méthode par scénarios · Génie mécanique
Les 34 scénarios de l’épreuve de technique (partie génie mécanique)
Chaque exercice du bac déroule une trajectoire logique récurrente. Reconnaître le scénario aide à choisir une démarche : idée directrice, exercice modèle corrigé, automatismes et pièges pour chacun.
chapitres
10
scénarios
34
Analyse fonctionnelle (FAST)
3 scénariosDiagramme FAST — transformer l’énergie et transmettre la rotation
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…
Signature : Diagramme FAST à compléter ; FT en infinitif ; composants avec repères
Lire le dossier avant le FAST — méthode d’épreuve
Les corrigés commentés Techniques insistent : le FAST se remplit après lecture du paragraphe de description du mouvement et de la nomenclature du dessin d’ensemble — pas en devinant.
Signature : Recommandations de corrigé commenté ; verbes à l’infinitif ; nom + repère
FAST à trous : compléter tantôt la fonction, tantôt le processeur, depuis le dossier technique
Au bac, le FAST ne s'invente pas : il est imprimé à trous. Une case vide côté fonction se remplit en lisant ce que fait le processeur imprimé en face : verbe à l'infinitif, objet, repères de départ et d'arrivée.
Signature : « Compléter le diagramme FAST descriptif de la fonction principale FP » ; « en indiquant les fonctions techniques et les composants manquants » ; « Compléter l'extrait du diagramme F.A.S.T » ; « compléter sur la vue en 3D les fonctions techniques ou les processeurs associés » ; « Composants / processeurs (noms et repères) »
Transmissions et rapports de vitesses
10 scénariosChaîne de rapports — trois vitesses de sortie
Les rapports de réduction se multiplient le long de la chaîne : avec produit des rapports partiels. Les trois vitesses d’une boîte correspondent à trois rapports …
Signature : Produit de rapports ; trois vitesses de boîte ; diamètre lié à et
Vis sans fin — transmission de rotation et guidage
La vis sans fin convertit souvent une rotation rapide moteur en rotation lente d’une roue (fort rapport). Sur le FAST, on sépare transmettre et guider en rotation (roulements).
Signature : Vis sans fin ; accouplement ; roulements ; rapport de réduction
Chaîne cinématique — organes et mouvements
Une chaîne cinématique enchaîne mouvements (translation, rotation) et organes (vérin, crémaillère, courroie, vis…). Pour un frein/embrayage, on identifie aussi l’organe qui crée l’effort presseur.
Signature : Chaîne cinématique ; courroie ; crémaillère ; effort presseur ressorts
Chaîne cinématique simplifiée : des diamètres et des Z au rapport global, puis vitesse de sortie et cahier des charges
Le bac donne la chaîne cinématique simplifiée — moteur, poulies-courroie, roue et vis sans fin, engrenages, organe de sortie — avec des diamètres et des nombres de dents, pas les rapports tout faits.
Signature : « Calculer le rapport global du réducteur » ; « Calculer la vitesse de rotation … » ; « Déduire la vitesse angulaire » ; « calculer la vitesse tangentielle » ; « Le cahier des charges impose une vitesse … » ; « Vérifier si la condition imposée par le cahier de charges est respectée »
Organes de transmission : accouplement (type, défauts compensés) et limiteur de couple (blocage, réglage du couple)
Deux organes qu’on confond, parce qu’ils sont tous deux placés entre deux arbres : l’accouplement transmet le mouvement de rotation d’un arbre à l’autre — rigide, il exige un alignement parfait ; élastique, il compense de petits…
Signature : « Donner le type de l’accouplement » ; « Citer trois défauts qui peuvent être corrigés par cet accouplement » ; « Indiquer le type de cet organe. (Cocher la bonne réponse.) » ; « Si la chaîne se trouve accidentellement bloquée, décrire l’état des éléments suivants » ; « compléter le graphe pour le réglage du couple d’adhérence du limiteur »
Compléter la chaîne de transmission (repères, organes, mouvements) pour un état imposé
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…
Signature : « 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 »
Train épicycloïdal à couronne fixe : condition géométrique, formule de Willis, vitesse du porte-satellites
Un train épicycloïdal se calcule en se plaçant sur le porte-satellites : vu de lui, le train redevient un train ordinaire, et c'est exactement ce qu'écrit la formule de Willis (toujours fournie).
