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Fahmio
Fahmio
Bac Tunisie
Génie mécanique/TR-I
TR-ITransmissions et rapports de vitesses

Compléter la chaîne de transmission (repères, organes, mouvements) pour un état imposé

Idée directrice

La chaîne de transmission se lit sur la description et la nomenclature avant le dessin : on part du moteur et on suit le mouvement pièce par pièce — arbre, clavette, roue, pignon — jusqu’à l’organe récepteur, en écrivant les repères dans les cases vides. Chaque organe impose une nature de mouvement (rotation, translation) et un état (embrayé ou débrayé, bobine excitée ou non, limiteur qui patine) : refaire la chaîne dans l’autre état, c’est chercher où le mouvement s’arrête.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« Compléter la chaîne cinématique assurant la transmission de mouvement du moteur … » ; « compléter la chaine de transmission de mouvement … (repères) » ; « Compléter la chaine de transmission de puissance suivante par les noms des organes et les types de mouvements » ; « Le système est en position embrayée, compléter la chaine cinématique »

Besoin d’un point de départ ? Voir la méthode
  • Lire la description et la nomenclature, puis suivre le mouvement du moteur vers le récepteur, pièce par pièce ; une clavette ou des cannelures relient deux pièces qui tournent ensemble.
  • Une pièce « montée folle » ne reçoit le mouvement que par l’organe qui la lie à son arbre (crabot, embrayage).
  • Nature du mouvement : rotation jusqu’à l’organe de transformation (pignon-crémaillère, vis-écrou, bielle-manivelle), translation ensuite.
  • Autre état (débrayé, bobine non excitée, blocage) : refaire la chaîne et repérer le bloc où le mouvement s’arrête ou glisse.
Les pièges à vérifier dans ta démarche

Placer le pignon monté fou directement après l’arbre en oubliant le crabot qui le lie à l’arbre ; mettre le limiteur après la roue alors que la description le place entre l’arbre moteur et la vis ; oublier les clavettes dans les groupes de repères ; écrire « translation » dès la vis sans fin alors qu’elle transmet une rotation à la roue ; dire que le moteur s’arrête lors d’un blocage alors que le limiteur patine.

Sujet principal

Exercice — chaîne de transmission d’un portail coulissant, dans l’esprit des sessions 2015–2024

5 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Un portail coulissant est déplacé par un motoréducteur. Le moteur (M) entraîne l’arbre (1). Le disque (2), claveté en bout de l’arbre (1), porte deux garnitures (3). La vis sans fin (6), creuse, tourne librement sur l’arbre (1) ; le disque (2) est pincé entre le collet de la vis (6) et le plateau presseur (4). Ce plateau coulisse sur trois goujons vissés dans le collet, qui le lient en rotation à la vis (6) ; des rondelles Belleville (5), placées sous les écrous (15) des goujons, le pressent contre le disque. La vis sans fin (6) engrène avec la roue (7), clavetée par la clavette (8) sur l’arbre de sortie (9).

Sur les cannelures de l’arbre (9) coulisse un crabot (10), que le ressort (14) pousse contre le pignon (11) : leurs dents de crabotage s’engagent (position embrayée). Le pignon (11), monté fou sur l’arbre (9), engrène avec la crémaillère (12) fixée sous le portail. En cas de coupure de courant, l’utilisateur tire le levier (13), qui écarte le crabot (10) du pignon (11) (position débrayée).

  1. Compléter la chaîne de la figure 1 par les repères manquants.
  2. Indiquer la nature du mouvement (rotation ou translation) de chaque élément de la chaîne. Quel organe transforme la rotation en translation ?
  3. Le portail heurte un obstacle et se bloque, le moteur restant alimenté.
    1. Quelles pièces de la chaîne tournent encore ? Lesquelles sont arrêtées ?
    2. Entre quels blocs de la chaîne le mouvement s’arrête-t-il ?
  4. Position débrayée : l’utilisateur pousse le portail à la main.
    1. Écrire la chaîne du mouvement à partir du portail et dire où elle s’arrête.
    2. Pourquoi le déverrouillage est-il indispensable pour manœuvrer le portail à la main ?
  5. Nommer l’organe formé par les pièces (2, 3, 4, 5, 15), et celui formé par les pièces (10, 11, 13, 14). Donner la fonction de chacun.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : en se référant à la description, on suit le couple pièce par pièce depuis l’arbre moteur. Cases à compléter : (2, 3) entre (1) et (4, 6) ; (7) après (4, 6) ; puis (10) et (11) entre (8, 9) et la crémaillère (12).

