Introduction aux composants de mouvement linéaire et rotatif

Qu'est-ce que le mouvement linéaire ?

Le mouvement linéaire est généralement défini comme le mouvement naturel d'un objet, se déplaçant le long d'une ligne droite. C'est l'une des formes de mouvement les plus élémentaires, décrite mathématiquement à l'aide d'une seule dimension spatiale. Le mouvement qui se produit le long d'une ligne est appelé translation, c'est-à-dire que tous les points d'un corps en mouvement se déplacent uniformément dans la même direction. Un exemple général de mouvement linéaire est celui d'une voiture qui se déplace en ligne droite le long d'une route.

Qu'est-ce que le mouvement rotatif ?

Aussi communément appelé mouvement circulaire, le mouvement rotatif est un type de mouvement physique qui se produit lorsqu'un objet tourne, ou pivote, sur un axe. Pour reprendre l'exemple d'une voiture, alors que le véhicule lui-même se déplace selon un mouvement linéaire (c'est-à-dire vers l'arrière ou vers l'avant), les roues présentent un mouvement de rotation lorsqu'elles tournent autour d'un axe.

Choix des composants de mouvement linéaire et rotatif

Avec l'avènement de la fabrication de ordinateurs de bureau, comme l'impression 3D, les gens sont plus proches que jamais des objets et des produits contenant ces composants mécaniques précis. Les principales options pour les composants linéaires et rotatifs qui facilitent un mouvement précis, dans la plupart des applications, sont les vis, les transmissions par courroie et les engrenages.

Ces options présentent toutes des avantages et des faiblesses différents, tels que le coût, la vitesse de positionnement et la répétabilité. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu de ces composants, de leurs utilisations courantes et des liens vers des informations techniques supplémentaires.

vis sans fin

Les vis mères, également appelées vis électriques, sont un composant de commande de mouvement utilisé pour convertir le mouvement de rotation de l'écrou ou de la vis en un mouvement linéaire. Comme les vis sans fin traduisent le mouvement rotatif en mouvement linéaire, elles sont souvent appelées vis de translation.

Couramment utilisées dans la robotique et les machines de loisirs, les vis sans fin conviennent aux applications nécessitant un mouvement précis ou des charges élevées à transférer.

À l'instar des écrous et boulons standard, les écrous et les vis sans fin utilisent un filetage hélicoïdal, mais leur forme de filetage est conçue pour transmettre la force plutôt que pour fixer les pièces ensemble.

Les vis sont disponibles dans une grande variété de tailles, avec une gamme de valeurs de plomb offrant différents niveaux de mouvement pendant une révolution. L'avance d'une vis-mère est définie par le pas du fil multiplié par le nombre de points de départ. Ici, le pas est défini comme la distance entre les crêtes ou les pointes de 2 fils adjacents, tandis que les points de départ sont le nombre de « dents » ou de points de départ indépendants sur la vis elle-même.

Grâce à cette plage de valeurs, les vis peuvent être spécifiées à la fois pour les applications à couple élevé et à faible vitesse et pour les applications à haute vitesse et haute précision. Un exemple contrastant de ces différentes applications serait de comparer la vis utilisée dans un étau à la vis utilisée dans une tête de lecteur de DVD.

Les principaux inconvénients de l'utilisation d'un système à vis-mère sont son coût plus élevé par rapport à d'autres solutions telles qu'un système d'entraînement par courroie, et le jeu inverse, c'est-à-dire la quantité de jeu entre les composants d'un mécanisme qui peut entraîner une liberté de mouvement entraînant une perte de mouvement.

Notre article sur les vis sans fin et le contrecoup examine cette question plus en détail et propose des solutions pour éviter les contrecoups dans les systèmes à vis.

Transmissions par courroie

Dans les machines, les transmissions par courroie sont généralement composées d'une paire de poulies reliées par une bande circulaire flexible (courroie). En général, ils fonctionnent en transmettant la force de rotation d'un endroit à un autre, par exemple lors de la réduction de vitesse d'une perceuse à colonne.

Les transmissions par courroie sont utilisées dans une gamme variée de produits, de l'électronique grand public aux applications automobiles, car elles sont capables de transférer le mouvement de rotation sur de longues distances. Ils sont généralement plus légers, plus silencieux et fonctionnent plus efficacement que les Gears, tout en offrant une solution plus rentable.