Signature : « En utilisant la formule de Willis pour le train épicycloïdal, démontrer que le rapport de transmission… » ; « Déterminer la condition géométrique d'engrènement en fonction des diamètres primitifs » ; « Relier les repères des pièces par leurs désignations » ; « Exprimer et calculer le rapport de transmission du train épicycloïdal »
Transformer la rotation en translation : vis-écrou et pignon-crémaillère, vitesse, course et temps en bout de chaîne
En bout de chaîne cinématique, la rotation devient une translation. Avec un système vis-écrou, l'écrou avance à chaque tour de vis du pas de l'hélice ( filets, pas apparent ) : . Avec un…
Signature : « Calculer en m/s, la vitesse de translation » ; « Déduire le temps « t » mis pour … une course » ; « Déterminer la vitesse de rotation de la vis » ; « Calculer le nombre de tours … effectués par le pignon pour avoir la course « C » » ; « En déduire le nombre de dents nécessaire … de la crémaillère »
Remonter la chaîne : puissance, rendements, vitesse du moteur et choix du moteur dans un catalogue
L'étude cinématique se termine souvent par un choix : on remonte la chaîne depuis l'organe de sortie. Les vitesses se divisent par le rapport global (), les puissances se divisent par le produit des rendements…
Signature : « On se propose dans cette partie de choisir le moteur électrique convenable » ; « choisir le type de moteur le plus économique » ; « mettre une croix pour choisir le moteur convenable » ; « Le constructeur a utilisé un moteur de référence … vérifier si son choix est conforme »
Problème long sur un vérin électrique : FAST, schéma, torsion, train épicycloïdal et vis-écrou, conception et croquis de phase enchaînés (Partie A, 10 points)
La Partie A étudie un seul mécanisme de bout en bout, et chaque résultat sert plus loin : le dossier technique donne les fonctions du FAST et les liaisons du schéma ; la vitesse et la puissance du moteur donnent le couple qui…
Signature : « compléter … les fonctions techniques ou les processeurs associés » ; « À partir de la condition d'équilibre en rotation du pignon arbré, en déduire le moment de torsion » ; « En utilisant la formule de Willis pour le train épicycloïdal, démontrer que le rapport de transmission… » ; « Vérifier la satisfaction de la condition du cahier de charges » ; « en proposant deux autres solutions qui assurent l'encastrement » ; « le référentiel est défini par »
Freinage et couple presseur
2 scénariosFrein à friction — effort presseur et surfaces
Le couple de freinage multi-disques s’écrit souvent . On relève , , sur le dessin, on connaît et , on isole (effort presseur des ressorts).
Signature : Couple de freinage multi-disques ; effort presseur ; commande électromagnétique
Embrayage-frein — effort presseur et position
Sur un embrayage-frein, on distingue position embrayée et freinée. L’effort presseur de freinage est souvent fourni par des ressorts ; la commande électromagnétique libère ou plaque selon le type.
Signature : Embrayage-frein ; effort presseur ; position freinée
Résistance des matériaux — torsion
3 scénariosTorsion d’arbre — diamètre minimal et sécurité
En torsion simple, la contrainte max s’écrit . On dimensionne pour , ou on calcule depuis mesurée/échelle.
Signature : Torsion simple ; ; diamètre minimal ; coefficient de sécurité
Torsion — couple moteur, Reg, coefficient de sécurité et dmini
Quand le bac donne (ou et ), et , on ne lit plus sur un dessin : on pose puis . Un diamètre déjà choisi se vérifie : .
