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C!oN>rR.UC!ftON HE.C!ANtQUE.
PR.E.HrEJ~.E.S
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E.RHrNALES "
Auteurs: M. Aublin; R. Cahusac; J.P. Ferraz; G. Vernhères Ouvrage dans la collection STI de l'éditeur DUNOD
par
M. LETOURNEAU
La construction mécanique, associée aux nombreux outils disponibles actuellement, donne la possibilité d'étudier un produit comme un composant de marché et comme un élément vivant
Ce livre propose une approche telle, qu'il apparaît, "qu'on peut encore faire de la bonne construction mécanique"
à
l'aide d'une démarche guidée par le cycle de vie du produit. D M.L.AVANT PROPOS
La construction est l'art d'appliquer, de manière pondérée et en fonction de critères économiques, les connaissances fonda-mentales de mécanique et de physique à la réalisation de mécanismes et d'ouvrages. Elle couvre un ensemble de compétencess dont la maitrise est indispensable aux entreprises industrielles pour affronter des marchés fortement concurrentiels. Le processus de création de produits industriels s'appuie sur la mise en oeuvre des outils de la collllllunication technique et sur la connaissance des principes et des solutions constructives qui constituent, à un moment donné, l'état de l'art atteint en construction mécanique,
On mesure donc l'importance qu'il convient d'accorder à la technologie de construction.
La construction mécanique constitue sans doute un des éléments fondamentaux de la formation du technicien. Quelle que soit la poursuite d'études, des bases solides dans cette discipline sont un gage de réussite. Par ailleurs, la mécanique industrielle ne peut trouver de champs d'application que dans le cadre d'analyse ou de conception de solutions techniques convenablement imaginées et représentées.
L'enseignement du dessin technique, dans l'association qu'il impose entre l'analyse des formes du réel, la représentation symbolique noru1alisée et la connaissance de la technologie de construction, reste un passage obligé dans la formation. L'ouvrage propose des démarches exigeantes et rigoureuses qui pennettront ensuite aux élèves une meilleure maîtrise de la lecture puis de l'écriture. Le passage du réel au modèle spatial puis à sa représentation plane, impose des démarches de pensée qu'il faut identi-fier avant de proposer des apprentissages spécifiques.
Les solutions constructives dont la connaissance doit s'appuyer sur des travaux pratiques intégrant des activités de mon-tage, de démontage et une observation du réel, sont dans cet ouvrage présentées à partir de cahiers des charges. Leur étude doit faire l'objet d'une présentation rigoureuse et authentique dans l'illustration. À partir de la caractérisation des fonctions, les prin-cipes mis en oeuvre dans les diverses solutions, sont dégagés. De nombreux exemples permettent ensuite d'appréhender de façon synthétique les critères de choix et les exigences de mise en oeuvre. Ce sont ces aspects méthodologiques qui fonderont les savoir faire utilisables lors des poursuites d'études.
Une attention toute particulière a été apportée au vocabulaire et à la description en langage naturel des diverses solutions constructives. La maîtrise de ce vocabulaire doit aujourd1mi être largement réhabilitée. Les technologies nouvelles dont l'utilisa-tion est indispensable, ne peuvent remplacer cet outil essentiel de la collllllunical'utilisa-tion.
Cet ouvrage ne propose que très peu d'extraits de normes. En effet ceux là peuvent être mis à la dispositioon des élèves dans les salles spécialisées, sous forme d'un ensemble de livres, de mémentos ou de nom1es, attachés au lieu d'enseignement. La
vocation d'un manuel est très différente. Ce type d'ouvrage permet des. utilisations variées, aussi bien en cours qu'en travaux pratiques et autorise des travalL'\ de lecture à la maison qui conditiorment souvent la compréhension ·de ce qui est abordé en classe. Un livre bien exploité est souvent une aide précieuse aux apprentissages. Dans le domaine de la construction mécanique cette pratique s'est quelque peu perdue et les auteurs ont souhaité mettre à disposition des élèves une ressource confonne aux progranl1lles et péretme dans les démarches qu'elle présente.
Michel AUBLIN
Inspecteur général de l'Éducation nationale
aptep-info N°74- Nov. 1997
1.
z.
4.
s.
