La liaison rotule
Maintenant, imaginez-vous que vous souhaitez réaliser un bras manipulateur composé de plusieurs parties. Comme nous pouvons mettre en place des liaisons pivots, il est aussi possible de réaliser des liaisons mécaniques capables de trouner dans toutes les directions; soit x, y et z. Comme une épaule humaine, ce bras peut être orienté dans presque toutes les directions. On peut le lever, l'abaisser, le tourner ou l'écarter du corps. Ce comportement est ainsi le comportement d'une liaison rotule.
Imaginez que vous disposez d'une bille coincée dans une loge. La bille peut réaliser des rotations dans tous les sens et suivant les 3 axes x, y et z mais ne peut jamais translater ni suivant x, ni y ni z. Cette liaison mécanique est la liaison rotule. L’image ci-dessous nous explique cela :
Degrés de liberté
Pour mieux comprendre cela, regardons ensemble le tableau ci-dessous qui nous résumes les différents degrés de liberté :
| Axe |
(Tx, Ty, Tz) |
(Rx, Ry, Rz) |
| X | 0 | 1 |
| Y | 0 | 1 |
| Z | 0 | 1 |
Comme nous pouvons le constater, cette liaison présente 3 degrés de liberté, indépendants l'un de l'autre, et uniquement de rotation suivant les 3 axes x, y et z.
Symbole : la liaison rotule
La modélisation graphique d’une liaison encastrement repose sur l’utilisation du symbole normalisé présenté ci-dessous :
 |
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| Modélisation 2D d'une liaison rotule | Modélisation 3D d'une liaison rotule |
Donc mécaniquement, la pièce peut effectuer toutes les rotations dans tous les sens mais ne peut effectuer aucun déplacement. A ce stade, nous concluons que le centre de rotation demeure immobile.
Exemples de la liaison rotule
La rotule de direction
Le meilleur exemple pour cette liaison est celui de la rotule de direction. Ce mécanisme permet de relier la barre de direction au porte-fusée de la roue et ce pour transmettre le mouvement du volant aux roues tout en permettant leur suspension. L'image ci-dessous nous présente ce système magique capable de réaliser toutes les 3 degrés de rotations, ce qui lui donne la magie de la liaison rotule.
La liaison vérin hydraulique
Dans certains vérins hydrauliques, à l'extrémité de la tige du vérin, on peut trouver une liaison rotule placé généralement :
- à l'extrémité de la tige du vérin,
- ou à l'extrémité du corps du vérin.
Et qui permet la rotation autour de l'axe du vérin ainsi que les deux autres rotations afin de compenser les défauts d'alignement entre le vérin et le reste du système mécanique, minimiser les efforts dus à la flexion de la tige du vérin, etc.
L'image ci-dessous nous présente un exemple de vérin doté de deux liaisons rotules, une dans chaque extrémité :
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