Signature : « Torsion simple » ; « / » ; « » ; « l'arbre résiste »
Flexion-torsion d'un arbre de pignon : moment idéal de flexion, diamètre minimal et comparaison au dessin
Une sollicitation composée de flexion et de torsion se ramène à une flexion simple équivalente : le moment idéal de flexion combine et (pour l'acier, ). On dimensionne…
Signature : « soumise à une sollicitation composée de flexion et de torsion » ; « calculer le moment idéal de flexion » ; « pour que la poutre résiste en toute sécurité à la flexion-torsion » ; « relever le plus petit diamètre de l'arbre et vérifier si le concepteur a respecté la condition de résistance »
Cotation fonctionnelle
3 scénariosChaîne de cotes et condition de jeu (Amaxi / Amini)
La cotation fonctionnelle traduit une condition de jeu ou de contact par une chaîne de cotes : la cote condition s'exprime comme somme algébrique de cotes de pièces. Les équations et permutent maxi/mini selon…
Signature : « Chaîne de cotes » ; « / » ; « cotation fonctionnelle »
Jeu latéral de roulement et ajustement H7/p6
Outre la chaîne de cotes du jeu de fonctionnement, le bac demande souvent de localiser le jeu latéral d'un roulement selon ou , et de qualifier un ajustement (jeu / serrage) pour une liaison encastrement.
Signature : « Jeu latéral » ; « condition » ; « ajustement H7/p6 »
Tracer la chaîne de cotes minimale sur le dessin : surfaces terminales, graphe de contact, puis calcul
Au bac, la chaîne de cotes n'est pas donnée : on la trace sur la coupe.
Signature : « Tracer la chaine de cotes relative à la condition « A » » ; « Tracer la chaine de cotes minimale relative à la condition A » ; « Indiquer si la condition A représentée est à sa position mini ou maxi » ; « Justifier l'existence de la condition » ; « Écrire les équations de Amaxi et Amini »
Dessin de définition et conception constructive
3 scénariosDessin de définition d'un pignon arbré et d'un arbre
Le dessin de définition fixe la géométrie d'une pièce isolée : vues, sections, tolérances dimensionnelles et géométriques, rugosités des portées de roulements.
Signature : « Dessin de définition » ; « section sortie » ; « portées des roulements »
Dessin de définition : noix, disque, chape et pied
Au bac Technique, le dessin de définition complète une pièce déjà vue sur l'ensemble : vues demandées, section sortie, traits, puis tolérances de position — pas un croquis libre.
Signature : « dessin de définition de la noix » ; « section sortie S-S » ; « conditions géométriques »
Encastrement démontable d'un pignon sur un arbre : FAST de conception, éléments standards, dessin et ajustement
Un encastrement démontable se conçoit en trois fonctions : mettre en position (centrage sur une portée + appui sur un épaulement), arrêter en rotation (clavette, cannelures) et arrêter en translation (vis + rondelle, écrou à…
Signature : « Compléter le FAST partiel de conception … en proposant deux autres solutions qui assurent l'encastrement » ; « Compléter la liaison encastrement … en utilisant les éléments standards » ; « Compléter à l'échelle 2:1 le dessin représentant la solution adoptée » ; « Cette liaison complète est réalisée par une vis …, une rondelle plate et une clavette parallèle forme A » ; « Indiquer l'ajustement nécessaire au montage du pignon »
Résistance des matériaux — flexion
3 scénariosFlexion d'une vis sans fin : effort tranchant, Mf et contrainte
En flexion, on assimile la pièce à une poutre, on calcule les efforts tranchants et le moment fléchissant maximal, puis la contrainte (forme pour un cylindre plein).
Signature : « Étude de flexion » ; « contrainte normale maximale » ; « moment fléchissant »
Flexion d'un doigt de réglage et d'un bras en porte-à-faux
Deux situations classiques : encastrement avec force en bout (moment ) et dimensionnement par . On retrouve puis le module de flexion .
Signature : « Étude en flexion » ; « moment fléchissant maximal » ; « module de flexion »
Flexion du maneton (34) : moment à l'encastrement
En flexion plane simple d'une poutre cylindrique encastrée, on calcule d'abord , puis on lit sur le diagramme des moments.
Signature : « maneton à la flexion » ; « poutre cylindrique encastrée » ; « diagramme des moments »
Guidage en rotation — montages O et X
2 scénariosGuidage en rotation — remplacer des coussinets par un montage en O ou en X
Au bac Technique, le guidage en rotation d'un arbre est d'abord assuré par des coussinets, puis souvent remplacé par deux roulements à contact oblique.
Signature : « Guidage en rotation » ; « montage en O / X » ; « coussinets » ; « porte-à-faux »
Guidage en rotation — choisir le roulement puis le monter : charge, arrêts axiaux, ajustements, étanchéité
Une fois admis qu'il faut des roulements, le sujet ne s'arrête pas là : il fait dérouler une chaîne de décisions dont chaque maillon a sa règle propre.
