Feuille Tage

Guillaume SABATIER Franois RAGUSA

Hubert ANTZ

3e dition

9782100594641-Prelims.indd 1 26/02/13 15:51

Maquette de couverture : WIP

Dunod, Paris, 2006, 2009, 2013ISBN 978-2-10-059464-1

9782100594641-Prelims.indd 2 26/02/13 15:51

Prface

9782100594641_LivreSabatier.fm Page III Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14IIIDans un secteur industriel fortement concurrentiel qui impose des exigences de qualitet de rentabilit, le technicien daujourdhui doit tre capable de raisonner et dagirmthodiquement en apprhendant lensemble dans lequel il exerce son action. Saculture technique et ses comptences lui permettent de sadapter et de faire face auxvolutions technologiques. Ce profil de qualification milite pour un enseignementprofessionnel qui dpasse la seule transmission de connaissances.

La dmarche des auteurs de ce Manuel de construction mcanique sinscrit danscette vise de formation. Au-del de la simple criture de savoirs technologiques ,leur ambition est de permettre au lecteur daccder une comprhension globale dessystmes mcaniques et de leur environnement. Dans cet esprit, ils ont souhait donner leur travail une dimension pdagogique qui facilite lorganisation des apprentissages.Ainsi : les savoirs technologiques, cls dentre des diffrents chapitres, sont systmatique-

ment mis en relation avec des comptences professionnelles qui demeurent lesvritables objectifs de formation ;

les notions abordes sont toujours situes dans leur contexte technique ; des exer-cices corrigs et de nombreuses indications permettent au lecteur de vrifier sacomprhension et de prolonger ses investigations ;

des documents de synthse qui tiennent lieu de tableau de bord de la formation,permettent didentifier les activits conduites et dvaluer les comptences misesen uvre.

Conu pour rpondre aux exigences des rfrentiels des formations CAP etBaccalaurats professionnels du secteur industriel, ce Manuel de constructionmcanique couvre un large champ de connaissances en sciences et technologiesindustrielles. Il sadresse tous ceux qui, engags dans une dmarche de formation,recherchent un ouvrage de rfrence qui les accompagnera dans leur parcours. Larichesse documentaire et la clart des explications rpondront trs certainement leurs attentes.

ric ChazaletteInspecteur de lducation nationaleSciences et Techniques industrielles

9782100594641_LivreSabatier.fm Page IV Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14

Table des matires

5.1 Surfaces planes 39

9782100594641_LivreSabatier.fm Page V Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14V

5.2 Solides 405.3 Position entre deux surfaces ou deux volumes 425.4 Formes des pices mcaniques 425.5 Profils 49Avant-propos IXComptences associes chaque savoir et valuation de llve XIII

Chapitre 1 Analyse fonctionnelle 11.1 Exemple darchitecture fonctionnelle pour une automobile 11.2 La dmarche de lanalyse fonctionnelle 31.3 nonc fonctionnel du besoin (mthode APTE) 31.4 Lanalyse de produits existants 51.5 Schma par bloc fonctionnel 7

Chapitre 2 Dessin technique : vulgarisation et normalisation 11

2.1 Le dessin technique (ou industriel) 112.2 Formats normaliss ISO 216 142.3 chelle ISO 5455 152.4 Cartouche ISO 7200 152.5 Nomenclature ISO 6433 et ISO 7573 15

Chapitre 3 Reprsentation en vue extrieure dune pice sur un dessin technique 21

3.1 Projection orthogonale 213.2 Traits NF ISO 128-24 223.3 Disposition et alignement des vues 233.4 Vues utiles 243.5 Vue interrompue 243.6 Vue partielle 243.7 Vue auxiliaire 253.8 Demi-vue 25

Chapitre 4 Reprsentation en coupe dune pice ou dun mcanisme sur un dessin technique 29

4.1 Coupes et sections 294.2 Coupe partielle 314.3 Demi-coupes 314.4 Section 324.5 Coupe brise 32

Chapitre 5 Volumes et surfaces 39

Manuel de technologie mcanique

VI

Chapitre 6 Matriaux 53

9782100594641_LivreSabatier.fm Page VI Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 146.1 Principaux lments dalliage 536.2 Associations de fer et de carbone 556.3 Dsignation des alliages daluminium 596.4 Aluminium et alliages 596.5 Cuivre et alliages 606.6 Matires plastiques 61

Chapitre 7 Procds dobtention des pices 717.1 Forgeage 717.2 Chaudronnerie 737.3 lectrorosion 767.4 Fonderie 767.5 Assemblage 807.6 Usinage 847.7 Finition 87

Chapitre 8 Liaisons lmentaires dans un mcanisme 898.1 Liaisons mcaniques 898.2 Classes dquivalence cinmatique 928.3 Liaisons normalises et reprsentations 92

Chapitre 9 Schma cinmatique minimal dun mcanisme 979.1 Dfinitions et mthodes 97

Chapitre 10 Ajustements 10110.1 Tolrances dimensionnelles ISO 286 10110.2 Assemblages 102

Chapitre 11 Cotation fonctionnelle 10911.1 Cote condition ISO 8015 10911.2 Chane de cotes 10911.3 Conditions maximale et minimale 111

