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Introduction aux composants à 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, tous les points d'un corps en mouvement se déplaçant 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 ?

Également appelé mouvement circulaire, le mouvement rotatif est un type de mouvement physique qui se produit lorsqu'un objet tourne, ou tourne, sur un axe. En reprenant l'exemple d'une voiture, alors que le véhicule lui-même se déplace dans 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

3D Printers use a range of linear and rotary motion componentsSuite à l'avènement de la fabrication de bureau, telle que l'impression 3D , les personnes 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-mères, les entraînements par courroie et les engrenages.

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

vis-mères

Les vis-mères, également appelées vis mécaniques, 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 mères traduisent le mouvement rotatif en mouvement linéaire, c'est pourquoi elles sont souvent appelées vis de translation.

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

A leadscrew controlling the sliding jaw in a bench viceSimilaire aux écrous standard et Les boulons, les écrous à vis-mère et les vis-mères utilisent une conception de filetage hélicoïdal, mais avec une forme de filetage conçue pour transmettre la force plutôt que de fixer les pièces ensemble.

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

Grâce à cette plage de valeurs, les vis-mères 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 contrasté de ces différentes applications serait la comparaison de la vis-mère utilisée dans un étau d'établi à la vis mère fonctionnant dans une tête de lecteur de DVD.

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

Notre article sur les vis-mères et le jeu examine cela plus en détail et propose des solutions pour empêcher le jeu dans les systèmes de vis-mère.

Entraînements par courroie

Belt and Pulley systems are often used to control Conveyor BeltsDans les machines, Les entraînements par courroie sont généralement composés 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 entraînements par courroie sont utilisés dans une large gamme de produits, de l'électronique grand public aux applications automobiles, étant capables de transférer un mouvement rotatif sur de longues distances. Ils sont généralement plus légers, plus silencieux et fonctionnent plus efficacement que Gears, tout en offrant une solution plus rentable.

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

Un autre exemple concret d'entraînement par courroie serait une bande transporteuse, une application dans laquelle 2 poulies ou plus déplacent une courroie conçue pour transporter une charge en continu entre deux points.

Les courroies nécessitent peu d'entretien et, si la tension correcte est maintenue, elles nécessitent 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. En conséquence, cela a conduit au développement de courroies synchrones, également connues sous le nom de courroies de distribution, qui sont rapidement devenues une choix populaire dans la robotique de loisir et dans les mécanismes d'entraînement des véhicules.

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

Gears

Gears are used in conjunction with springs in clockworkGears sont un dispositif mécanique doté de dents coupées, conçu pour s'engrener avec des pièces dentées compatibles afin de transmettre un couple, également connu sous le nom de force de rotation.

La conception des dents d'engrenage a considérablement évolué ces dernières années pour garantir les cercles primitifs - le cercle hypothétique s'étendant directement dans les profils des dents de l'engrenage représentant le point de transfert du mouvement à travers le système d'engrenage - des engrenages en prise fonctionne en douceur, sans glisser pendant la rotation.

Un mécanisme d'horlogerie, dans lequel des engrenages droits sont utilisés pour transférer la puissance d'un ressort hélicoïdal aux éléments motorisés, est un exemple d'endroit où l'on peut trouver des engrenages. 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 imbriqués, conçu pour fonctionner en séquence pour transmettre un mouvement de rotation. L'engrenage d'entrée, ou « engrenage d'entraînement », transmet la puissance à l'engrenage de sortie (le « pignon mené ») en le faisant tourner dans la direction opposée. Cela se fait souvent sous l'influence d'une source d'énergie, telle qu'un moteur ou un moteur.

Le rapport de vitesse d'un train d'engrenages, également connu sous le nom de rapport d'engrenage, est calculé en prenant le nombre de dents sur l'engrenage d'entraînement et en le divisant 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 vitesse 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 de couple et de vitesse, mais où l'espace est limité et le poids est un facteur critique.

Une crémaillère est une barre droite avec des dents coupées sur un côté, conçue pour permettre aux engrenages de s'engrener. Communément connu sous le nom de système à crémaillère, 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 fondamentaux des engrenages, veuillez consulter notre article Introduction aux engrenages.