ELEMENTS DE MACHINES

1. ELEMENTS DE MACHINES • Généralités sur la construction mécanique et les éléments de machines; • Notions de sécurité; • Fonctions mécaniques élémentaires; • Etude d’un mécanisme; • Dimensions linéaires nominales; • Tolérances et ajustements; • Tolérances de formes et de positions; • États de surface; • Les liaisons.

2. Introduction • un système mécanique est un ensemble d’éléments et (ou) organes, liés entre eux pour répondre à une certaine fonction pendant une certaine durée de vie, en toute sécurité.

3. Notions de sécurité • la notion de sécurité est représentée de manière générale par le coefficient de sécurité que l’on définit par: • le rapport entre la contrainte réelle agissant dans l’élément de machine et la contrainte limite que le matériau constitutif de l’élément peut supporter. • Dans la plupart des cas, calculer un élément de machine, c’est vérifier que le coefficient de sécurité est supérieur à l’unité.

4. S2 S1 Fonctions mécaniques élémentaires • Considérons deux ensembles mécaniques (S1) et (S2), • Ils sont en état physique de liaison, lorsque, sollicités par des actions extérieures, ils restent en contact par certaines de leurs surfaces pour pouvoir remplir une fonction donnée.

5. Fonctions mécaniques élémentaires • Lubrification, • Protection et étanchéité • Liaison • Mise en position • Guidage

6. Exemple • Étau à serrage rapide

7. Étau à serrage rapide

8. Étau à serrage rapide

9. Étau à serrage rapide

10. Étau à serrage rapide

11. Étau à serrage rapide

12. DIMENTIONS LINEAIRES NOMINALES En mécanique, les dimensions linéaires nominales (ou nombres préférentiels) désignent les dimensions d'une pièce : • longueur, • largeur, • diamètre des perçages, • Etc.

13. Dimensions linéaires nominales

14. Tolérances & Ajustements • Dimensions (choix) • Tolérances • Ajustement

15. Dimensions (choix) • La normalisation impose de choisir parmi les dimensions linéaires nominales • Rappel: • «nominal » signifie que la dimension réelle peut être légèrement différente en raison particulièrement des tolérances.

16. Tolérances la norme prévoit un choix tenant compte de deux paramètres : • la qualité des tolérances • la position des zones de tolérances.

17. Qualité de tolérance Il existe 18 qualités: IT 01, IT 0, IT 1, IT 2 … IT 15, IT 16. Remarque: - La tolérance la plus faible correspond à la qualité 01, - La plus forte correspond à la qualité 16. - La tolérance dépend de la dimension nominale, elle est proportionnelle par paliers.

18. Qualité de tolérances

19. Position des zones de tolérances C’est la valeur de l’écart fondamental • Définition • Désignation (contenant) • Désignation (contenu) • Position des zones de tolérance, • Principaux écarts (contenant) • Principaux écarts (contenus) • Calcul des écarts

20. Écart fondamental ISO • Il est normalisé • fonction de la dimension linéaire nominale, • indépendante de la qualité de tolérance (majorité des cas).

21. Désignation (contenu) Pour les arbres, par un symbole lettre minuscule (une ou parfois deux lettres)  : a, b, c, cd, d,…,z, za, zb, zc.

22. Désignation (contenant) Pour les alésages par un symbole  lettre majuscule (une ou parfois deux lettres) : A, B, CD, D,…,Z, ZA, ZB, ZC.

23. Position des zones de tolérance A noter que l’écart fondamental est nul pour H et h et (± IT/2) pour JS et js.

24. Principaux écarts (alésages)

25. Principaux écarts (arbres)

26. Principaux écarts (arbres)

27. Calcul des écarts • Contenant: • Écart supérieur: ES = Dmax − Dnom • Écart inférieur :EI = Dmin − Dnom • Contenu: • Écart supérieur: es = dmax − dnom • Écart inférieur :ei = dmin − dnom

28. Ajustements « Le jeu, c'est l'âme de la mécanique. » En mécanique, le jeu est l'espace laissé entre deux pièces assemblées entre elles.