Chapitre 12 Spcifications gomtriques 11312.1 Ncessit de lindication de spcifications gomtriques sur les plans 11312.2 Notations des spcifications gomtriques sur les plans

et mthode dexcution 11312.3 Symboles des spcifications gomtriques 11412.4 Spcifications de forme 11512.5 Spcifications dorientation 11612.6 Spcifications de position 11712.7 Spcifications de battement 118

Chapitre 13 Spcifications de surface 12313.1 Ncessit de ltude et de lindication des tats de surface 12313.2 Topographie des surfaces 12313.3 Rugosit 124

Chapitre 14 Mtrologie 12714.1 Pied coulisse 12714.2 Micromtre intrieur ou extrieur 12914.3 Peigne 13014.4 Comparateur 131

Table des matires

Chapitre 15 Guidage en rotation 133

9782100594641_LivreSabatier.fm Page VII Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14VII

15.1 Expression fonctionnelle du besoin 13315.2 Guidage en rotation par contact direct 13315.3 Guidage en rotation obtenu par interposition de bagues de frottement 13415.4 Guidage en rotation ralis par roulement 13615.5 Liaison pivot obtenue par interposition dun film dhuile 142

Chapitre 16 Guidage en translation 14516.1 Prcision dun guidage en translation 14516.2 Guidage par contact direct 14616.3 Guidage par contact indirect 147

Chapitre 17 Filetages, taraudages et liaisons encastrements 151

17.1 Vis 15117.2 crous 15217.3 Assemblages dmontables ISO 965 ISO 68-1 et NF ISO 261

NF ISO 262 NF ISO 724 15317.4 Reprsentation des lments filets 15517.5 Cotation des lments filets 15617.6 Chanfreins dentre et gorges de dgagement 15717.7 Classes de qualit ISO 898 et ISO 965 15717.8 Ralisation des assemblages 15817.9 Rondelles dappui 16217.10 Types dcrous 16317.11 Freinage des vis et des crous 16417.12 Liaisons dmontables obtenues par goupillage 16717.13 Liaisons arbre-moyeu 16717.14 Liaisons encastrement non dmontables 168

Chapitre 18 tanchit et lubrification des mcanismes 17518.1 tanchit ISO 9222 17518.2 Lubrification 179

Chapitre 19 Transformation et transmission de lnergie 18319.1 Lnergie 18319.2 La transmission du mouvement 18719.3 Tansformation du mouvement mcanique 19719.4 Accouplements NF EN ISO 3952 20019.5 Freins 20719.6 Appareils de transformation de lnergie et de commande 209

Chapitre 20 Statique : tude du comportement des solides immobiles dans un repre 231

20.1 Quelques notions importantes 23120.2 Actions mcaniques distance 23320.3 Actions mcaniques de contact 23420.4 Actions mcaniques et moments modlisables par un torseur 23520.5 Principe fondamental de la statique (PFS) 238

Chapitre 21 Cinmatique : tude de la position et du mouvement des solides par rapport un repre 245

21.1 Dfinitions 245


VIII

21.2 Rotation et translation 24521.3 Trajectoires 245

9782100594641_LivreSabatier.fm Page VIII Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 1421.4 Dtermination des vitesses 24721.5 Mthodes graphiques de dtermination des vitesses instantanes 248

Chapitre 22 Dynamique : tude du comportement des solides en mouvement par rapport un repre 255

22.1 nergtique 25522.2 Dynamique 257

Chapitre 23 Rsistance des matriaux 26323.1 Dfinitions 26323.2 Hypothses gnrales 26323.3 Contraintes 26423.4 Traction et compression 26523.5 Cisaillement 26623.6 Torsion 26723.7 Flexion simple 268

Chapitre 24 Structure et traitements des mtaux et matires plastiques 273

24.1 Dfinitions 27324.2 tude des liaisons mtalliques 27324.3 Polymres 278

Chapitre 25 Caractristiques mcaniques et essais des matriaux 281

25.1 Dfinitions 28125.2 Essai de traction ISO 6892 28225.3 Essai de duret 28325.4 Essai de rsilience 28525.5 Essai de fatigue 286

Corrigs des exercices 288Index 306

Avant-propos

9782100594641_LivreSabatier.fm Page IX Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14IXCe manuel, destin aux lves de CAP, BEP et Baccalaurats professionnels indus-triels, met au cur de la situation dapprentissage les normes, les savoirs et lescomptences essentiels de la technologie mcanique en se basant sur des systmesmcaniques et leurs fonctions associes.

Chaque chapitre est introduit par les comptences acqurir. Llve est guid dans lacomprhension de la technique enseigne et sentrane laide des exercices dappli-cation en fin de chapitre. chaque exercice, llve peut, seul ou avec laide du pro-fesseur, valuer ses comptences, grce au tableau prvu cet effet en dbut demanuel, en inscrivant son niveau (A, B, C et D) en face de la comptence acqurir.Il suit ainsi son volution sur la mme comptence pendant sa priode de formation,et ses progrs tout au long de lanne. Avant lexamen, il est ncessaire de travaillerprioritairement les comptences values par C et D.

