où une variable de sortie ψ est fonction d'une variable d'entrée φ. C'est donc un système à un degré de liberté. Dans cette phase de l'étude nous considérerons que le système est formé de solides indéformables.

Nota

Une exigence fondamentale est que la puissance développée par les actions de liaison soit la plus faible possible ou encore que le rendement global soit le plus grand possible.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-af1674

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Quelques réalisations contemporaines

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4. Réalisation d'un gain en effort important

Tout mécanisme a une limite en gain en effort, même dans le mécanisme à genouillère qui, théoriquement a un gain qui peut tendre vers l'infini. En pratique, il restera avec un ordre de grandeur de l'ordre de 10. Cette situation est familière avec les engrenages. Si le rapport de réduction à obtenir est important on doit mettre en série plusieurs trains d'engrenages. Il en sera de même avec les multiplicateurs d'effort. Le principe de base est de mettre des multiplicateurs d'effort en série (figure 31).

Avec le concept de gain, un multiplicateur d'effort apparaît comme une boîte noire avec entrée sortie. Considérons deux mécanismes dont les gains en effort sont G _F1 et G _F2 . Les efforts de sortie et d'entrée sont indiqués sur la figure 31. On a :

\begin{array}{l} G_{F 1} = \frac{| F_{2 E} |}{| F_{E 1} |} \\ G_{F 2} = \frac{| F_{4 E} |}{| F_{E 3} |} \end{array}

^( 50 )

Réunissons les mécanismes de telle sorte que F _2E = F _E3 et écrivons la relation entre F _E1 et F _4E . En faisant les produits des deux relations membre à membre, on a :

G_{F 1} G_{F 2} = \frac{| F_{4 E} |}{| F_{E 1} |}

^( 51 )

Le gain en effort du mécanisme est donc :

...