29. Ajustements • On distingue le: • Jeu dans un assemblage de deux pièces uniquement (constituant un ajustement). • Jeu ne constituant pas un ajustement

30. Jeu dans un assemblage de deux pièces uniquement • C’est ce que l’on appelle de manière générale un AJUSTEMENT • On distingue 3 types d'ajustements: • avec jeu; • Serré (avec serrage); • Incertain. • CALCUL DU JEU • Ajustements usuels normalisés • Système arbre normal • Système alésage normal • Cotation

31. AJUSTEMENT • Assemblage de deux pièces s'emboîtant par des formes complémentaires. Ces formes complémentaires peuvent elles coïncider parfaitement ? • Non, essentiellement, pour causes de fabrication

32. Ajustement avec jeu - Contenant plus grand que le contenu; - Jeu positif; - Fonction: guidage

33. Ajustement avec serrage - Contenant plus petite que le contenu; - Jeu négatif; - Montage par déformation locale des pièces - Fonction: Assemblage

34. Ajustement incertain - Les combinaisons n'aboutissent pas à un jeu de même signe. - Cas rarement utilisé car il peut poser des soucis du point vue industriel.

35. Calcul du jeu Dans le cas d'un ajustement, le jeu est donné par : Jeu = Dalesage − darbre

36. Calcul du jeu En réalité, le jeu résultant est compris entre les valeurs extrêmes qu’il peut prendre, à savoir : Jmax = Dmax − dmin et Jmin = Dmin − dmax

37. Calcul du jeu D’où, l'intervalle de tolérance écart entre les cotes extrêmes admissibles. ITjeu = Jmax − Jmin = (Dmax − dmin) − (Dmin − dmax) Soit ITjeu = ITalesage + ITarbre Remarque: - la qualité d'un jeu, c’est-à-dire son incertitude, doit être partagée entre les deux pièces - Un jeu précis nécessitera des pièces d'autant plus précises.

38. Ajustements normalisés usuels

39. Système arbre normal • système arbre normal, • l'écart fondamental de l'arbre : h (es=0)

40. Système alésage normal • système alésage normal, l'écart fondamental de l'alésage : H (EI=0)

41. Cotation Alésage : Ø40H7 Arbre: Ø40g6 assemblage  :Ø40H7g6

42. Jeu et cotation fonctionnelle • Jeux ne constituant pas un ajustement, • Cotation fonctionnelle, • Chaîne de côtes, • Côte condition, • Surfaces terminales, • Conditions et contraintes; • Exemple; • Méthodologie.

43. Jeu ne constituant pas un ajustement • Pour qu’un mécanisme fonctionne normalement, des conditions doivent être assurées: • jeu, • serrage, • dépassement, • Réserve de filetage de montage, • Etc.

44. cotation fonctionnelle La cotation fonctionnelle permet la recherche des différentes cotes à respecter pour le bon fonctionnement d’un mécanisme donné: elle permet la détermination des spécifications fonctionnelles du système.

45. Côte condition La cote condition cc est un vecteur qui exprime une exigence fonctionnelle. Par convention, la cote condition (cc) sera représentée par un vecteur à double trait. • Une cc horizontale sera dirigée de gauche à droite. • Une cc verticale sera dirigée de bas en haut

46. a 3 a 1

47. a 3 a 1

48. Surfaces terminales • Les 2 surfaces délimitant la cote condition sont appelés surfaces terminales. • Les surfaces de contact entre les pièces sont appelées surfaces de liaison. • Si la cote condition est positive on parle de jeu, dans le cas contraire on parle de serrage.

49. Établissement d’une chaîne de côtes • Une chaîne de cotes est un ensemble de cotes nécessaires et suffisantes au respect de la cote condition cc. • Contraintes à respecter: • 1 • 2 • 3 • 4 • 5

50. Contraintes 1 • La chaîne de cotes débute à l'origine du vecteur condition et se termine à son extrémité.