Motorisation
Approche mécanique élémentaire illustrée
François Martin
Ellipses
Chapitre 1 : Présentation d'une chaîne mécanique1
1. Le schéma général d'un ensemble mécanique
1
2. La charge et le moteur
1
2.1. La charge1
2.2. Le moteur électrique1
3. La chaine mécanique de transmission
2
3.1. Constitution2
3.2. Le réducteur2
3.3. Le transmetteur de mouvement3
4. Conclusion
4
Chapitre 2 : La cinématique5
1. Translation rectiligne
5
1.1. Définition5
1.2. Position-vitesse5
1.3. Accélération6
1.4. Représentation vectorielle de la vitesse et de l'accélération7
1.5. Applications8
1.6. Expression de la distance parcourue en fonction de la vitesse9
1.7. Expression de la vitesse en fonction de l'accélération10
1.8. Deux mouvements particuliers très présents en industrie12
2. Rotation autour d'un axe fixe
16
2.1. Définition16
2.2. Position, vitesse, accélération angulaires16
2.3. Quelques autres relations entre les grandeurs angulaires17
2.4. Les mouvements particuliers18
2.5. Vitesse et accélération linéaires19
3. Combinaison de plusieurs mouvements
23
3.1. Le roulement : combinaison translation-rotation23
3.2. Le système « poulie - câble »24
3.3. Le système « poulies - courroie » : combinaison translation-rotation26
3.4. La combinaison de deux mouvements de rotation : roues de friction27
Chapitre 3 : La dynamique29
1. Action mécanique-force
29
1.1. Les trois types de forces29
1.2. Le principe des actions réciproques31
1.3. Les deux effets d'une force31
2. L'effet de translation, l'effet de rotation d'une force
32
2.1. L'effet de translation32
2.2. L'effet de rotation33
3. Les forces de frottement
36
3.1. Les frottements dans le cas d'un solide en translation36
3.2. Les frottements dans le cas d'un solide en rotation36
3.3. Les frottements utilisés comme forces de freinage38
4. Les relations fondamentales de la dynamique
42
4.1. La relation fondamentale de la dynamique lors d'une translation42
4.2. La relation fondamentale de la dynamique dans le cas d'une rotation43
4.3. Applications générales des deux lois48
4.4. Introduction au roulement et au glissement51
5. Translation rotation : l'association poulies-câble, courroie
55
5.1. Caractéristiques d'une poulie55
5.2. Etude des poulies de renvoie57
5.3. Le mouflage61
5.5. L'adhérence poulie-câble63
6. Force résistante au roulement
67
6.1. Les exemples67
6.2. Le modèle d'étude d'un véhicule67
6.3. Analyse de l'action du sol sur une roue68
6.4. L'intensité de la force de résistance au roulement d'un véhicule73
Chapitre 4 : Energétique77
1. L'énergie
77
1.1. Tentative d'une définition de l'énergie, du travouil77
1.2. Travail d'une force constante dans le cas d'un solide en translation rectiligne77
1.3. Travail d'une force qui change au cours du déplacement79
1.5. Travail dans le cas d'un solide en rotation autour d'un axe fixe82
1.6. Energie cinétique, théorème de l'énergie cinétique85
2. La puissance
89
2.1. Puissance d'une force89
2.1. Le théorème des puissances appliqué à un solide93
2.2. Le théorème appliqué à un ensemble de solides97
3. Bilan énergétique d'un ensemble mécanique
101
3.1. Etude d'un exemple : solide tracté par un motoréducteur101
3.2. Puissance et énergie minimales103
3.3. Bilan des puissances appliquées à une chaîne mécanique quelconque105
Chapitre 5 : Les caractéristiques mécaniques d'un moteur109
1. La mécanique vue du moteur
109
1.1. Présentation109
1.2. Les grandeurs mécaniques importantes d'un ensemble mécanique110
1.3. Applications des lois de la mécanique111
2. Les modes de pilotage d'un moteur
116
2.1. La grandeur mécanique importante : le moment du couple moteur116
2.2. Les principales exigences117
2.3. Le pilotage du moteur en boucle ouverte117
2.4. Le pilotage du moteur en boucle fermé119
3. La caractéristique mécanique d'un moteur Mmoteur/Δ = f(nmoteur)
122
3.1. Définition122
3.2. La caractéristique mécanique d'un moteur en boucle ouverte122
3.3. La caractéristique mécanique d'un moteur en boucle fermé125
4. Propriétés d'un moteur en boucle ouverte
126
4.1. Point de fonctionnement d'un moteur126
4.2. Le point de fonctionnement nominal d'un moteur129
4.3. Exploitation des données constructeur130
4.4. Le régime dynamique d'un moteur en boucle ouverte132
4.5. Applications133
5. Propriétés d'un moteur fonctionnant en boucle fermé
136
5.1. Introduction136
5.2. Le point de fonctionnement d'un moteur à vitesse constante136
5.3. Fonctionnement en cycle robotique140
5.3. Etude d'un exemple de cycle robotique143
6. Les quatre quadrants de fonctionnement d'un moteur
149
6.1. Présentation149
6.2. Le cas particulier du levage151
Chapitre 6 : Le réducteur153
1. Propriétés d'un réducteur
154
1.1. A quoi sert un réducteur ?154
1.2. Les caractéristiques principales d'un réducteur155
2. La charge équivalente : {transmetteur+charge} et réducteur
157
2.1. Objectif157
2.2. Les expressions de Jcharge éq/Δ et Mcharge éq/Δ157
2.3. Nouvelle forme de la relation fondamentale de la dynamique159
2.4. Applications161
2.5. Choix du rapport de réduction pour minimiser Mmoteur/Δ163
3. Le motoréducteur
166
3.1. Le motoréducteur : association du moteur et du réducteur166
3.2. Les caractéristiques d'un motoréducteur167
3.3. La nouvelle expression de la relation fondamentale de la dynamique169
3.4. Application : Le choix d'un motoréducteur170
4. Le choix d'un réducteur
172
4.1. Les différents types de réducteurs, leurs caractéristiques172
4.2. Le choix du moteur175
4.3. Le choix du Importance de la dynamique de la charge entraînée177
4.4. Le choix d'un motoréducteur lors d'une dynamique faible178
4.5. Le choix d'un motoréducteur à dynamique élevée184
Chapitre 7 : L'association {transmetteur + charge}195
1. Etude du transmetteur
196
1.1. La position du transmetteur dans un ensemble mécanique196
1.2. Caractéristiques mécaniques de l'association {transmetteur + charge}197
2. Exemples
202
2.1. Transmetteur : « charge inertielle »202
2.2. Un système de levage203
2.3. Convoyeur à bande207
2.4. Transmetteur {vis-écrou ou pignon-crémaillère}211
2.5. Transmetteur à deux poulies et une courroie214
2.5. Présence de plusieurs transmetteurs215
2.6. Transmetteur constitué de poulies, de courroies ou de câbles219
2.7. Le cas d'un véhicule autoporteur226
Chapitre 8 : Etude de quelques exemples231
1. Ligne de transport à rouleaux
232
2. Une opération de laminage
237
3. la motorisation simplifiée d'une hélice
240
4. Un convoi ferroviaire
245
5. L'enrouleur du câble électrique alimentant une grue
249
6. La motorisation d'une bande transporteuse de tuiles
259