Signature : « Le montage des roulements étant à arbre tournant, il faut adopter 4 obstacles pour les bagues intérieures et deux arrêts pour les bagues extérieures » ; « Indiquer les tolérances demandées nécessaires au bon fonctionnement de ce montage » ; « Pour encaisser l'effort axial important sur le roulement (13) » (corrigés Technologie, sections Sciences techniques)
Analyse structurelle : liaisons, schéma cinématique, assemblages
3 scénariosSchéma cinématique : lire les liaisons sur le dessin d’ensemble et placer les symboles normalisés
Un schéma cinématique ne dessine ni formes ni dimensions : il dessine des liaisons.
Signature : « Compléter le schéma cinématique ci-dessous par les symboles normalisés » ; « Dans la position "débrayée", quelle sera la liaison L3 » ; « Compléter le graphe des liaisons ci-dessous » ; « par les symboles des liaisons et celui de l’accouplement »
Étudier un assemblage : mise en position, maintien en position et caractères de la liaison
Une liaison complète démontable se lit en deux colonnes. La mise en position dit où la pièce se place : ce sont des surfaces — centrage, appui plan — et l’obstacle qui la positionne en rotation.
Signature : « Indiquer, sur le tableau suivant, les noms et les repères des éléments et/ou les surfaces assurant la mise et le maintien en position » ; « Compléter le graphe des caractères ci-dessous de la liaison entre … en entourant les éléments correspondants » ; « Analyser les liaisons demandées en complétant le tableau »
Justifications technologiques : utilité d’une pièce ou d’une forme, choix d’un matériau, moyen de réglage
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.
Signature : « 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 … »
Réalisation et production : usinage, croquis de phase, programme CN
2 scénariosCroquis de phase : référentiel, cotes de fabrication, opérations et outils
Un croquis de phase se lit en trois couches. Les normales numérotées disent comment la pièce est mise en position : c’est le référentiel, pris sur des surfaces déjà finies. Les traits forts disent quelles surfaces la phase usine.
Signature : « le référentiel est défini par » ; « Donner les valeurs des cotes de fabrication » ; « identifier les opérations et choisir les outils nécessaires à la réalisation des surfaces » ; « en cochant les cases correspondantes aux catégories des cotes de fabrication » ; « Relier chaque surface repérée par l’opération d’usinage qui convient »
Programme CN de tournage : coordonnées X (diamètre) / Z et lignes G00 / G01
Le profil et le programme décrivent deux fois le même chemin d’outil. On lit chaque point sur le dessin — Z depuis l’origine Op en cumulant les longueurs, X en diamètre — puis on écrit une ligne par point : G00 quand l’outil se déplace…
Signature : « Identifier les coordonnées des points du profil » ; « Compléter le programme d’usinage correspondant » ; « G00 interpolation linéaire à vitesse rapide ; G01 interpolation linéaire à vitesse d’avance programmée »
Scénarios et épreuves du bac
Les liens confirmés et les repères à vérifier sont distingués ci-dessous.Bac Technique — session principale 2019 (génie mécanique)repère confirmé
Partie A — Génie mécanique (10 pts)Diagramme FAST — transformer l’énergie et transmettre la rotationChaîne de rapports — trois vitesses de sortieFrein à friction — effort presseur et surfaces
FAST boîte de vitesses, rapports N1–N3, frein multi-disques — corrigé bacweb 2019
Bac Technique — session principale 2021 (génie mécanique)repère confirmé
Partie A — Génie mécanique (10 pts)Lire le dossier avant le FAST — méthode d’épreuveVis sans fin — transmission de rotation et guidage
FAST pivot colonne, vis sans fin — corrigé commenté 2021
Bac Technique — principale 2019 (torsion + frein)repère confirmé
Partie A — Génie mécaniqueTorsion d’arbre — diamètre minimal et sécuritéFrein à friction — effort presseur et surfaces
Torsion arbre + frein multi-disques
Bac Technique — contrôle 2021 (embrayage-frein)repère confirmé
Partie A — Génie mécaniqueEmbrayage-frein — effort presseur et positionChaîne cinématique — organes et mouvements
Embrayage-frein et chaîne cinématique