Mécanismes de Transformation de Mouvement
Système Vis-Écrou – 2ème BAC STE SI
Introduction
Le système vis-écrou est un mécanisme fondamental qui transforme un mouvement de rotation en mouvement de translation linéaire. Ce système est largement utilisé dans les machines-outils, les presses et les systèmes de positionnement précis.
1. Principe de fonctionnement
a) Constitution
Le système comprend deux éléments principaux :
- Une vis avec filetage hélicoïdal
- Un écrou avec filetage complémentaire
Lorsque la vis tourne, l’écrou se déplace linéairement selon le pas du filetage.
b) Relation fondamentale
La translation (d) est liée à la rotation (θ) par :
Avec :
- p = pas de la vis (mm/tour)
- θ = angle de rotation (rad)
2. Caractéristiques techniques
a) Types de filets
- Trapézoïdal : Pour charges importantes
- Triangulaire : Pour serrage et étanchéité
- Rectangulaire : Pour transmission de puissance
- Rond : Pour résistance aux chocs
b) Paramètres clés
- Pas (p) : Distance entre deux filets
- Diamètre nominal (d) : Diamètre extérieur
- Angle d’hélice (α) : Angle du filet
- Nombre de filets : Simple, double, triple
Relation entre pas et avance :
où n = nombre de filets
3. Rendement et efforts
a) Rendement mécanique
Le rendement η exprime l’efficacité de la transformation :
Avec :
- α = angle d’hélice
- φ = angle de frottement
b) Effort tangentiel
Effort nécessaire pour vaincre la charge :
Où Fa est l’effort axial
Condition d’auto-freinage :
Le système reste bloqué sans effort extérieur
4. Applications industrielles
a) Machines-outils
- Déplacement des chariots de tours
- Avance des tables de fraiseuses
- Positionnement précis en CNC
b) Autres applications
- Presses mécaniques
- Systèmes de levage (crics)
- Vérins mécaniques
- Robots industriels
Avantages du système vis-écrou :
- Grande précision de positionnement
- Rapport de réduction important
- Auto-freinage possible
- Compact et robuste
5. Variantes technologiques
a) Vis à billes
Système à roulement pour réduire le frottement :
- Rendement > 90%
- Précision élevée
- Durée de vie prolongée
- Coût plus élevé
b) Vis à rouleaux
Pour charges très importantes :
- Capacité de charge augmentée
- Rigidité élevée
- Utilisée en presses lourdes
Comparatif des technologies :
| Type | Rendement | Précision | Auto-freinage |
|---|---|---|---|
| Vis-écrou classique | 30-50% | Moyenne | Oui |
| Vis à billes | >90% | Élevée | Non |
Fiche technique récapitulative
| Paramètre | Formule | Unité |
|---|---|---|
| Déplacement linéaire | d = (p·θ)/(2π) | mm |
| Rendement | η = tanα/tan(α+φ) | % |
| Effort tangentiel | Ft = Fa·tan(α+φ) | N |
| Condition auto-freinage | α ≤ φ | – |
Points clés :
- Transformation précise rotation/translation
- Choix du filet selon l’application
- Importance du rendement et de l’auto-freinage
- Alternatives technologiques pour hautes performances