Les transmissions par courroie sont souvent utilisées pour remplacer les trains d'engrenages, dans des applications où la force doit être transmise soit sur une longue distance, soit par un chemin complexe tel que la courroie à cames d'un moteur.

Un autre exemple concret d'entraînement par courroie serait une courroie transporteuse, une application dans laquelle deux poulies ou plus déplacent une courroie conçue pour transporter une charge en continu entre deux points.

Les courroies nécessitent peu d'entretien et, à condition de maintenir une tension correcte, elles ne nécessitent que peu ou pas d'attention jusqu'à la fin de leur durée de vie. Les courroies trapézoïdales sont conçues pour transmettre des charges plus importantes que les courroies plates, mais elles ont toujours tendance à glisser sous des charges élevées. Cela a conduit au développement de courroies synchrones, également appelées courroies de distribution, qui sont rapidement devenues un choix populaire dans le domaine de la robotique amateur et des mécanismes d'entraînement des véhicules.

Ce type de courroie crantée peut supporter une vitesse de mouvement plus élevée, en raison de sa nature à entraînement direct, mais au détriment d'une moindre précision. Ils sont donc parfaitement adaptés aux mouvements à faible couple et à grande vitesse. La présence d'un faible contrecoup a conduit à leur adoption dans les découpeuses laser et autres applications de mouvement à faible charge.

Engrenages

Les engrenages sont des dispositifs mécaniques dotés de dents découpées, conçus pour s'engrener avec des pièces dentées compatibles afin de transmettre le couple, également connu sous le nom de force de rotation.

La conception des dents d'engrenage a considérablement évolué ces dernières années pour garantir que les cercles de tangage (le cercle hypothétique passant directement dans le profil des dents de l'engrenage et représentant le point par lequel le mouvement est transféré à travers le système d'engrenage) des engrenages à engrenage fonctionnent en douceur, sans glisser pendant la rotation.

Un exemple d'endroit où l'on peut trouver des engrenages est un mécanisme d'horlogerie, dans lequel des engrenages droits sont utilisés pour transférer la puissance d'un ressort bobiné aux éléments motorisés. Le rendement élevé de la conception des engrenages droits permet de transférer cette énergie avec une faible perte de puissance.

Un train d'engrenages est un système mécanique composé de deux ou plusieurs engrenages entrelacés, conçu pour fonctionner en séquence afin de transmettre un mouvement de rotation. Le pignon d'entrée, ou « engrenage d'entraînement », transmet la puissance au pignon de sortie (le « pignon entraîné ») en le faisant tourner dans le sens opposé. Ceci est souvent sous l'influence d'une source d'alimentation, telle qu'un moteur ou un moteur.

Le rapport de vitesse d'un train d'engrenages, également appelé rapport d'engrenage, est calculé en divisant le nombre de dents de l'engrenage d'entraînement par le nombre de dents de l'engrenage de sortie ; c'est-à-dire qu'un engrenage d'entraînement à 45 dents et un engrenage de sortie à 15 dents équivaudraient à un rapport de 3:1. Cela signifie que chaque rotation de l'engrenage d'entraînement entraîne la rotation de l'engrenage de sortie 3 fois.

Les engrenages sont généralement circulaires, les dents étant présentes sur le diamètre extérieur de la roue, mais les engrenages internes comportent des dents d'engrenage dans le diamètre intérieur. Ce type d'engrenage est couramment utilisé dans un système d'engrenage planétaire, généralement utilisé dans des applications telles que les boîtes de vitesses nécessitant des niveaux élevés de réduction du couple et de la vitesse, mais où l'espace est limité et le poids est un facteur critique.

Un porte-engrenages est une barre droite dotée de dents découpées sur un côté, conçue pour permettre aux engrenages de s'engranger. Communément appelés systèmes à crémaillère et à pignon, ces composants fonctionnent ensemble comme un simple actionneur linéaire, transférant le mouvement de rotation en mouvement linéaire.

Pour plus d'informations sur la gamme d'engrenages d'Accu et les principes fondamentaux des engrenages, veuillez consulter notre article d'introduction aux engrenages.