Les bases des éléments de machine : fonctions des cames, embrayages et freins

Les cames, les embrayages et les freins sont des éléments fondamentaux des machines dont les applications sont très variées. Ils sont essentiels à la conception de divers produits, des automobiles aux machines industrielles. Cet article explore en détail leurs fonctions et leurs utilisations.

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Qu'est-ce qu'une came ?

Une came est un élément mécanique qui convertit un mouvement de rotation en un mouvement linéaire ou alternatif. Le mouvement spécifique est déterminé par le profil de la came, qui guide un suiveur pour qu'il exécute des mouvements prédéterminés. Les cames sont connues pour leur simplicité, leur fiabilité et leur rentabilité, ce qui les rend idéales pour répéter avec précision des mouvements complexes.

Types de cames

Caméras d'avion :

 

  • Came à plateau : contrôle le mouvement par la rotation ou le va-et-vient d'un plateau à profil de came.
 
  • Came de face : utilise une rainure sur la surface de la plaque pour guider le mouvement.

Caméras spatiales :

 

  • Came cylindrique : comporte une rainure sur la surface extérieure du cylindre pour contrôler le mouvement de rotation.

  • Came d'extrémité : la face d'extrémité du cylindre prend la forme d'un profil de came pour gérer le mouvement.
 

Les cames sont couramment utilisées dans les moteurs automobiles, où elles contrôlent le moment et la quantité de l'admission d'air et de l'expulsion des gaz d'échappement. L'arbre à cames, avec ses multiples cames à plateaux, est essentiel au bon fonctionnement du moteur. Les cames sont également utilisées dans les machines à coudre et autres machines de précision.

exemple de came utilisée pour convertir un mouvement rotatif en un mouvement linéaire

Qu'est-ce qu'un embrayage ?

Un embrayage est un élément mécanique qui transmet ou interrompt la puissance d'un arbre à un autre à des moments souhaités ou dans des conditions spécifiques. Il est essentiel pour diverses opérations, telles que l'arrêt temporaire d'un véhicule ou le passage d'une vitesse. Sans embrayage, le moteur devrait s'arrêter à chaque fois que le véhicule s'immobilise, ce qui est gênant.

Types d'embrayages

  • Embrayage à engagement (embrayage à crabot) : utilise des dents sur les arbres de transmission pour engager ou désengager la puissance, généralement utilisé dans des applications à faible vitesse comme les transmissions de motocyclettes.
 
  • Embrayage à friction : contrôle la transmission de la puissance en pressant ou en séparant les surfaces de friction, ce qui permet des démarrages en douceur et une transmission partielle de la puissance. Largement utilisé dans les voitures et les machines industrielles.
 
  • Embrayage à fluide : utilise un fluide pour transmettre la puissance entre les lames sur les arbres de transmission, ce qui permet un fonctionnement en douceur sans contact mécanique direct. Courant dans les transmissions automatiques.
 
  • Embrayage unidirectionnel : transmet la puissance dans une seule direction, que l'on trouve généralement dans les roues libres de bicyclettes.
exemple d'embrayage

Qu'est-ce qu'un frein ?

Un frein est un élément mécanique utilisé pour décélérer ou arrêter une machine. Bien connus des automobiles et des bicyclettes, les freins utilisent généralement la friction pour convertir l'énergie cinétique en chaleur, fournissant ainsi la force de freinage nécessaire.

Types de freins

  • Frein à bande : utilise une bande d'acier autour d'un tambour pour créer une force de freinage, convient aux applications moins critiques.
 
  • Frein à tambour : presse les mâchoires de frein contre la surface intérieure d'un tambour, couramment utilisé pour les freins de stationnement des camions et des chariots élévateurs à fourche.
 
  • Frein à disque : presse les plaquettes contre un disque en rotation. Grâce à une meilleure dissipation de la chaleur, les freins à disque sont désormais la norme pour les systèmes de freinage automobile.
exemple de frein utilisé pour décélérer ou arrêter des machines

Conclusion

Les cames, les embrayages et les freins sont des composants complexes mais essentiels des systèmes mécaniques. La compréhension de leurs fonctions et leur intégration adéquate dans les conceptions garantissent la création de machines fiables et efficaces.