MÉCANIQUE Mécanismes

L 'énergie doit généralement se présenter sous forme mécanique pour être utilisée ou transformée, c'est-à-dire comprendre un mouvement et un effort. Le moteur effectue la transformation de l'énergie électrique, potentielle, thermique, etc., en énergie mécanique caractérisée par une certaine puissance ; le récepteur effectue la transformation réciproque. Les phénomènes physiques utilisés à cet effet sont assez divers. On peut faire intervenir des solides assemblés entre eux agissant l'un sur l'autre et des fluides canalisés dans des solides (cylindres, pistons, tuyaux, aubes...). Les phénomènes électriques, acoustiques, thermiques, etc., assurent aussi ce transfert. On peut donc parler de mécanisme hydraulique, pneumatique ou électrique. Néanmoins, le terme « mécanisme » demeure utilisé surtout pour les mécanismes de solides.

Les machines, telles que la machine à vapeur, la machine-outil, la machine alternative, sont des unités complètes comportant une partie motrice reliée à une partie utilisatrice par un ou par plusieurs mécanismes. Dans le langage du technicien, les mécanismes représentent l'essentiel de la machine. Pendant des siècles, mécanismes et machines ont été différenciés, les premiers ne correspondant qu'aux mouvements, à la cinématique du système, les seconds caractérisant un transfert de puissance. Aujourd'hui, on nomme mécanisme tout ensemble « articulé » transformant la nature et le module d'un mouvement et d'un effort en transmettant une puissance d'une « boîte » motrice à une « boîte » réceptrice.

Classification des mécanismes

Ainsi définis, les mécanismes peuvent être classés d'après la nature des mouvements « moteurs » et « utilisateurs ».

Un mouvement est caractérisé par la trajectoire, la course, la vitesse et l'accélération en chaque point. Les mouvements moteurs le plus souvent utilisés sont la rotation continue uniforme et la translation alternative de course donnée. Les mouvements utilisateurs sont beaucoup plus variés, car ils correspondent à des besoins précis ; si les trajectoires rectilignes et circulaires sont fréquentes du fait de leur réalisation économique et précise, des lois de mouvement particulières peuvent être imposées. Il est donc aisé de classer les mécanismes de transformation de mouvement :

– rotation continue d'un module donné en rotation continue de module différent, en translation de course imposée, en rotation d'amplitude donnée, en translation dont la loi de mouvement est donnée, en rotation de loi imposée, en mouvement défini ;

– translation alternative en rotation continue, en translation de course différente, en translation de loi imposée, en rotation de loi imposée, en mouvement défini.

Cela ne peut être qu'un premier type de classification puisqu'il est fondé sur la cinématique. Introduisant la notion de transformation d'effort, on aboutit à la classification de ce que l'on nommait machine simple :

– transformation d'une force en une autre force (levier, plan incliné), en un couple (manivelle) ;

– transformation d'un couple en un autre couple de module différent (engrenage, poulies-courroie), en une force (vis-écrou, bielle-manivelle).

Enfin, la notion de rendement, c'est-à-dire la valeur du rapport de la puissance utilisée à la puissance fournie, intervient dans le choix d'un mécanisme, car la puissance « perdue » se dissipe en usure, en chaleur, en fatigue. Le mécanisme n'est pas seulement la solution à un problème cinématique ; il est la réalisation d'un être technologique répondant aux besoins industriels : il faut pouvoir le construire, façonner chaque élément, les assembler entre eux ; il faut que cet ensemble permette d'obtenir un mouvement d'utilisation aussi voisin que possible du mouvement souhaité malgré les jeux dans les[...]