Travail de dcouverte des phnomnes observs

Rponses aux questions poses dans le cours

Apprentissage du cours, seul ou avec le professeur

En classe, lecture, mmorisation et comprhension du cours

Exercices pratiques ou dirigs, seul ou en classe

Exercice appliqu en fin de chaque chapitre avec corrig en fin de manuel

Entranez-vous et Exercices supplmentaires Pour aller plus loin pour validation des comptences

valuation des comptences

Contrle des connaissances avec ou sans normes du manuel

Tableau de comptences remplir seul ou avec le professeur

Approfondissement des points dlicats

Rvision des rgles et explication du cours et/ou des exercices

Examen

Mode demploi


X

Grce ce logo, llve a la possibilit de sappuyer sur une quantit deressources pdagogiques : complments de cours, informations techni-ques, illustrations, schmas vidos etc. pour mieux assimiler les connais-sances au fil des chapitres et sentraner laide des nombreux exercices

corrigs. Prsent sous forme de porte-documents numrique, le menu principalvous donne accs diffrents dossiers : Dossiers techniques du livre : chaque sujet technique du livre (alternateur, bat-

teur, injecteur etc.) est dtaill dans un dossier technique complet : descriptionfine de lobjet, des vidos, des informations techniques.

Autres dossiers techniques : pour le champ dapplication, dautres tudes techni-ques sont galement disponibles (bloc de jonction lectrique, bute rglable,essai-glace, scie sauteuse).

Sujets dapprentissage : vritables outils interactifs, 2 dossiers complets sur lesajustements et les matriaux permettent llve de se mettre en situationdapprentissage et en condition dexamen pour sauto-exercer.

Bonus web

www

9782100594641_LivreSabatier.fm Page X Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14 Figures et exercices : chapitre par chapitre, vous trouverez lensemble des illus-trations ainsi que des exercices corrigs pour vous entraner.

Formations : des documents utiles pour les diffrentes formations en CAO(solidworks et topsolid).

Sujets dexamens : pour vous entrainer et progresser tout en autonomie. Un peu dhistoire : pour des raisons essentiellement pratiques lies lensei-

gnement de la construction mcanique et afin de rpondre aux attentes deslves, lapproche des sciences et techniques par lhistoire de la constructionmcanique avec les dates importantes est prsente dans ce document. Il permetainsi dapporter des informations complmentaires pour une meilleure compr-hension.

Chemin daccs aux ressources pdagogiques

Rendez-vous sur le site www.dunod.fr Tapez le titre de louvrage dans la barre de recherche Sur la gauche, sous la couverture de louvrage, dans le pav complments en

accs rserv cliquez sur voir tous les complments

Avant-propos

Avertissements

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XI Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14XI

Les normes incluses dans le manuel ne sauraient en aucun cas remplacer les docu-ments de lAFNOR, auxquels il convient de se reporter pour toute applicationindustrielle.

Ce manuel est un outil et non une rfrence officielle, il ne prfigure ni dela progression ni du contenu des cours des professeurs, qui doivent se reporterau rfrentiel de la discipline concerne pour tablir leurs squences pdago-giques.

Les exemples donns ici ne sont pas exhaustifs, ils ne sauraient tre utiliss directe-ment pour dautres applications sans adaptations thoriques et pratiques adquates.

Les repres de lespace trois dimensions installs pour chaque exemple sont desrepres relatifs.

Les auteurs souhaitent remercier : Renault SA (http://www.renault.fr), le Conservatoire Seb (http://www.groupeseb.com), la Socit des ptroles Shell (http://www.shell.com), Festo (http://www.festo.com), Pioch Farrus Mine (http://perso.wanadoo.fr/piochfarrus/index2.htm), et particu-

lirement Jean-Luc Esprou, Wrth France SA (http://www.wurth.fr), lAFNOR (http://www.afnor.fr/portail.asp), les ditions Dunod (http://www.dunod.com),ainsi que tous les collgues, lves, inspecteurs et proches ayant apport leur contri-bution lamlioration de louvrage.

Remerciements

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XII Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14

Comptences associes chaque savoir et

Ch

1.

2. 3. 4. 5.

6. 7.

8. 9.

Sp

1011121314

So

1516171819

t2021rep22rep232425. Caractristiques mcaniques et essais des matriaux RDM1 4 333

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XIII Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14XIII valuation de llve

Les comptences sont donnes de manire indicative et ne sauraient remplacer lerfrentiel spcifique de la section considre. Il convient de sy reporter afin de resterdans la limite impose rglementairement.

apitre Comptences Page

Analyse fonctionnelle A1, A2 1

Dessin technique : vulgarisation et normalisationReprsentation en vue extrieure dune pice sur un dessin techniqueReprsentation en coupe sur un dessin techniqueVolumes et surfaces

L1, L8, L12, E1L1, L8, L12, E1, L4, L10, E4L1, L8, L12, E1, L4, L10, E4L2, L10, A4

11212939

Matriaux : transformation et normalisationProcds dobtention des pices

L5, A3L6, E2, A3, A7

5371

Liaisons lmentaires dans un mcanismeSchma cinmatique minimal dun mcanisme

L11, ES1, A4, A5L11, ES1, E3, A5

95103

cifications fonctionnelles

. Ajustements

. Cotation fonctionnelle

. Spcifications gomtriques

. Spcifications de surface

. Mtrologie

L7, L9, A6, A7, A12L7, L9, A6, A7, A12L7, L9, A6, A7, A12L7, L9, A6, A7, A12A8, A9

107117121133137

lutions technologiques

. Guidage en rotation (roulements, paliers lisses)

