AF-AAnalyse fonctionnelle (FAST)

Diagramme FAST — transformer l’énergie et transmettre la rotation

Idée directrice

Au bac Technique, l’analyse fonctionnelle commence presque toujours par un diagramme FAST : chaque fonction technique s’écrit avec un verbe à l’infinitif, et chaque boîte se termine par le composant (nom + repère) qui la réalise. La première FT convertit souvent l’énergie électrique en mécanique (moteur) ; les suivantes transmettent et adaptent le mouvement (vis sans fin, engrenages, cannelures).

Ce qui aide à reconnaître la démarche

Diagramme FAST à compléter ; FT en infinitif ; composants avec repères

Besoin d’un point de départ ? Voir la méthode

Lire le dossier technique avant le FAST. Verbes d’action à l’infinitif. Chaque boîte = une fonction + un processeur (nomenclature).

Une liaison encastrement se décrit en entier : l'obstacle qui arrête la rotation (clavette, cannelures, goupille) et ce qui arrête la translation (épaulement, anneau élastique, écrou + rondelle).

Les pièges à vérifier dans ta démarche

Écrire des noms de pièces sans verbe, ou inventer des composants absents de la nomenclature.

Remplacer une solution par une autre qui ne réalise pas la même fonction : des roulements ne « lient » rien, une clavette ne « guide » pas en rotation.

Sujet principal

Exercice — dans l’esprit des sujets techniques

3 questionsCorrigé masqué

Une boîte de vitesses anime un plateau d’entraînement en rotation. La chaîne, d’après le dossier technique type bac (session principale 2019 — unité de fabrication de fûts), comporte notamment : un moteur $MP$ , un couple vis sans fin / roue $(1,15+17)$ , des engrenages $(22,20)$ puis $(50,46)$ , et un engrenage conique $(61,64)$ en sortie.

Écrire la fonction technique principale $FT$ en une phrase avec un verbe à l’infinitif (animer le plateau…).
Proposer une décomposition FAST simplifiée en au moins quatre fonctions techniques $FT_1, FT_2,\ldots$ : pour chacune, indiquer le verbe et le composant (nom + repère) le plus vraisemblable dans la liste ci-dessus.
La vis sans fin $(1)$ est en acier, la couronne $(17)$ en bronze. Justifier ce choix de couple de matériaux (usure, coût de la pièce).

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. $FT$ : Animer le plateau d’entraînement d’un mouvement de rotation (ou « animer le plateau d’entraînement en rotation »).

2. Décomposition attestée (corrigé 2019) :

$FT_1$ — Transformer l’énergie électrique en énergie mécanique de rotation → Moteur $MP$
$FT_2$ — Transmettre le mouvement de rotation de $(1)$ à $(11)$ → Roue et vis sans fin $(1,15+17)$
$FT_3$ — Transmettre le mouvement de rotation de $(11)$ à $(20)$ → Engrenage $(22,20)$ (puis $(50,46)$ selon l’étage)
$FT_5$ — Transmettre le mouvement de rotation de $(40)$ à $(57)$ → Engrenage conique $(61,64)$

Les sous-fonctions de guidage (roulements, cannelures) s’inscrivent sous l’étage d’adaptation du baladeur.

3. Le bronze sur la couronne et l’acier sur la vis minimise l’usure de la vis sans fin, pièce coûteuse à remplacer (corrigé 2019 : « minimiser l’usure sur la vis sans fin à cause de son coût très élevé »).

Changer d’énoncé, garder le raisonnement

Choisis un seul transfert après le sujet principal. Qu’est-ce qui change ? Quel résultat ou quelle méthode peux-tu réutiliser ? Les autres exercices restent disponibles pour une prochaine séance.

Variantes rencontrées : FAST à compléter tantôt par les fonctions (solutions imprimées), tantôt par les composants (fonctions imprimées) ; « proposer deux autres solutions démontables » pour une fonction de liaison ; « justifier la présence » d'une forme (carré de manœuvre, évidement, nervure). Ces formes reviennent dans les devoirs et TD de classe.

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Drill — FT moteur et vis sans fin

Entraînement 01 / 05

Drill — FT moteur et vis sans fin

2 questionsCorrigé masqué

Sur un vérin électromécanique (sujet type 2022), la première sous-fonction convertit l’énergie électrique en mécanique via un moteur $Mt_2$ , puis un embrayage transmet à volonté la rotation.

Écrire $FT_{11}$ et $FT_{12}$ en infinitif avec le composant associé.
Quelle fonction assure le guidage en rotation d’un arbre cannelé (coussinets) ?

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1. $FT_{11}$ : Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique → Moteur $Mt_2$ . $FT_{12}$ : Transmettre à volonté la rotation de l’arbre moteur à l’arbre d’entrée → Embrayage (repères type $24,21,20a$ ).

2. Guidage en rotation de l’arbre cannelé → Coussinets (corrigé 2022 : « Guider en rotation l’arbre cannelé (2) — Coussinets (3, 51) »).

2 Drill — mémoire FAST

Entraînement 02 / 05

Drill — mémoire FAST

1 questionCorrigé masqué

Vrai ou faux : une fonction technique FAST peut s’écrire « Moteur électrique $MP$ » sans verbe. Justifier en une phrase.