M→(1)→(2,3)→(4,6)→(7)M\to(1)\to(2,3)\to(4,6)\to(7)
→(8,9)→(10)→(11)→(12)\to(8,9)\to(10)\to(11)\to(12)

2. Toutes les pièces de (1) à (11) sont en rotation ; la crémaillère (12) et le portail sont en translation. Le système pignon (11) – crémaillère (12) transforme la rotation en translation. La roue et vis sans fin (6, 7) transmet la rotation entre deux axes orthogonaux.

3.a Idée : le seul contact qui peut glisser est celui des garnitures. Tournent encore : l’arbre (1), le disque (2) et ses garnitures (3). Arrêtées : (4), (5), (15) et (6), puis (7), (8), (9), (10), (11), la crémaillère (12) et le portail.

3.b Entre (2, 3) et (4, 6) : les garnitures (3) glissent sur le collet de la vis (6) et sur le plateau (4).

4.a Portail + crémaillère (12) → pignon (11), qui tourne fou sur l’arbre (9). La chaîne s’arrête au pignon (11) : le crabot (10), l’arbre (9) et la roue (7) restent immobiles.

4.b La roue et vis sans fin (6, 7) est irréversible : la roue (7) ne peut pas entraîner la vis (6). En position embrayée, pousser le portail reviendrait à faire tourner la roue (7) : le portail resterait bloqué. Le crabot libère le pignon (11) de l’arbre (9).

5. Pièces (2, 3, 4, 5, 15) : limiteur de couple à friction ; il transmet le couple par adhérence et patine au-delà d’un couple réglé, ce qui protège le moteur et le réducteur. Pièces (10, 11, 13, 14) : embrayage à crabots à commande manuelle ; il lie ou sépare le pignon (11) et l’arbre (9).

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 : chaîne de la poulie motrice au deuxième pétrin, avec la nature des liaisons (courroie, méplats, crabotage) entre les éléments (principale 2015) ; chaîne du moteur à la poulie de sortie selon que la bobine est excitée ou non (contrôle 2016) ; chaîne d’un vérin électrique par les noms et les repères des pièces (principale 2016) ; chaîne en position embrayée jusqu’à la roue d’un fauteuil (principale 2017) ; chaîne de transmission de puissance complétée par les lettres des classes d’équivalence (contrôle 2019) ; chaîne complétée par les noms des organes (limiteur, accouplement, vis-écrou) et les types de mouvements (contrôle 2020) ; chaîne par les mouvements et les organes d’un bras de transfert (contrôle 2022) ; chaîne par repères jusqu’à une crémaillère fixe (contrôle 2024).

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Drill TR-I.1 — chaîne de puissance d’un vérin : placer les organes et les mouvements proposés
Entraînement 01 / 04

Drill TR-I.1 — chaîne de puissance d’un vérin : placer les organes et les mouvements proposés

3 questionsCorrigé masqué

Extrait du dossier technique d’une table élévatrice. La table est liée à l’écrou d’un système vis-écrou. La vis de manœuvre est reliée par un accouplement élastique à l’arbre de sortie d’un renvoi d’angle à engrenage conique. La poulie réceptrice d’une transmission poulies-courroie est montée sur l’arbre d’entrée de ce renvoi d’angle par l’intermédiaire d’un limiteur de couple. La poulie motrice est calée sur l’arbre du moteur.

Compléter la chaîne de transmission de puissance suivante par les noms des organes et les types de mouvements proposés : Système vis-écrou ; Engrenage conique ; Accouplement ; Limiteur de couple ; Poulies-courroie ; Rotation ; Translation.

