Commenter cet articleDans beaucoup d’objets techniques, on a besoin de mouvements de translation, c’est à dire des mouvements en ligne droite. Mais bien souvent, les pièces concernées sont mises en mouvement par un moteur qui tourne, c’est à dire dire qu’il effectue un mouvement de rotation. Il existe différentes façons de convertir ce mouvement de rotation en une translation. En voici quelques unes :
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| Ce lecteur CD et ce portail coulissant décrivent tous les deux un mouvement de translation | |
Le système pignon-crémaillère
Il est composé d’une roue dentée comme celle d’un engrenage qu'on appelle un pignon et une tige - dentée également - qu'on appelle « crémaillère ». Lorsque le pignon tourne, ses dents s'engrènent dans les dents de la crémaillère et l’entraînent dans un mouvement de translation.
Exemple du tire-bouchon
On retrouve ce système dans certains tire-bouchons. Le mouvement de rotation des bras du tire-bouchon est converti en une translation de la partie verticale (qui est vissée dans le bouchon) grâce à une crémaillère.
La crémaillère de direction
Ce système est aussi très utilisé pour la direction des véhicules. prenons l’exemple de ce buggy.
Pour pouvoir diriger l’engin, et donc faire tourner les roues avant, le volant est relié à un axe à l’extrémité duquel se trouve un pignon. Ce pignon entraîne une crémaillère en translation. De chaque côté de la crémaillère se trouvent 2 tiges qu’on appelle des biellettes de direction, et qui sont directement reliées aux roues.
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| Le mouvement du volant est transmis aux roues avant grâce à la crémaillère de direction | |
Le système vis / écrou
Pour comprendre son fonctionnement, on va observer le déplacement d’un écrou le long d’une vis. On remarque qu’à chaque tour de l’écrou, il réalise une translation dans le sens de l’axe de la vis. On peut dire que le système vis/écrou associe une translation à chaque rotation.
Et si on fait le contraire, c’est à dire qu’on empêche l’écrou de tourner et qu’on fait tourner la vis, eh bien l’écrou va se déplacer en translation le long de la vis. C’est le principe du système vis-écrou .
Exemple de l'imprimante 3D
Sur cette imprimante 3D, le plateau, sur lequel la pièce sera créée, peut coulisser d’avant en arrière. Un moteur fait tourner la vis qui va entraîner l’écrou, et donc le plateau dans un mouvement de translation.
On retrouve le même principe pour le mouvement vertical, ainsi que pour le mouvement de gauche à droite.
C’est en combinant ces 3 translations que la buse de l’imprimante 3D va pouvoir atteindre tous les points de l’espace.
Les autres systèmes
Pour obtenir un mouvement de translation, on peut aussi assembler plusieurs pièces en tenant compte de leur géométrie. C ‘est la combinaison des mouvements des différentes pièces qui va permettre de transformer le type de mouvement.
Le cric de voiture
Ce cric permet de soulever une voiture pour remplacer une roue. On retrouve le principe vis-écrou sans fin vu précédemment, mais ici le déplacement de l’écrou déforme un parallélogramme, ce qui permet de créer un mouvement de translation dans la direction verticale.
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Mécanisme de lève-vitre électrique
Dans certaines voitures, le mécanisme de lève-vitre électrique fonctionne grâce à un système de ciseaux.
Le moteur représenté ici par un cylindre blanc fait tourner une première roue dentée qui engrène sur une seconde roue dentée représentée en rouge. Cette seconde roue dentée est solidaire d’un des deux ciseaux, et va donc faire varier son angle. L’autre extrémité du ciseau peut se déplacer horizontalement en glissière dans la pièce verte qui supporte la vitre. Un second ciseau peut coulisser horizontalement dans la contre-porte, ceè qui garanti que le support de la vitre reste toujours horizontal. La vitre peut donc effectuer un mouvement de translation vertical.
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| L'extrémité du ciseau peut se déplacer horizontalement dans la pièce verte, et un second ciseau peut coulisser horizontalement dans la contre-porte | |
Système bielle-manivele
Voici un système bielle / manivelle. La manivelle, ici en jaune, effectue un mouvement de rotation. Le déplacement de la bielle, en bleu permet d’obtenir un mouvement de translation aller-retour du bloc rouge qui coulisse sur un rail.
Utilisation dans les moteurs à explosion
Le système bielle manivelle est utilisé dans les moteurs à explosion, comme ceux qui équipent les scooters et les voitures mais ici c’est le contraire. On cherche à transformer le mouvement de translation du piston (ici en mauve) à l’intérieur de son cylindre en un mouvement de rotation de la pièce jaune qu’on appelle un vilebrequin et qui ira ensuite entraîner les roues du véhicule.
Les cames
Il existe encore d’autres système de transformation de mouvement. On peut citer par exemple les différentes sortes de cames, qui permettent d’obtenir un mouvement alternatif de translation.
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| Sur ce mécanisme, la came en rotation vient appuyer sur le galet à chaque tour, ce qui lui donne un mouvement alternatif de translation | |
On retrouve des cames sur les moteurs de voitures. Elle permettent de mettre en mouvement les soupapes qui vont ensuite laisser passer le mélange air/carburant, ainsi que les gaz d'échappement. Le principe est toujours le même : la came en rotation vient appuyer sur le galet à chaque tour, ce qui lui donne un mouvement alternatif de translation.
La vidéo pour bien comprendre