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Faux. Les fonctions techniques s’expriment nécessairement avec des verbes à l’infinitif ; le moteur est le composant / processeur, pas la FT elle-même (commentaire corrigé 2021).

3 FAST — découpage d’un poste de cisaille

Entraînement 03 / 05

FAST — découpage d’un poste de cisaille

3 questionsCorrigé masqué

Sur un dispositif de découpage (sujet type cartons ondulés), la fonction principale est « Découper les bandes assemblées ». La chaîne comporte un moteur électrique $M4$ , un embrayage, un réducteur à engrenages, puis un système bielle-manivelle qui transforme la rotation en translation de la cisaille.

Écrire $FT_1$ (conversion d’énergie) avec un verbe à l’infinitif et le composant associé.
Écrire une FT de guidage en rotation d’un arbre du réducteur (composant : roulements).
Écrire la FT qui transforme la rotation de l’arbre de sortie en translation alternative de la cisaille.

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1. $FT_1$ : Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique → Moteur électrique $M4$ .

2. Guider l’arbre du réducteur en rotation → roulements (repères type $51$ ou $48$ selon le dessin).

3. Transformer le mouvement de rotation de l’arbre de sortie en translation alternative de l’axe porte-cisaille → bielle-manivelle. Toute FT s’écrit avec un verbe à l’infinitif, jamais par le seul nom du composant.

4 FAST — matériaux vis sans fin et couronne

Entraînement 04 / 05

FAST — matériaux vis sans fin et couronne

3 questionsCorrigé masqué

Dans une boîte de vitesses (sujet type fabrication de fûts), la fonction de transmission $FT_2$ est assurée par une vis sans fin en acier et une couronne (roue creuse) en bronze.

Justifier ce couple de matériaux du point de vue de l’usure et du coût de remplacement.
Écrire la FT associée à la transmission par vis sans fin / roue (verbe + compléments).
Pourquoi le correcteur exige-t-il des verbes à l’infinitif dans le FAST ?

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1. On use préférentiellement la couronne bronze (moins coûteuse à remplacer) pour protéger la vis acier plus chère ; le couple acier/bronze limite aussi le grippage.

2. Transmettre le mouvement de rotation de l’arbre moteur à l’arbre suivant — Roue et vis sans fin (repères type $1,15+17$ ).

3. L’infinitif décrit une action fonctionnelle ; le nom de pièce figure dans la colonne composant / processeur, pas dans le libellé de la FT.

5 Drill AF-A.5 — FAST : proposer d'autres solutions technologiques

Entraînement 05 / 05

Drill AF-A.5 — FAST : proposer d'autres solutions technologiques

8 questionsCorrigé masqué

Extrait du FAST d'un tapis de tri, relevé dans le dossier technique. La fonction principale est « Déplacer les colis vers le bac de tri ». Chaque fonction technique est déjà écrite avec un verbe à l'infinitif ; la colonne des composants donne la solution retenue par le constructeur, avec son repère de la nomenclature.

$FT_{1}$ Transformer l'énergie électrique en énergie mécanique de rotation → moteur (1).
$FT_{2}$ Lier complètement la poulie motrice (5) à l'arbre moteur (2) → clavette parallèle (6) + épaulement + vis (7) + rondelle (8).
$FT_{3}$ Guider en rotation l'arbre du tambour (12) → deux coussinets (13).
$FT_{4}$ Transformer la rotation de la vis (15) en translation du poussoir (18) → système vis-écrou (15-16).

Proposer deux autres composants démontables capables de réaliser $FT_{2}$ . Pour chacun, dire ce qui assure l'arrêt en rotation et ce qui assure l'arrêt en translation.
Proposer une autre solution pour $FT_{3}$ et donner l'avantage qui justifierait ce remplacement.
Proposer une autre solution pour $FT_{4}$ parmi les solutions de transformation de mouvement.
La colonne de guidage (20) du poussoir porte une extrémité de forme carrée. Justifier la présence de cette forme.

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Idée : une case « solution » du FAST se remplace par une autre solution de la même fonction technique : on reste dans la famille (lier, guider, transformer) et on nomme chaque composant comme dans une nomenclature.

1. Pour $FT_{2}$ : (a) cannelures sur l'arbre + épaulement + écrou et rondelle : les cannelures arrêtent la rotation, l'épaulement et l'écrou la translation ; (b) goupille traversant le moyeu et l'arbre : elle arrête à la fois la rotation et la translation. Un méplat avec une vis de pression est aussi accepté. Le collage et la soudure ne sont pas démontables.

2. Pour $FT_{3}$ : deux roulements (par exemple à billes à contact radial) à la place des coussinets. Avantage : moins de frottement et moins d'usure, donc un meilleur rendement et un jeu qui reste faible.

3. Pour $FT_{4}$ : un pignon-crémaillère (le pignon tourne, la crémaillère liée au poussoir se translate), ou un système bielle-manivelle si une course alternée suffit. La fonction technique reste écrite avec le même verbe : « Transformer la rotation … en translation … ».

4. La forme carrée permet le serrage et le desserrage de la colonne (20) sur son support à l'aide d'une clé : c'est une forme de manœuvre, pas une forme de guidage.

Relier ce raisonnement au bac

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Bac Technique — session principale 2019 (génie mécanique)· Partie A — Génie mécanique (10 pts)lien confirméFAST boîte de vitesses, rapports N1–N3, frein multi-disques — corrigé bacweb 2019

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