. Guidage en translation

. Liaisons encastrements

. tanchit et lubrification

. Transformation et transmission de lnergie

ES4, E4, A6, A12ES4, E4, A6, A12ES4, E4, A6, A12A11, ES4ES4, ES5, A2, A10, ES2, L12, A13

145161169201209

ude des comportements. Statique : tude du comportement des solides immobiles dans un repre. Cinmatique : tude de la position et du mouvement des solides par rapport un re

. Dynamique : tude du comportement des solides en mouvement par rapport un re

. Rsistance des matriaux

. Structure des matriaux et leurs traitements

ECSD1, ECSD2, ECSD3

ECC1, ECC2

ECSD1, ECSD2, ECSD3RDM1 RDM2RDM1 4

265

285

297309321


XIV

valuation de llve

A B C D

Ex

L1

L2

L3

L4

L5no

L6

L7

L8

L9

L1

L1cin

L1ou

ESles

ESou

ES

ES

ES

E1

E2

E3

E4

A1

A2ou

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XIV Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14: llve a atteint lobjectif entirement et en autonomie: llve a atteint lobjectif avec laide du professeur: llve a atteint lobjectif partiellement ou avec difficults: llve na pas atteint lobjectif

valu

atio

n 1

valu

atio

n 2

valu

atio

n 3

valu

atio

n 4

emple : Comptence : mesurer la largeur dun pice C B A

: Reprer un ensemble de pices, une pice, ou les formes dune pice sur un dessin technique

: Nommer des surfaces et volumes lmentaires

: Dcrire les positions relatives entre les surfaces ou entre les volumes dune pice

: Dsigner les formes dune pice en reprsentation plane ou en coupe sur un dessin technique

: Identifier la nature dun matriau partir des hachures ou dune pice relle et dcoder sa dsignation rmalise

: Identifier le procd dobtention dune pice suivant ses formes

: Dcoder les cotes et les spcifications fonctionnelles lies aux surfaces

: Extraire les informations utiles dun dossier technique (cartouche, nomenclature, repres, matriaux) : Identifier les surfaces fonctionnelles dun mcanisme

0 : Associer volumes et surfaces dans plusieurs vues dune mise en plan

1 : Identifier les liaisons et les mouvements des pices dun mcanisme partir dun schma matique

2 : Inventorier les pices constitutives d'un systme mcanique ou dun ensemble hydraulique pneumatique

1 : Identifier, avec la norme, les liaisons entre solides dans un schma cinmatique et en dduire mouvements relatifs

2 : Identifier, avec la norme, les composants utiliss dans un schma pneumatique, hydraulique lectrique

3 : Identifier le type de transmission ou de transformation de lnergie sur un dessin technique

4 : identifier les solutions constructives associes aux fonctions techniques et dcoder leur dsignation

5 : Dterminer les paramtres dentre et de sortie de lnergie pour rsoudre un problme technique

: Produire le croquis dune pice ou sa reprsentation normalise sur des vues planes ou en perspective

: Dcrire le procd dobtention dune pice suivant les fonctions techniques quelle doit remplir

: Complter un schma cinmatique

: Reprsenter une solution technologique pour une fonction technique donne

: Dfinir la frontire dtude pour un systme mcanique

: Exprimer les entres/sorties, fonctions, valeur ajoute et donnes de contrle dun ensemble sous-ensemble partir dun outil de description fonctionnelle

Comptences associes chaque savoir et valuation de llve

A3 : Associer les matriaux leurs caractristiques et leur fonction technique assurer da

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A1

A1

A1

A1ou

ECde

ECou

EC

EC(daECcoou

RD

RDdo

RDet

RDdo

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XV Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14XV

ns un systme mcanique

: Associer les surfaces de contact ou les mouvements relatifs des pices leurs liaisons normalises

: Dfinir les classes dquivalence cinmatique pour un systme mcanique donn

: Dfinir les conditions fonctionnelles pour une solution technologique

: Associer les spcifications fonctionnelles au procd dobtention des pices

: Valider des spcifications fonctionnelles par contrle des pices

: Choisir le procd de mtrologie suivant la spcification fonctionnelle considre

0 : Dcrire un systme de transmission de lnergie

1 : Dcrire un type dtanchit ou de lubrification pour une fonction technique donne

2 : Exprimer le comportement dun assemblage selon les spcifications fonctionnelles indiques

3 : partir dun schma, dcrire le fonctionnement dune installation hydraulique, pneumatique lectrique

C1 : Identifier et dcrire le mouvement relatif entre deux pices ainsi que la trajectoire dun point cette pice

C2 : Dterminer la position, la vitesse et lacclration dun solide en mouvement de translation de rotation uniforme ou uniformment vari

SD1 : Inventorier les actions mcaniques appliques un solide

SD2 : Reprsenter les actions mcaniques sur un solide isol, lquilibre ou en mouvement ns un repre impos)SD3 : Dterminer les actions inconnues un solide isol en vue de rsoudre un problme (RDM,

ndition dquilibre, etc.) par application dun principe fondamental de la physique (statique dynamique)M1 : Identifier le type de sollicitation laquelle une section quelconque dune pice est soumise

M2 : valuer la dformation ou les conditions de rsistance dune pice pour une situation mcanique nne

M3 : valuer le comportement mcanique ultrieur dune pice suivant la structure de la matire le traitement thermique ou chimique associ

M4 : valuer les caractristiques mcaniques quune pice doit possder pour une fonction technique nne

9782100594641_LivreSabatier.fm Page XVI Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14

11Analyse fonctionnelle

CoA1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Exe

Figuutili

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 1 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 141Douglas Ross (1929-2007), un informaticien Amricain, dveloppe lanalyse parSADT dans le milieu des annes 1970.

