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Fahmio
Fahmio
Bac Tunisie
Génie mécanique/AS-C
AS-CAnalyse structurelle : liaisons, schéma cinématique, assemblages

Justifications technologiques : utilité d’une pièce ou d’une forme, choix d’un matériau, moyen de réglage

Idée directrice

Ces questions valent 0,25 à 0,5 point chacune et se répondent en une phrase, à condition de relier la pièce à sa fonction : faciliter, régler, arrêter, freiner, guider, lubrifier, amortir. Un matériau se justifie par la propriété dont la fonction a besoin — frottement faible et usure reportée sur la pièce bon marché pour un coussinet, élasticité pour un tampon.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« Quelle est l’utilité du trou oblong (G) ? » ; « Donner le type du matériau des coussinets … Justifier ce choix » ; « Justifier l’utilisation du matériau du tampon » ; « Par quoi doit-on réaliser ce réglage ? » ; « Donner l’utilité de la forme pointue … »

Besoin d’un point de départ ? Voir la méthode
  • Localiser la pièce ou la forme sur le dessin d’ensemble, puis chercher ce qu’elle permet ou empêche.
  • Répondre par un verbe de fonction : faciliter, régler, arrêter, freiner, guider, lubrifier, amortir.
  • Pour un matériau, nommer la propriété utile : faible frottement et usure reportée (bronze), élasticité (caoutchouc), dureté (acier traité).
  • Pour un réglage, dire ce qu’on règle (tension, jeu, position) et dans quel ordre on manœuvre : desserrer, régler, bloquer.
  • Quand un calcul accompagne la justification (vis à plusieurs filets), faire le calcul et conclure par la comparaison qu’il permet.
Les pièges à vérifier dans ta démarche

Répondre par la description de la pièce au lieu de sa fonction (« c’est un trou allongé »). Dire que le bronze est choisi parce qu’il est « solide » : c’est son frottement faible et le report d’usure qui comptent. Confondre le pas pp et le pas de l’hélice php_h d’une vis à plusieurs filets. Oublier de convertir des mm/min en mm/s.

Sujet principal

Exercice — pétrin de boulangerie : cinq justifications, dans l’esprit des sessions 2019–2025

10 questionsCorrigé masqué

Pétrin à cuve tournante. Le moteur M entraîne la poulie motrice (2) ; une courroie trapézoïdale (3) transmet la rotation à la poulie réceptrice (4), calée sur la vis sans fin d’un réducteur qui fait tourner la cuve. Pour vider la cuve, la tête du pétrin — bras et outil de pétrissage — est relevée par une vis verticale.

Extrait du dossier technique :

  • le moteur M est fixé sur la plaque-support (5) par quatre vis (6) qui traversent quatre trous oblongs (G) de la plaque ; ces trous sont orientés suivant l’entraxe des deux poulies ;
  • l’arbre de cuve (20), en acier, tourne dans deux coussinets (21) montés dans le bâti ; un graisseur (22) permet de les lubrifier ;
  • la poulie réceptrice (4) est serrée en bout d’arbre par un écrou (7) bloqué par un contre-écrou (8) ;
  • la vis de relevage (30) est une vis à deux filets, de pas apparent p = 4 mm ; elle tourne à N = 45 tr/min dans un écrou (31) lié à la tête ; la course de la tête est de 150 mm ;
  • en fin de descente, la tête vient s’appuyer sur un tampon en caoutchouc (32) fixé sur le bâti.
  1. Donner le type de matériau des coussinets (21). Justifier ce choix.
  2. Quelle est l’utilité des trous oblongs (G) ? Décrire la manœuvre correspondante.
  3. Donner le rôle du contre-écrou (8).
  4. Vis de relevage à deux filets.
    1. Calculer la vitesse de translation V de la tête, en mm/s.
    2. Quelle serait cette vitesse avec une vis à un seul filet, de même pas apparent, tournant à la même vitesse ?
    3. Justifier le choix d’une vis à deux filets.
  5. Justifier l’utilisation du caoutchouc pour le tampon (32).
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : un coussinet frotte contre l’arbre ; on veut que ce frottement soit faible et que l’usure tombe sur la pièce facile à changer. Les coussinets sont en bronze, alliage cuivreux antifriction (ou en bronze fritté autolubrifiant). Contre l’acier de l’arbre, le bronze a un faible coefficient de frottement et résiste au grippage ; plus tendre que l’arbre, il s’use à sa place : on remplace un coussinet bon marché plutôt que l’arbre de cuve.

2. Les trous oblongs servent à régler la tension de la courroie (3). On desserre les vis (6), on fait glisser le moteur le long des trous pour écarter les poulies — la courroie se tend — ou pour les rapprocher lors du montage d’une courroie neuve, puis on resserre les vis.

