Ingénierie et développement durable (STI2D) · Première · Approche fonctionnelle et structurelle des produits
Liaisons et schéma cinématique
Comment les pièces bougent entre elles.
En bref
Pour comprendre un mécanisme, on ne dessine pas chaque vis : on regroupe les pièces qui bougent ensemble et on modélise leurs liaisons.
Pour comprendre un mécanisme, on ne dessine pas chaque vis : on regroupe les pièces qui bougent ensemble et on modélise leurs liaisons. Le résultat est le schéma cinématique.
Les degrés de liberté
Un solide libre dans l’espace possède 6 degrés de liberté : 3 translations (selon x, y, z) et 3 rotations (autour de x, y, z). Une liaison supprime certains de ces mouvements.
Les liaisons usuelles
| La liaison | Mouvements possibles | Exemple |
|---|---|---|
| Encastrement (liaison complète) | Aucun | Roue vissée sur un moyeu |
| Pivot | 1 rotation | Roue de vélo sur son axe, charnière |
| Glissière | 1 translation | Tiroir, chariot sur rail |
| Hélicoïdale | 1 rotation et 1 translation liées | Vis et écrou |
| Pivot glissant | 1 rotation et 1 translation indépendantes | Tige de vérin dans son corps |
| Rotule (sphérique) | 3 rotations | Rotule de direction, joystick |
| Appui plan | 2 translations et 1 rotation | Objet posé sur une table |
| Linéaire rectiligne, linéaire annulaire, ponctuelle | Liaisons à contact linéique ou ponctuel, plus de mobilités | Galet sur un plan |
Une liaison est dite parfaite si l’on néglige jeux et frottements : c’est l’hypothèse du schéma cinématique.
La démarche en quatre étapes
- Classes d’équivalence : regrouper les pièces sans mouvement relatif entre elles (vissées, collées, soudées). Chaque classe est un seul « solide ».
- Graphe des liaisons : chaque classe est un cercle, chaque liaison un trait qui relie deux cercles, avec son nom.
- Identifier chaque liaison : regarder quels mouvements relatifs sont possibles, et quelles surfaces sont en contact (cylindre → pivot ou pivot glissant, plan → appui plan, sphère → rotule).
- Schéma cinématique : dessiner chaque liaison avec son symbole normalisé, en respectant la disposition réelle. Le schéma minimal ne garde qu’une liaison équivalente entre deux classes.
Exemple travaillé : un étau
Pièces : mors fixe + corps (vissés ensemble), mors mobile, vis de manœuvre, écrou (fixé au mors mobile).
- Classe 1 : corps + mors fixe.
- Classe 2 : mors mobile + écrou.
- Classe 3 : vis + poignée.
Liaisons :
| Entre | Liaison | Pourquoi |
|---|---|---|
| 1 et 2 | Glissière | Le mors mobile coulisse sur le corps sans tourner |
| 1 et 3 | Pivot | La vis tourne dans le corps sans avancer |
| 3 et 2 | Hélicoïdale | La rotation de la vis fait avancer l’écrou |
Trois classes, trois liaisons : le graphe est une boucle. Tourner la poignée (rotation) fait translater le mors mobile.
Pourquoi ce travail ?
Le schéma cinématique permet de comprendre la transformation de mouvement, puis de calculer vitesses et efforts, et de simuler le mécanisme.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Combien de degrés de liberté possède un solide libre dans l’espace ?
2.Quelle liaison n’autorise qu’une rotation ?
3.Quelle liaison n’autorise qu’une translation ?
4.La liaison vis-écrou est une liaison…
5.Combien de rotations autorise une rotule ?
6.Qu’est-ce qu’une classe d’équivalence cinématique ?
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
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