Exemple danalyse fonctionnelle : voir figure 1.1 page suivante.Un produit (vhicule automobile, vtement, matriel) est conu de manire rpondre un besoin exprim par le futur utilisateur : le client. Il est donc ncessairede crer un lien ordonn entre lutilisateur et le concepteur (figure 1.2).

1.1 Exemple darchitecture fonctionnelle pour une automobile

NF EN 1325-1 et NF EN 1325-2

Planmptences vises : , A2

Exemple darchitecture fonctionnelle pour une automobile 1

nonc fonctionnel du besoin (mthode APTE) 3

La dmarche de lanalyse fonctionnelle 3

Lanalyse de produits existants 5

Schma par bloc fonctionnel 7

rcice type 7

re 1.2 Relation sateur/concepteur.

www

Chapitre 1 Analyse fonctionnelle

2

Figur

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 2 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14e 1.1 Architecture fonctionnelle dune automobile.

1.2 nonc fonctionnel du besoin (mthode APTE)

1.2 nonc fonctionnel du besoin

Figudu b codas

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 3 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 143

Loutil utilis pour noncer le besoin est la bte cornes (diagramme APTE).

partir de cela, il ne reste plus qu valider le besoin en se posant les questionssuivantes : Pourquoi le besoin existe-t-il ? ( cause de quoi ?) Quest-ce qui pourrait le faire disparatre/voluer ? Quel est le risque de le voir disparatre/voluer ?Dans notre cas les rponses sont : Lutilisation de tissu pour la confection de vtements, de rideaux La dcouverte dun nouveau matriau ne ncessitant pas lutilisation dun outil

pour le couper ou la disparition de lhabillement. Le risque est trs faible, voire nul.Le projet est stable.

Lanalyse fonctionnelle consiste recenser, caractriser, ordonner, hirarchiseret valoriser les fonctions dun produit. partir de cet instant, le besoin est traduit enterme de fonctions.Pour raliser cette analyse, il faut dterminer la squence de vie du produit (utilisation,maintenance) dans laquelle on se place, et la frontire qui dlimite la zone dtude.On parle alors disolement du produit par rapport son milieu environnant. Pour cefaire, on utilise le diagramme dassociation, ou graphe des interacteurs (figure 1.4).

(mthode APTE)

1.3 La dmarche de lanalyse fonctionnelle

www

FIGURES

re 1.3 nonc fonctionnel esoin : diagramme bte

rnes ou diagramme sociation.


4

FiguDiag

Figu Cis

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 4 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14Les relations entres les diffrentes parties sont en fait les fonctions du produit. Cesfonctions sont classes en deux groupes : les fonctions principales : ce pourquoi le produit existe. Une fonction principale

relie toujours deux composantes en passant par le produit ; les fonctions complmentaires : ce qui permet dadapter le produit son envi-

ronnement immdiat. Une fonction complmentaire ne relie le produit qu unecomposante la fois.

Remarque : Une fonction est toujours exprime par un verbe linfinitif suivi dun compl-ment dobjet.

Dans notre exemple de la paire de ciseaux, nous obtenons le diagramme suivant(figure 1.5), avec : FP1 : Couper le tissu. FC1 : Sadapter lutilisateur (tre facile demploi). FC2 : Rsister lusure. FC3 : Rsister au milieu ambiant.Toutes ces fonctions dfinies peuvent tre classes par importance et peuvent treapprcies partir de critres. Cela ne sera pas trait dans ce chapitre.

www

FIGURES

re 1.4 ramme dassociation.

www

FIGURES

re 1.5 Diagramme dassociation eaux : squence conception.

1.4 Lanalyse de produits existants

1.4 Lanalyse de produits existants

Figuen S

Figu Ci


Deux autres mthodes existent pour dcrire les fonctions dun systme techniqueexistant : le SADT et le FAST.

1.4.1 Analyse fonctionnelle descendante (SADT) Description : niveau A-0

Llment graphique de base est la bote rectangulaire dans laquelle est inscrite lafonction.

Remarque : Les entres se retrouvent toujours en sortie, mais modifies par la fonction duproduit. Dans notre exemple : le tissu est entier lentre, il ressort coup, la fonction tantCouper le tissu. La valeur ajoute reprsente la diffrence de valeur des sorties par rapportaux entres.

Exemple

Utilisation et fonctionnement : niveau A0

Cette analyse se fait toujours en partant de la fonction globale du produit pour allervers le dtail (figure 1.8 et exercice type). Cest un effet de zoom. Le premier niveau estle niveau A-0 : fonction globale du systme ; en zoomant dans cette bote, ontrouve dautres botes (notes A1, A2). De mme, si nous regardons dans la boteA1, on retrouve dautres botes (notes A11, A12), et cela jusqu ce que le produitsoit entirement modlis.

www

FIGURES

re 1.6 Diagramme A-0 utilis ADT.

re 1.7 Diagramme A-0 seaux .


6

Figu

Figu Ci

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 6 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14Remarque : Il est utile de prciser le point de vue choisi (utilisateur, concepteur).

