MÉCANIQUELiaisons mécaniques

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Les réalisations mécaniques peuvent se classer en deux groupes principaux. D'une part, on trouve les constructions dans lesquelles les différents organes constitutifs n'ont pas de déplacement relatif les uns par rapport aux autres, si l'on néglige les déplacements très petits dus aux déformations élastiques ou élastoplastiques ; on a, d'autre part, les mécanismes dans lesquels le mouvement relatif des différentes pièces ou organes permet à l'objet fabriqué de remplir le rôle pour lequel il a été conçu.

Le premier groupe est constitué par les constructions de génie civil (charpentes métalliques, ponts, constructions en béton, pylônes, réservoirs pour gaz et liquides...) ; le second groupe comprend toutes les machines : machines génératrices ou transformatrices de l'énergie (alternateurs, moteurs électriques, turbines hydrauliques, à gaz, à vapeur, moteurs à combustion interne, turboréacteurs...), machines instruments (machines-outils, machines agricoles, appareils de levage et de manutention, pompes, métiers à tisser, machines à coudre...).

Les constructions du premier groupe nécessitent essentiellement la connaissance des lois de la statique du corps solide, de la résistance des matériaux et de la stabilité. La construction des mécanismes ou des machines demande, en outre, la connaissance des lois de l'énergétique, de la dynamique des solides et des fluides, de l'aptitude des matériaux à résister aux efforts variables ; les problèmes de frottement, d'usure, de corrosion ont une grande influence ; la fiabilité de la construction et l'évaluation, au stade du projet, de la durée de vie compatible avec un fonctionnement correct sont des nécessités impératives.

Quel que soit le type de construction, des considérations techniques de fabrication économique, de montage, de transport imposent souvent le fractionnement d'un organe en plusieurs pièces, qui, une fois assemblées et liées entre elles, ne peuvent plus se déplacer les unes par rapport aux autres, et se comportent dans leur ensemble comme un solide au sens de la construction considérée.

D'autre part, la transmission du mouvement, de la source d'énergie à l'organe d'utilisation, exige un déplacement relatif bien déterminé de certains organes : les guidages limitent les déplacements relatifs en permettant uniquement les mouvements nécessaires.

Dans le cas le plus général, la situation d'un solide S par rapport à un autre solide T dépend à tout instant de la donnée de six paramètres géométriques. Dans le cas où ces six paramètres varient, en fonction du temps, indépendamment des uns ou des autres, on dit que le mouvement de S par rapport à T est complètement libre. S'il existe entre ces paramètres, leurs dérivées par rapport au temps et le temps l relations, on dit que le mouvement de S par rapport à T est un mouvement à l liaisons mécaniques.

Dans les cas les plus simples de liaisons mécaniques concrètes, il faut exprimer les six paramètres en fonction de k = (6 − l) variables. On dit alors que le nombre de degrés de liberté du solide S par rapport au solide T est égal à k, ou encore que S a k degrés de libertés par rapport à T.

Différents types de liaisons mécaniques

Les liaisons existant entre deux pièces adjacentes peuvent être rigides ou élastiques, complètes ou partielles, démontables ou non démontables.

Une liaison rigide assure aux pièces assemblées une position relative bien déterminée, constante dans le temps, quelles que soient la nature et l'intensité des sollicitations extérieures, dans les conditions normales d'utilisation. Une liaison élastique permet, au contraire, un déplacement relatif limité des pièces assemblées. La position relative des pièces est fonction de l'intensité des sollicitations extérieures. Ce type de liaison permet d'amortir les chocs et de réduire les vibrations provoquées par des sollicitations variables dans le temps.

On dit qu'une liaison est complète quand elle s'oppose à tout déplacement relatif des pièces assemblées. Elle est partielle et constitue alors un guidage si elle ne s'oppose qu'à certains déplacements relatifs en laissant subsister certaines libertés de mou [...]

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Écrit par :

  • : ingénieur des Arts et Métiers, ancien sous-directeur de l'Institut supérieur des matériaux et de la construction mécanique, Saint-Ouen

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Armand GIET, « MÉCANIQUE - Liaisons mécaniques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 octobre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mecanique-liaisons-mecaniques/