Moteur —(Rotation)→ …… —(……)→ …… —(……)→ …… —(……)→ …… —(……)→ …… —(……)→ Table

  1. Compléter la chaîne.
  2. Quel organe change la direction de l’axe de rotation ?
  3. La table heurte un obstacle. Entre quels organes le mouvement s’arrête-t-il ?
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1. Idée : la description part de la table ; on la relit à l’envers pour partir du moteur.

  • Moteur —(Rotation)→ Poulies-courroie
  • —(Rotation)→ Limiteur de couple
  • —(Rotation)→ Engrenage conique
  • —(Rotation)→ Accouplement
  • —(Rotation)→ Système vis-écrou
  • —(Translation)→ Table

2. L’engrenage conique du renvoi d’angle : ses deux axes sont concourants, en général à 90∘90^\circ.

3. Le limiteur patine : le moteur et les poulies-courroie continuent de tourner ; l’engrenage conique, l’accouplement, la vis et la table sont arrêtés. Le mouvement s’arrête entre les poulies-courroie et l’engrenage conique, dans le limiteur de couple.

2 Drill TR-I.2 — chaîne de transmission par classes d’équivalence : la courroie n’appartient à aucune classe
Entraînement 02 / 04

Drill TR-I.2 — chaîne de transmission par classes d’équivalence : la courroie n’appartient à aucune classe

4 questionsCorrigé masqué

Un compacteur de cartons comprend : 1 bâti ; 2 arbre moteur ; 3 poulie motrice ; 4 clavette ; 5 courroie trapézoïdale ; 6 poulie réceptrice ; 7 arbre intermédiaire ; 8 carter ; 9 pignon ; 10 clavette ; 11 roue dentée ; 12 roulements (bagues extérieures dans le carter, bagues intérieures sur l’arbre 7) ; 13 vis de manœuvre ; 14 goupille ; 15 écrou ; 16 tige ; 17 plateau de compression. La roue (11) est goupillée sur la vis (13) ; l’écrou (15) est vissé sur la vis (13) et lié à la tige (16), guidée en translation dans le carter ; le plateau (17) est fixé sur la tige (16). Le stator du moteur est fixé sur le bâti.

Classes d’équivalence (à compléter) : A = {1, 8, bagues extérieures de 12} ; B = {2, 3, ……} ; C = {6, 7, 9, bagues intérieures de 12, ……} ; D = {11, 13, ……} ; E = {15, 16, 17}.

  1. Compléter les classes B, C et D par les repères 4, 10 et 14.
  2. Pourquoi la courroie (5) n’appartient-elle à aucune classe d’équivalence ?
  3. Compléter la chaîne de transmission de puissance par les lettres des classes : « Moteur → …… → courroie (5) → …… → …… → …… → plateau ».
  4. Indiquer la nature du mouvement de chacune des classes B, C, D et E par rapport à A.
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1. B = {2, 3, 4} ; C = {6, 7, 9, bagues intérieures de 12, 10} ; D = {11, 13, 14}.

2. Une classe d’équivalence regroupe des pièces sans mouvement relatif entre elles. La courroie est une pièce déformable : ses brins n’ont pas le même mouvement, elle ne peut être rattachée à aucune classe.

3. Idée : on suit le mouvement du moteur vers le plateau, classe par classe. Moteur → B → courroie (5) → C → D → E → plateau.

4. B, C et D sont en rotation par rapport au bâti A ; E (écrou, tige, plateau) est en translation : le système vis-écrou (13, 15) transforme la rotation de D en translation de E.

3 Drill TR-I.3 — bobine excitée ou non excitée : deux chaînes pour deux vitesses
Entraînement 03 / 04

Drill TR-I.3 — bobine excitée ou non excitée : deux chaînes pour deux vitesses

6 questionsCorrigé masqué

Le tambour (11) d’un enrouleur de câble est entraîné à deux vitesses. Nomenclature : 1 moteur ; 2 accouplement élastique ; 3 pignon arbré d’entrée, portant une denture de crabotage sur sa face ; 4 roue, clavetée sur l’arbre intermédiaire (5) et engrenant avec (3) ; 5 arbre intermédiaire ; 6 pignon claveté sur (5) ; 7 roue montée folle sur l’arbre de sortie (10), engrenant avec (6), portant elle aussi une denture de crabotage ; 8 baladeur (crabot) coulissant sur les cannelures de l’arbre (10) ; 9 bobine et levier de commande du baladeur ; 10 arbre de sortie ; 11 tambour claveté sur (10).