1.4.2 Diagramme FAST Exemple

Utilisation et fonctionnement

Pour passer dune bote aval une bote amont , on pose la question :Pourquoi ?

Pour passer dune bote amont une ou plusieurs bote(s) aval , on pose laquestion : Comment ?

Pour passer entre deux botes verticales, on pose la question : Quand ?

Remarque : Pour les flches verticales, les fonctions sont ralises en mme temps.

re 1.8 Analyse descendante.

re 1.9 Diagramme FAST seaux .

www

FIGURES

1.5 Schma par bloc fonctionnel

Exemple

Le

Q1

Q2

E

Fig

Fig


Pour les ciseaux : quelle est la fonction de laxe de pivot ? et la solution retenue pour lafonction Transmettre lnergie mcanique ?

Reprenons lexemple de la figure 1.1 avec le vhicule automobile. Des blocs fonc-tionnels donnent une vue globale du fonctionnement dun mcanisme. On peut ensuiteregarder dans les botes pour voir comment est structur le sous-ensemble considr.Par exemple, les freins sont situs au niveau des roues (voir figure 1.1). La structuredes freins est dcrite au chapitre 19 sur la transmission de puissance.

1.5 Schma par bloc fonctionnel

systme tudi est un systme de production dlectricit par panneaux solaires (figure 1.10).

) Compltez le diagramme A-0 pour le systme de production dlectricit par panneaux solaires au niveaudes pointills (figure 1.11).

) Compltez le diagramme A0 (figure 1.12, sur les pointills uniquement) correspondant au diagramme A-0(figure 1.11). Mots utiliser : courant lectrique alternatif ; stocker llectricit ; courant continu ; nergiesolaire ; courant continu ; transformer lnergie solaire en courant continu ; transformer le courant.

xercice type

www

FIGURES

ure 1.10 Production dlectricit partir de lnergie solaire.

ure 1.11 Diagramme A-0 Systme de panneaux solaires.


8

Re

Q1Q2

Q3

Fig

E

Fig

9782100594641_LivreSabatier.fm Page 8 Vendredi, 22. fvrier 2013 2:31 14portez-vous aux rponses page 288.

) tablissez le niveau A-0 pour la perforatrice ;) Compltez le niveau A0 avec les mots suivants : colonne de perforation ; confettis ; feuille non perfore ;

nergie manuelle ; feuille perfore ; levier et pivot ; translation de la colonne de perforation.

) Compltez le FAST suivant en utilisant les mots suivants : levier et pivot ; rappeler les colonnes en position ;guider les colonnes ; couper la feuille ; transformer laction de la main en translation sur la colonne ; ressort.

ure 1.12 Diagramme A0 Systme de panneaux solaires.

ntranez-vous

ure 1.13 Perforatrice.

Exercice type

Q4

Rl

R

V

Fig

Fig

P


) Compltez le graphe des interacteurs pour la perforatrice de bureau.

alisez ou compltez des niveaux A-0 et A0 pour tout ou partie des blocs dearchitecture de la voiture.echerche internet par mots cls : exercice analyse fonctionnelle ; SADT ; FAST ; Graphe des interacteurs .oir exercices en ligne.

ure 1.14 FAST de la perforatrice.

ure 1.15 Diagramme APTE de la perforatrice.

our aller plus loin

www


PrfaceAvant-propos IXComptences associes chaque savoir et valuation de llve XIIIChapitre 1 Analyse fonctionnelle 11.1 Exemple darchitecture fonctionnelle pour une automobile 11.2 La dmarche de lanalyse fonctionnelle 31.3 nonc fonctionnel du besoin (mthode APTE) 31.4 Lanalyse de produits existants 51.5 Schma par bloc fonctionnel 7Chapitre 2 Dessin technique : vulgarisation et normalisation 11

2.1 Le dessin technique (ou industriel) 112.2 Formats normaliss ISO 216 142.3 chelle ISO 5455 152.4 Cartouche ISO 7200 152.5 Nomenclature ISO 6433 et ISO 7573 15Chapitre 3 Reprsentation en vue extrieure dune pice sur un dessin technique 21

3.1 Projection orthogonale 213.2 Traits NF ISO 128-24 223.3 Disposition et alignement des vues 233.4 Vues utiles 243.5 Vue interrompue 243.6 Vue partielle 243.7 Vue auxiliaire 253.8 Demi-vue 25Chapitre 4 Reprsentation en coupe dune pice ou dun mcanisme sur un dessin technique 29

4.1 Coupes et sections 294.2 Coupe partielle 314.3 Demi-coupes 314.4 Section 324.5 Coupe brise 32Chapitre 5 Volumes et surfaces 39

5.1 Surfaces planes 395.2 Solides 405.3 Position entre deux surfaces ou deux volumes 425.4 Formes des pices mcaniques 425.5 Profils 49Chapitre 6 Matriaux 53

6.1 Principaux lments dalliage 536.2 Associations de fer et de carbone 556.3 Dsignation des alliages daluminium 596.4 Aluminium et alliages 596.5 Cuivre et alliages 606.6 Matires plastiques 61Chapitre 7 Procds dobtention des pices 71

7.1 Forgeage 717.2 Chaudronnerie 737.3 lectrorosion 767.4 Fonderie 767.5 Assemblage 807.6 Usinage 847.7 Finition 87Chapitre 8 Liaisons lmentaires dans un mcanisme 89