3. Le contre-écrou (8) freine l’écrou (7) : serré contre lui, il crée entre les deux écrous un effort qui empêche leur desserrage sous les vibrations du pétrissage.

4.a Idée : en un tour, l’écrou avance du pas de l’hélice, égal au nombre de filets multiplié par le pas apparent. Pas de l’hélice :

ph=n×p=2×4=8 mmp_h = n \times p = 2 \times 4 = 8\ \text{mm}
V=N×ph=45×8=360 mm/minV = N \times p_h = 45 \times 8 = 360\ \text{mm/min}
V=6 mm/s\boxed{V = 6\ \text{mm/s}}

4.b Avec un seul filet, le pas de l’hélice vaut 4 mm : V = 45 × 4 = 180 mm/min, soit V=3 mm/s\boxed{V = 3\ \text{mm/s}}.

4.c À même vitesse de rotation, les deux filets doublent la vitesse de translation : la course de 150 mm se fait en 150/6 = 25 s au lieu de 150/3 = 50 s.

5. Le caoutchouc est élastique : il se déforme quand la tête vient en butée, amortit le choc et absorbe l’énergie de la descente, ce qui réduit le bruit et les vibrations et protège la tête comme le bâti.

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 : utilité de la forme pointue des dents d’un crabot (principale 2015) ; méplat sur le bout d’un boîtier (contrôle 2015) ; cales de réglage et méplats d’un embout (principale 2016) ; graphe explicatif du réglage d’un excentrique (principale 2018) ; choix de l’acier pour une vis sans fin et du bronze pour sa couronne (principale 2019) ; trou oblong et rôle d’une pièce non désignée (contrôle 2020) ; matériau des coussinets, écrou fendu et vis de pression (principale 2024) ; matériau d’un tampon et graphe de réglage d’un limiteur de couple (contrôle 2024) ; moyen de réglage de la tension des courroies (principale 2025).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Drill AS-C.1 — méplats : empêcher une rotation ou permettre une manœuvre
Entraînement 01 / 05

Drill AS-C.1 — méplats : empêcher une rotation ou permettre une manœuvre

5 questionsCorrigé masqué

Deux méplats dans le tambour moteur d’un convoyeur :

  • le bout de l’axe fixe (15), autour duquel tourne le tambour, présente deux méplats parallèles engagés dans une encoche en U du support (16) du bâti ; un écrou arrête l’axe en translation ;
  • l’embout (18) de la vis de tension de la bande présente deux méplats à son extrémité libre.
  1. Justifier la présence des méplats sur l’axe fixe (15).
  2. Donner l’utilité des méplats de l’embout (18). Avec quel outil le manœuvre-t-on ?
  3. Quelle liaison les méplats et l’écrou réalisent-ils entre l’axe (15) et le support (16) ?
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : deux faces planes dans une encoche en U forment un obstacle à la rotation. Les méplats empêchent la rotation de l’axe (15) dans le support : sans eux, le frottement du tambour en rotation entraînerait l’axe, qui doit rester fixe.

2. Les méplats de l’embout (18) permettent de le manœuvrer — le faire tourner pour régler la tension de la bande — avec une clé plate.

3. Une liaison encastrement : les méplats suppriment la rotation, l’écrou supprime la translation.

2 Drill AS-C.2 — crabot à dents pointues : faciliter l’engagement
Entraînement 02 / 05

Drill AS-C.2 — crabot à dents pointues : faciliter l’engagement

3 questionsCorrigé masqué

Dans le réducteur d’une bétonnière, un crabot (40) coulisse sur les cannelures de l’arbre de sortie (41) et s’engage dans les dents frontales de la roue (42), montée folle sur l’arbre. Les dents du crabot et de la roue sont taillées en pointe (forme F). Un ressort (43) pousse le crabot vers la roue ; un levier permet de le reculer.

  1. Donner l’utilité de la forme pointue F des dents.
  2. Pourquoi n’engage-t-on le crabot qu’à l’arrêt de la bétonnière ?
  3. Quel est le rôle du ressort (43) ?
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : que se passe-t-il quand deux dents arrivent face à face ? La forme pointue facilite le crabotage : les pointes glissent l’une sur l’autre et guident chaque dent vers le creux voisin, au lieu de buter de front.

2. Le crabot transmet le mouvement par obstacle, sans glissement progressif : engagé en marche, ses dents heurtent celles de la roue et peuvent se casser ou s’écraser. Contrairement à un embrayage à friction, il ne sait pas « patiner » pendant l’engagement.

3. Le ressort (43) maintient le crabot engagé et l’empêche de se dégager sous les vibrations ; il pousse aussi le crabot en place dès que les dents se présentent en face des creux.