Table des matières
Les produits industriels
La compétitivité des produits Industriels 3 l.l. La mise en relation du produit
avec le besoin 3
1.2. Les marchés de produits industriels 9
1.3. Le cycle de vie d'un produit 11
1.4. Les composantes de la compétitivité
des produits 12
1.5. L'évolution des démarches de conception 16
De l'expression du besoin au cahier des charges 19
2.1. L'expression fonctionnelle du besoin 20
2.2. Le cahier des charges fonctionnel
d'un produit 22
3. Les outils d'analyse et de description 25
3.1. Les outils de description fonctionnelle 26
3.2. Les outils de description de 1' évolution
temporelle 33
3.3. Les outils de description structurelle 34
3.4. Les techniques pratiques d'analyse 35
Les outils et les techniques de représentation graphique
~uréel
L'analyse morphologique et la représentation 5.2. La représentation de solutions
du réel 43 en phase d'étude 63
4.1. La perception des fonnes d'une pièce 43 5.3. La représentation de solutions
4.2. La dénomination des formes d'une pièce 49 en phase d'utilisation 70
4.3. La situation relative des volumes 5.4. L'outil informatique 72
et. des surfaces (approche topologique) 54
4.4. Exemple: l'analyse des formes d'un doigt
de pince de manipulateur 57
6. Le dessin technique normalisé
77
Les techniques et les outils de représentation
59
6.1. La représentation en projection5.1. La représentation de solutions orthogonale 77
en phase d'avant-projet 60 6.2. La représentation en perspective 85
Les solutions constructives associées aux liaisons
7. La caractérisation des liaisons entre pièces
mécaniques 91
7 .1. La caractérisation cinématique des liaisons 91 7.2. La caractérisation d'une liaison
8.5. Les obstacles de type standard 119
8.6. Les assemblages permanents 124
9. Le guidage en rotation 131 par les efforts transmissibles 95
7.3. La caractérisation technique d'une liaison (typologie des solutions constructives) 96 8. Les assemblages réalisant une liaison
encastrement 99
8.1. L'expression fonctionnelle du besoin 99
8.2. Les principes et moyens mis en œuvre
dans les solutions constructives 103 8.3. La construction d'assemblages démontables 106
8.4. Les composants standard d'assemblage 110
9.1. L'expression fonctionnelle du besoin 131
9.2. Les principes et moyens mis en œuvre 133
9.3. Le guidage en rotation par contact direct 134
9.4. Le guidage en rotation obtenu
par interposition de bagues de frottement 1 36
9.5. Le guidage en rotation réalisé
par roulement 138
9.6. La liaison pivot obtenue par interposition
d'un film d'huile 154 9.7. La comparaison des différentes familles
de guidages en rotation 155
aptep-info N°74 -Nov. 1997
10. Le guidage en translation 157 10.1. L'expressionfonctionnelle du besoin 157
10.2. Les principes et moyens mis en œuvre 161
1 0.3. La construction des guidages en translation 164
11.3. L'étanchéité statique 178 11.4. L'étanchéité dynamique entre pièces
en mouvement relatif de rotation 182
11.5. L'étanchéité dynamique en mouvement
de translation 185
11. Uétanchéité et la protection des liaisons 175 11.1. L'expression fonctionnelle du besoin 1 7 5 11.2. Les principes et moyens mis en œuvre 177
11.6. L'exemple d'un mécanisme présentant
diverses solutions d'étanchéité 187
11.7. Le graissage et la lubrification 188
Les matériaux en construction mécanique
12. Les matériaux : typologie et caractéristiques
principales 193
12.1. L'évolution des matériaux 193 12.2. La typologie générale des matériaux 194 12.3. Les principales propriétés des matériaux 195 12.4. Les aciers 202 12.5. Les fontes 204
12.6. Le cuivre et ses alliages 205
12. 7. L'aluminium et ses alliages 206
12.8. Les matières plastiques 207
12.9. Les céramiques 208
12.1 O. Les composites 209
13. La relation produit-procédé-matériau 213
13.1. La camctérisation du« produit» 213
13.2. La camctérisation du« procédé» 215
13.3. La camctérisation du« matériau» 215 13.4. La typologie générale des procédés
de mise en forme 216
13.5. La typologie générale des procédés
de traitement de surface 220
13.6. L'influence du choix du couple« procédé~
matériau» sur la conception d'une pièce 221 13.7. Les incidences des procédés d'élaboration
sur le tracé des pièces 224
La définition de produit
14. Les spécifications fonctionnelles
et la définition de produit
14.1. La documentation d'un dessin d'ensemble
14.2. Les spécifications et les indications fonctionnelles du dessin d'ensemble
229 229
229
14.3. L'analyse des dimension et des formes
d'une pièce réelle 230
14.4. La cotation et la spécification
d'une pièce 238
Fiches spécifications 249
La description structurelle des chaînes fonctionnelles
15. Les actionneurs 259
15.1. Quelques généralités sur les actionneurs 259 15.2. La situation de l'actionneur au sein
d'une chaîne cinématique 261
15.3. Les aétionneurs électriques 263
15.4. Les vérins hydrauliques 266
15.5. Les vérins pneumatiques 266
16. Les réducteurs et les variateurs de vitesse 275
16.1. Les réducteurs de vitesse 276
16.2. Les variateurs de vitesse 288
. I l
17. Les transmetteurs et les transformateurs
de mouvement 295
17.1. La transmission d'un mouvement
de rotation entre deux arbres 296
17 .2. La transformation de mouvement
par système vis-écrou 302
17.3. La transformation de mouvement
par pignon-crémaillère 307
17 .4. La transformation de mouvement
par mécanisme bielle-manivelle 308
Index 311
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