8.1 Liaisons mcaniques 898.2 Classes dquivalence cinmatique 928.3 Liaisons normalises et reprsentations 92Chapitre 9 Schma cinmatique minimal dun mcanisme 97

9.1 Dfinitions et mthodes 97Chapitre 10 Ajustements 101

10.1 Tolrances dimensionnelles ISO 286 10110.2 Assemblages 102Chapitre 11 Cotation fonctionnelle 109

11.1 Cote condition ISO 8015 10911.2 Chane de cotes 10911.3 Conditions maximale et minimale 111Chapitre 12 Spcifications gomtriques 113

12.1 Ncessit de lindication de spcifications gomtriques sur les plans 11312.2 Notations des spcifications gomtriques sur les plans et mthode dexcution 11312.3 Symboles des spcifications gomtriques 11412.4 Spcifications de forme 11512.5 Spcifications dorientation 11612.6 Spcifications de position 11712.7 Spcifications de battement 118Chapitre 13 Spcifications de surface 123

13.1 Ncessit de ltude et de lindication des tats de surface 12313.2 Topographie des surfaces 12313.3 Rugosit 124Chapitre 14 Mtrologie 127

14.1 Pied coulisse 12714.2 Micromtre intrieur ou extrieur 12914.3 Peigne 13014.4 Comparateur 131Chapitre 15 Guidage en rotation 133

15.1 Expression fonctionnelle du besoin 13315.2 Guidage en rotation par contact direct 13315.3 Guidage en rotation obtenu par interposition de bagues de frottement 13415.4 Guidage en rotation ralis par roulement 13615.5 Liaison pivot obtenue par interposition dun film dhuile 142Chapitre 16 Guidage en translation 145

16.1 Prcision dun guidage en translation 14516.2 Guidage par contact direct 14616.3 Guidage par contact indirect 147Chapitre 17 Filetages, taraudages et liaisons encastrements 151

17.1 Vis 15117.2 crous 15217.3 Assemblages dmontables ISO 965 - ISO 68-1 et NF ISO 261 - NF ISO 262 - NF ISO 724 15317.4 Reprsentation des lments filets 15517.5 Cotation des lments filets 15617.6 Chanfreins dentre et gorges de dgagement 15717.7 Classes de qualit ISO 898 et ISO 965 15717.8 Ralisation des assemblages 15817.9 Rondelles dappui 16217.10 Types dcrous 16317.11 Freinage des vis et des crous 16417.12 Liaisons dmontables obtenues par goupillage 16717.13 Liaisons arbre-moyeu 16717.14 Liaisons encastrement non dmontables 168Chapitre 18 tanchit et lubrification des mcanismes 175

18.1 tanchit ISO 9222 17518.2 Lubrification 179Chapitre 19 Transformation et transmission de lnergie 183

19.1 Lnergie 18319.2 La transmission du mouvement 18719.3 Tansformation du mouvement mcanique 19719.4 Accouplements NF EN ISO 3952 20019.5 Freins 20719.6 Appareils de transformation de lnergie et de commande 209Chapitre 20 Statique : tude du comportement des solides immobiles dans un repre 231

20.1 Quelques notions importantes 23120.2 Actions mcaniques distance 23320.3 Actions mcaniques de contact 23420.4 Actions mcaniques et moments modlisables par un torseur 23520.5 Principe fondamental de la statique (PFS) 238Chapitre 21 Cinmatique : tude de la position et du mouvement des solides par rapport un repre 245

21.1 Dfinitions 24521.2 Rotation et translation 24521.3 Trajectoires 24521.4 Dtermination des vitesses 24721.5 Mthodes graphiques de dtermination des vitesses instantanes 248Chapitre 22 Dynamique : tude du comportement des solides en mouvement par rapport un repre 255

22.1 nergtique 25522.2 Dynamique 257Chapitre 23 Rsistance des matriaux 263

23.1 Dfinitions 26323.2 Hypothses gnrales 26323.3 Contraintes 26423.4 Traction et compression 26523.5 Cisaillement 26623.6 Torsion 26723.7 Flexion simple 268Chapitre 24 Structure et traitements des mtaux et matires plastiques 273

24.1 Dfinitions 27324.2 tude des liaisons mtalliques 27324.3 Polymres 278Chapitre 25 Caractristiques mcaniques et essais des matriaux 281

25.1 Dfinitions 28125.2 Essai de traction ISO 6892 28225.3 Essai de duret 28325.4 Essai de rsilience 28525.5 Essai de fatigue 286Corrigs des exercices 288Index 306

Table des matiresAvant-proposMode demploiBonus webAvertissementsRemerciements

Comptences associes chaque savoir et valuation de llvevaluation de llve

1Analyse fonctionnelle1.1 Exemple darchitecture fonctionnelle pour une automobileNF EN 1325-1 et NF EN 1325-21.2 nonc fonctionnel du besoin (mthode APTE)1.3 La dmarche de lanalyse fonctionnelle1.4 Lanalyse de produits existants1.5 Schma par bloc fonctionnel

2Dessin technique : vulgarisation et normalisation2.1 Le dessin technique (ou industriel)NF EN ISO 54572.2 Formats normaliss ISO 2162.3 chelle ISO 54552.4 Cartouche ISO 72002.5 Nomenclature ISO 6433 et ISO 7573