3 Drill AS-C.3 — cales de réglage : centrer une roue creuse sur sa vis sans fin
Entraînement 03 / 05

Drill AS-C.3 — cales de réglage : centrer une roue creuse sur sa vis sans fin

4 questionsCorrigé masqué

Dans le réducteur à roue et vis sans fin d’un monte-charge, la roue creuse (25) doit être centrée sur sa vis. Un paquet de cales pelables (26), d’épaisseur totale 1,20 mm, est placé entre le couvercle (27) et le carter. Le montage est conçu ainsi : ajouter une épaisseur e de cales déplace la roue de e vers la gauche ; en retirer la déplace de e vers la droite. Chaque feuille de cale a une épaisseur de 0,05 mm.

  1. Expliquer brièvement l’utilité des cales de réglage (26).
  2. À la vérification, le plan médian de la roue se trouve à 0,15 mm à droite de l’axe de la vis. Faut-il ajouter ou retirer des cales ? Combien de feuilles ? Quelle sera la nouvelle épaisseur du paquet ?
  3. Pourquoi ce réglage est-il indispensable pour une roue creuse et sa vis sans fin ?
  4. Pourquoi utilise-t-on un paquet de cales minces plutôt qu’une seule cale épaisse ?
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1. Les cales (26) servent à régler la position de la roue (25) par rapport à la vis sans fin, suivant l’axe de la roue.

2. Idée : la roue doit revenir de 0,15 mm vers la gauche. Il faut ajouter 0,15 mm de cales, soit 0,15/0,05 = 3 feuilles ; le paquet passe de 1,20 mm à 1,35 mm.

3. La denture d’une roue creuse enveloppe la vis : si le plan médian de la roue n’est pas sur l’axe de la vis, le contact se fait sur un bord des dents ; la portée devient étroite, l’usure, l’échauffement et le bruit augmentent.

4. Un paquet de feuilles minces permet d’ajuster l’épaisseur par pas de 0,05 mm, en pelant ou en ajoutant des feuilles, sans usiner une cale neuve à chaque réglage.

4 Drill AS-C.4 — tension d’une courroie : moteur sur glissières ou galet tendeur
Entraînement 04 / 05

Drill AS-C.4 — tension d’une courroie : moteur sur glissières ou galet tendeur

5 questionsCorrigé masqué

Deux entraînements par poulies et courroie dans un même atelier :

  • entraînement A — un compresseur, dont le moteur est fixé sur un support à deux glissières ;
  • entraînement B — le ventilateur d’un four, dont le moteur est fixé sur le bâti par quatre vis dans des trous ronds ; un galet (G), monté sur un bras pivotant, s’appuie sur le brin mou de la courroie.
  1. Pour chaque entraînement, par quoi doit-on régler la tension de la courroie ?
  2. Pourquoi une courroie doit-elle être tendue ? Que risque-t-on si elle est trop tendue ?
  3. Pourquoi le galet (G) s’appuie-t-il sur le brin mou et non sur le brin tendu ?
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1. Entraînement A : en déplaçant le moteur sur ses glissières, ce qui modifie l’entraxe, puis en bloquant le support. Entraînement B : l’entraxe est fixe, le réglage se fait par le galet tendeur (G), dont on règle l’appui sur la courroie.

2. Idée : une courroie transmet par adhérence. Sans tension suffisante, elle patine : glissement, échauffement, usure rapide et vitesse de sortie incertaine. Trop tendue, elle surcharge les arbres et les roulements et s’use prématurément.

3. Le brin mou est le moins tendu : le galet y rattrape le mou et augmente l’arc d’enroulement sur les poulies sans ajouter d’effort au brin qui transmet la puissance. Sur le brin tendu, il augmenterait la tension maximale de la courroie.

5 Drill AS-C.5 — vis de réglage et contre-écrou : compléter le graphe de réglage
Entraînement 05 / 05

Drill AS-C.5 — vis de réglage et contre-écrou : compléter le graphe de réglage

3 questionsCorrigé masqué

Sur une presse à genouillère, la position basse du coulisseau (12) se règle par une vis de réglage (14), à un filet, de pas 1,5 mm, vissée dans le coulisseau ; la vis est bloquée par un contre-écrou (15). Pour modifier le réglage, l’opérateur suit un graphe de trois actions.

  1. Compléter le graphe de réglage : « ……… (15) → ……… (14) → ……… (15) ».
  2. Quel est le rôle du contre-écrou (15) ?
  3. De combien de tours faut-il tourner la vis (14) pour déplacer la position basse du coulisseau de 3 mm ?
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1. Desserrer (15) → visser ou dévisser (14) jusqu’à la position voulue → serrer (15).

2. Le contre-écrou (15) freine la vis (14) : serré contre le coulisseau, il bloque le réglage et l’empêche de se dérégler sous les chocs répétés de la presse.

3. Idée : un tour déplace la vis d’un pas. Nombre de tours : 3/1,5 = 2 tours\boxed{2\ \text{tours}}.

Relier ce raisonnement au bac

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