  • Bobine (9) excitée : le levier tire le baladeur (8), qui crabote avec le pignon arbré (3).
  • Bobine (9) non excitée : un ressort pousse le baladeur (8), qui crabote avec la roue (7).
  1. Écrire la chaîne cinématique du moteur (1) au tambour (11) quand la bobine est excitée.
  2. Écrire la chaîne cinématique quand la bobine n’est pas excitée.
  3. Dans quel état le tambour tourne-t-il le plus vite ? Justifier sans calcul.
  4. Pendant l’enroulement, le fil d’alimentation de la bobine (9) se coupe, le moteur restant alimenté. Quelle vitesse se trouve engagée ? Pourquoi ce choix du constructeur est-il prudent ?
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1. Idée : le baladeur, lié à l’arbre (10) par cannelures, est la seule liaison entre la boîte et l’arbre de sortie ; tout dépend de la pièce avec laquelle il crabote. Moteur (1) → (2) → (3) → (8) → (10) → tambour (11).

2. Moteur (1) → (2) → (3) → (4) → (5) → (6) → (7) → (8) → (10) → tambour (11).

3. Bobine excitée : c’est une prise directe, l’arbre (10) tourne à la vitesse du pignon (3). Bobine non excitée, le mouvement passe par deux engrenages réducteurs (3, 4) et (6, 7) : le tambour tourne moins vite.

4. Sans courant, la bobine n’est plus excitée : le ressort engage la vitesse lente. En cas de défaillance de la commande, le système se place de lui-même dans l’état le moins dangereux : le câble continue d’être enroulé, mais lentement.

4 Drill TR-I.4 — de la poulie motrice aux deux brosses : le moyen de transmission entre deux éléments de la chaîne
Entraînement 04 / 04

Drill TR-I.4 — de la poulie motrice aux deux brosses : le moyen de transmission entre deux éléments de la chaîne

3 questionsCorrigé masqué

Une autolaveuse de sol possède deux brosses rotatives. La poulie motrice (2) est clavetée sur l’arbre du moteur (1). La courroie crantée (4) entraîne la poulie double (5), goupillée sur l’arbre (7) de la première brosse (11a), qui est vissée sur l’arbre (7). La seconde gorge de la poulie double (5) entraîne, par la courroie crantée (8), la poulie (9), liée par deux méplats à l’arbre (10) de la seconde brosse (11b) ; la brosse (11b) est entraînée par l’arbre (10) grâce à des crabots.

  1. Compléter la chaîne de mouvement de la poulie motrice (2) jusqu’à chacune des deux brosses, en écrivant les repères manquants et, sur chaque flèche, le moyen de transmission qui lie les deux éléments : « (2) —……→ (5) —……→ …… —……→ (11a) » et « (5) —……→ …… —……→ …… —……→ (11b) ».
  2. Les deux brosses tournent-elles dans le même sens de rotation ? Justifier.
  3. Pourquoi le constructeur a-t-il choisi des courroies crantées plutôt que des courroies lisses ?
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1. Idée : chaque flèche porte le moyen de transmission entre deux pièces successives.

  • Première brosse : (2) —courroie crantée (4)→ (5) —goupille→ (7) —filetage (vissage)→ (11a).
  • Seconde brosse : (5) —courroie crantée (8)→ (9) —méplats→ (10) —crabots→ (11b).

2. Oui : une courroie non croisée conserve le sens de rotation. (5) tourne dans le même sens que (2), et (9) dans le même sens que (5) : les deux brosses tournent dans le sens du moteur.

3. Les dents de la courroie crantée engrènent avec celles des poulies : pas de glissement, les deux brosses gardent une vitesse constante et synchronisée, même sous charge.

Relier ce raisonnement au bac

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