3Reprsentation en vue extrieure dune pice sur un dessin technique3.1 Projection orthogonaleNF ISO 128-303.2 Traits NF ISO 128-243.3 Disposition et alignement des vues3.4 Vues utiles3.5 Vue interrompue3.6 Vue partielle3.7 Demi-vue3.8 Vue auxiliaire

4Reprsentation en coupe dune pice ou dun mcanisme sur un dessin technique4.1 Coupes et sectionsNF ISO 128-40, 128-44, 128-504.2 Demi-coupes4.3 Coupe partielle4.4 Coupe brise4.5 Section

5Volumes et surfaces5.1 Surfaces planes5.2 Solides5.3 Position entre deux surfaces ou deux volumes5.4 Formes des pices mcaniques5.5 Profils

6Matriaux6.1 Principaux lments dalliage6.2 Associations de fer et de carbone6.3 Aluminium et alliages6.4 Dsignation des alliages daluminiumNF EN 1780 et NF EN 5736.5 Cuivre et alliages6.6 Matires plastiques

7Procds dobtention des pices7.1 Forgeage7.2 Chaudronnerie7.3 lectrorosion7.4 Fonderie7.5 Assemblage7.6 Usinage7.7 Finition

8Liaisons lmentaires dans un mcanisme8.1 Liaisons mcaniques8.2 Classes dquivalence cinmatique8.3 Liaisons normalises et reprsentations

9Schma cinmatique minimal dun mcanisme9.1 Dfinitions et mthodesNF EN ISO 3952

10Ajustements10.1 Tolrances dimensionnelles ISO 28610.2 Assemblages

11Cotation fonctionnelle11.1 Cote condition ISO 801511.2 Chane de cotes11.3 Conditions maximale et minimale

12Spcifications gomtriques12.1 Ncessit de lindication de spcifications gomtriques sur les plansISO 8015 ISO 1101 ISO 5458 ISO 5459 ISO 2692 ISO 1057812.2 Notations des spcifications gomtriques sur les plans et mthode dexcution12.3 Symboles des spcifications gomtriques12.4 Spcifications de forme12.5 Spcifications dorientation12.6 Spcifications de position12.7 Spcifications de battement

13Spcifications de surface13.1 Ncessit de ltude et de lindication des tats de surfaceISO 1302 - ISO 428713.2 Topographie des surfaces13.3 Rugosit

14Mtrologie14.1 Pied coulisse14.2 Micromtre intrieur ou extrieur14.3 Peigne14.4 Comparateur

15Guidage en rotation15.1 Expression fonctionnelle du besoin15.2 Guidage en rotation par contact direct15.3 Guidage en rotation obtenu par interposition de bagues de frottement15.4 Guidage en rotation ralis par roulementISO 15 - ISO 104 - ISO 355 - ISO 3245 - ISO 882615.5 Liaison pivot obtenue par interposition dun film dhuile

16Guidage en translation16.1 Prcision dun guidage en translation16.2 Guidage par contact direct16.3 Guidage par contact indirect

17Filetages, taraudages et liaisons encastrements17.1 Vis17.2 crous17.3 Assemblages dmontables ISO 965 - ISO 68-1 et NF ISO 261 NF ISO 262 NF ISO 72417.4 Reprsentation des lments filetsNF EN ISO 641017.5 Cotation des lments filets17.6 Chanfreins dentre et gorges de dgagement17.7 Classes de qualit ISO 898 et ISO 96517.8 Ralisation des assemblages17.9 Rondelles dappui17.10 Types dcrous17.11 Freinage des vis et des crous17.12 Liaisons dmontables obtenues par goupillage17.13 Liaisons arbre-moyeu17.14 Liaisons encastrement non dmontables

18tanchit et lubrification des mcanismes18.1 tanchit ISO 922218.2 Lubrification

19Transformation et transmission de lnergie19.1 Lnergie19.2 La transmission du mouvement19.3 Tansformation du mouvement mcanique19.4 Accouplements NF EN ISO 395219.5 Freins19.6 Appareils de transformation de lnergie et de commande

20Statique : tude du comportement des solides immobiles dans un repre20.1 Quelques notions importantes20.2 Actions mcaniques distance20.3 Actions mcaniques de contact20.4 Actions mcaniques et moments modlisables par un torseur20.5 Principe fondamental de la statique (PFS)

21Cinmatique : tude de la position et du mouvement des solides par rapport un repre21.1 Dfinitions21.2 Rotation et translation21.3 Trajectoires21.4 Dtermination des vitesses21.5 Mthodes graphiques de dtermination des vitesses instantanes

22Dynamique : tude du comportement des solides en mouvement par rapport un repre22.1 nergtique22.2 Dynamique

23Rsistance des matriaux23.1 Dfinitions23.2 Hypothses gnrales23.3 Contraintes23.4 Traction et compression23.5 Cisaillement23.6 Torsion23.7 Flexion simple

24Structure et traitements des mtaux et matires plastiques24.1 Dfinitions24.2 tude des liaisons mtalliques24.3 Polymres

25Caractristiques mcaniques et essais des matriaux25.1 Dfinitions25.2 Essai de traction ISO 689225.3 Essai de duret25.4 Essai de rsilience25.5 Essai de fatigue

Corrigs des exercicesIndex

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