Les liaisons mécaniques
Pour modéliser la partie opérative d'un système automatisé, on a souvent l'impression qu'il faut mémoriser une longue liste de liaisons mécaniques telles que la liason pivot, la liaison glissière, la liaison rotule, ... sauf qu'en réalité, toutes ces liaisons décrivent une seule chose : comment associer plusieurs pièces ensemble mécaniquement pour créer un système complet ?
Plus simplement, imaginez que vous créez un petit robot qui roule sur 4 roues. Chaque roue est ainsi liée à la structure de votre système via une liaison mécanique appelée la liaison pivot. C'est en donnant uniquement un seul degré de liberté à la roue par rapport à la structure de base du robot que cette roue ne permet ainsi que de tourner sur son axe.
Avant de nommer une liaison, observer ses mouvements
Lorsque vous observez la partie opérative d'un système automatisé, vous ne devez pas commencer à reconnaître les noms des liaisons mécaniques, mais plutôt votre premier réflexe consiste à observer les mouvements possibles et les identifier une par une. Quand vous observez une pièce, plusieurs questions se posent : Peut-elle avancer ? Peut-elle reculer ? Peut-elle monter ? Peut-elle tourner ? etc. Une fois que vous avez identifié tous les mouvements possibles et autorisés, la nature de la liaison est identifiée automatiquement à partir des degrés de liberté de chaque liaison.
Par exemple, si seule une rotation est possible entre deux pièces, il s'agit probablement d'une liaison pivot et si seule une seule translation est autorisée entre ces deux pièces, la liaison mécanique est sûrement une liaison glissière. Si aucun mouvement n'est permis, on est en face à d'une liaison encastrement.
Notion de degré de liberté
En mécanique, on appelle un degré de liberté le mouvement élémentaire qu’un solide peut effectuer par rapport à un autre solide indépendamment comment les deux sont liés entre-eux (accouplés). Dans une modélisation 3D, un solide libre, s'il est libre et pas lié à aucun autre objet, il possède 6 degrés de liberté tels que :
- 3 degrés de translations suivant les 3 axes de translations possibles :
- Tx : translation suivant l’axe X
- Ty : translation suivant l’axe Y
- Tz : translation suivant l’axe Z
- 3 degrés de translations suivant les 3 axes de rotations possibles :
- Rx : rotation autour de l’axe X
- Ry : rotation autour de l’axe Y
- Rz : rotation autour de l’axe Z
Pour comprendre cela, la modélisation ci-dessous nous détaille ces 6 degrés possibles pour un cube :
Ainsi, les degrés de liberté d’une liaison correspondent aux mouvements indépendants que deux pièces peuvent effectuer l’une par rapport à l’autre. Une liaison ayant peu de degrés de liberté impose davantage des contraintes et limite davantage les mouvements possibles dans l'espace.
Définition
Une liaison mécanique est un mécanisme qui n'autorise que certains mouvements tout en empêchants le reste dans un écosystème composé de 3 translations et 3 rotations. Ainsi, une liaison mécanique consiste à répondre aux deux questions suivantes :
- Quels mouvements restent possibles ?
- Et quels mouvements sont bloqués ?
Les liaisons normalisées les plus connues
Après avoir compris les caractéristiques d'une liaison mécanique, nous allons découvrir ensemble les différentes liaisons mécaniques, une par, ses propriétés et ses caractéristiques. Toutefois, certaines d’entre elles sont particulièrement répandues et on les trouvent un peu partout dans la majorité des réalisations mécaniques et d'autres sont parfois rarement utilisées.
Dans la suite de ce cours, nous allons nous intéresser aux liaisons mécaniques les plus couramment utilisées, en raison de leur importance et de leur fréquence d’application dans les systèmes automatisés, mécaniques et robotiques. Pour ce fait, nous allons vous présenter les liaisons mécaniques suivantes :
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