L`ingénierie mécanique
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L`ingénierie mécanique
SynergieGuidePFLPsuite_1 23/10/08 14:11 Page 42 b) À quel type d’utilisateur peut-il être destiné? Aux personnes qui doivent réaliser l’assemblage d’un objet, notamment les consommateurs d’objets livrés en pièces détachées. Les tolérances dimensionnelles STE ATS (page 421) 10. Est-ce que les dimensions des pièces qu’on fabrique respectent toujours exactement les mesures spécifiées dans un dessin technique ? Expliquez votre réponse. Non, car dans la réalité, il est presque impossible de fabriquer une pièce en respectant exactement les dimensions indiquées sur le dessin technique. 11. Pourquoi indique-t-on la tolérance dimensionnelle de certaines mesures sur les dessins techniques ? Pour indiquer le degré d’imprécision acceptable pour que les pièces puissent s’assembler ou fonctionner correctement. La cotation fonctionnelle ATS (page 422) requises pour la fabrication et le fonctionnement d’un objet technique. 13. Donnez un exemple d’un cas où on doit utiliser la cotation fonctionnelle. Pour indiquer l’espace prévu entre deux pièces pour permettre leur mouvement, c’est-à-dire le jeu mécanique. Les développements ATS (pages 423 et 424) 14. Pourquoi utilise-t-on des développements en dessin technique ? On utilise les développements pour concevoir et fabriquer une pièce par cambrage. Il est nécessaire de dessiner un développement afin de prévoir précisément les dimensions et la forme de la feuille à découper, les dimensions des faces de la pièce ainsi que les endroits où les plis seront effectués. 15. Quelles formes sont couramment représentées à l’aide de développements ? Les prismes (à base carrée, à base rectangulaire ou à base triangulaire), les pyramides, les cônes et les cylindres. 12. Qu’est-ce que la cotation ? La cotation est l’inscription, sur un dessin technique, des dimensions SECTION 2 L’ingénierie mécanique Manuel, pages 447 et 448 Les caractéristiques des liaisons mécaniques ST STE ATS (pages 428 et 429) 1. a) Quelles sont les quatre paires de caractéristiques utilisées pour décrire une fonction liaison en mécanique ? 1) Directe ou indirecte. 2) Démontable ou indémontable. 3) Rigide ou élastique. 4) Complète ou partielle. b) Quel rôle un rivet ou une vis et son écrou jouent-ils dans une liaison ? Le rôle d’organe de liaison. 2. Pour chacune des liaisons suivantes, indiquez ses quatre caractéristiques et précisez si un organe de liaison est utilisé. a) Un tiroir et sa poignée. Liaison indirecte, démontable, rigide, complète. Organes de liaison : quatre vis. b) Un pneu installé sur une jante. Liaison directe, démontable, élastique, complète. 42 Synergie • Chapitre 4 • Univers technologique 3. Dans une liaison partielle ou élastique, comment se nomme l’espace entre la pièce et l’organe de liaison qui leur permet de bouger librement ? Le jeu mécanique. Les degrés de liberté STE ATS (pages 430 et 431) 4. a) Que sont les degrés de liberté ? Ce sont les six mouvements possibles entre deux pièces d’un objet technique. b) Combien de degrés de liberté une liaison complète comporte-t-elle ? Expliquez votre réponse. Une liaison complète ne comporte aucun degré de liberté, car les pièces ne peuvent pas bouger l’une par rapport à l’autre. 5. Pour les objets techniques suivants, donnez le nombre de degrés de liberté de la pièce encerclée. a) Un degré de liberté en rotation. Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. SynergieGuidePFLPsuite_1 23/10/08 14:11 Page 43 b) Trois degrés de liberté en rotation. La fonction de guidage ST STE ATS (pages 432 et 433) 6. Qu’est-ce que la fonction de guidage ? La fonction de guidage est assurée par un organe de guidage qui oblige une pièce à n’effectuer que certains types de mouvements. 7. a) Quelles sont les deux pièces qui assurent un guidage en rotation ? L’arbre et le moyeu. b) Donnez un exemple d’objet technique qui renferme un guidage en rotation. Plusieurs réponses possibles. Exemples : un bouton de réglage du volume, la base pivotante d’une lampe de bureau, un guidon de bicyclette, un volant, une roue de bicyclette ou de voiture, etc. 8. a) Quel rôle l’organe de guidage joue-t-il dans un guidage en translation ? Il joue le rôle d’un rail pour la pièce mobile. b) Donnez un exemple d’objet technique qui renferme un guidage en translation. Plusieurs réponses possibles. Exemples : une fenêtre coulissante ou à guillotine, une perceuse à colonne, un tiroir, une antenne télescopique, etc. 9. Donnez un exemple d’objet technique qui renferme un guidage hélicoïdal. Plusieurs réponses possibles. Exemples : un serre-joint, un étau, un robinet, etc. Les systèmes de transmission du mouvement ST STE ATS (pages 434 à 437) 10. a) Qu’est-ce qu’un système de transmission du mouvement ? C’est un système qui permet de transmettre un même type de mouvement d’une pièce mécanique à une autre. b) Quels sont les types d’organes et leur rôle dans un tel système ? Un organe moteur (qui met le système en mouvement) et un organe récepteur (qui reçoit le mouvement). Certains systèmes comportent également un organe intermédiaire (comme une chaîne ou une courroie) qui conduit le mouvement de l’organe moteur à l’organe récepteur. Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 11. a) Qu’est-ce qu’un système de roues de friction ? C’est un système composé de deux roues dont l’une est entraînée dans un mouvement de rotation au contact de l’autre. b) Nommez un avantage et un inconvénient du système de roues de friction. Le principal avantage de ce système est que n’importe quelle roue de forme cylindrique ou conique peut être utilisée pour transmettre un mouvement de rotation ou en changer l’axe. Son principal inconvénient est qu’il y a toujours un peu de glissement entre les roues. 12. a) Qu’est-ce qu’un système de courroie et de poulies ? Ce système comporte deux poulies ou plus et une courroie. La rotation d’une des poulies entraîne la courroie qui transmet ce mouvement rotation à une seconde poulie. b) Quel rôle la courroie joue-t-elle dans un tel système ? La courroie joue le rôle d’organe intermédiaire. c) Nommez quatre différents types de courroies. La courroie à section crantée, la courroie à section trapézoïdale, la courroie à section circulaire et la courroie à section rectangulaire. d) Dans quels sens les poulies tournent-elles lorsque la courroie est en forme de « 8 » ? Les poulies tournent en sens inverse. 13. a) Quel est le principal avantage de l’utilisation des engrenages par rapport aux roues de friction et à la courroie et aux poulies ? La présence de dents sur les roues permet d’éviter tout glissement. b) Quel type d’engrenage peut-on utiliser lorsqu’on souhaite changer l’axe de rotation du mouvement ? Un engrenage à roues coniques. c) Quels sont les deux types de dentures et lequel est le plus efficace ? Expliquez votre réponse. Les deux types de dentures sont les dentures droites et les dentures hélicoïdales. Les engrenages à denture hélicoïdale permettent de réaliser des systèmes plus efficaces et plus silencieux, car la rotation de ces engrenages met plus de dents en contact en même temps. 14. Nommez le système qui permet la transmission d’un mouvement de rotation par l’intermédiaire d’une chaîne. Le système de chaîne et de roues dentées. Synergie • Chapitre 4 • Univers technologique 43 SynergieGuidePFLPsuite_1 23/10/08 14:11 Page 44 b) Un système à bielle, manivelle et coulisse. 15. Nommez chacun des trois systèmes de transmission du mouvement suivants. a) Roues de frictions. b) Courroie à section rectangulaire et poulies. c) Engrenage à roue droite et denture hélicoïdale. Les systèmes de transformation du mouvement ST STE ATS (pages 438 à 440) 16. Qu’est-ce qu’un système de transformation du mouvement ? Un système de transformation du mouvement est un système qui convertit un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ou un mouvement de translation en un mouvement de rotation. 17. a) Quelle transformation du mouvement est assurée par un système à vis et écrou ? La transformation d’un mouvement de rotation en un mouvement de translation. b) Quel type de guidage permet la liaison entre les deux pièces d’un tel système ? Un guidage hélicoïdal. 18. a) Qu’est-ce qu’un système à bielle, manivelle et coulisse ? C’est un système qui transforme un mouvement de translation en un mouvement de rotation, ou vice versa. b) Nommez un exemple d’objet technique utilisant un tel système. Un moteur à combustion. 19. Nommez les systèmes de transformation du mouvement utilisés dans chacun des objets techniques suivants. a) Un système à vis et écrou. 44 Synergie • Chapitre 4 • Univers technologique 20. Qu’est-ce qu’un système à pignon et crémaillère? C’est un système qui transforme le mouvement de rotation du pignon en un mouvement de translation de la crémaillère, ou vice versa. 21. Qu’est-ce qu’un système à came et tige guidée ? C’est un système qui transforme le mouvement de rotation de la came en un mouvement de translation de la tige guidée. STE ATS 22. Qu’est-ce qui distingue un excentrique d’une came? Un excentrique permet de transformer un mouvement de translation comme celui d’une tige guidée. Ce qui distingue l’excentrique d’une came est sa forme ronde et son axe de rotation décentré par rapport à sa circonférence. L’adhérence et le frottement ST STE ATS (pages 441 et 442) 23. Comment obtient-on l’adhérence de deux pièces liées mécaniquement ? On obtient l’adhérence à l’aide d’un organe de liaison qui maintient les deux pièces en contact comme une vis, un rivet ou un goujon. On peut également utiliser des colles ou d’autres substances adhésives, ou simplement insérer une pièce dans une autre, ce qui conduit souvent à une liaison indémontable. 24. Outre la force appliquée sur les pièces, de quels autres facteurs l’adhérence peut-elle dépendre? L’adhérence peut dépendre des matériaux utilisés, de la température et du poids des pièces. 25. a) Quels sont les deux phénomènes engendrés par le frottement ? Le frottement entraîne l’usure des pièces et des pertes d’énergie. b) Nommez deux façons de limiter le frottement entre deux pièces. On peut utiliser un lubrifiant comme de l’huile ou de l’air, ou utiliser des roulements. Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. SynergieGuidePFLPsuite_1 23/10/08 14:11 Page 45 Les changements de vitesse et les couples STE b) 30 tours/min 30 mm/12 mm = 75 tours/min (pages 443 à 446) ATS 26. a) Qu’est-ce que le changement de vitesse ? C’est le rapport entre la vitesse de rotation de l’organe moteur et la vitesse de rotation de l’organe récepteur. b) Que sont la roue menante et la roue menée ? La roue menante est reliée à l’organe moteur. La roue menée est reliée à l’organe récepteur. 27. Calculez la vitesse de la roue menée dans les deux systèmes suivants. a) 25 tours/min 15 dents/25 dents = 15 tours/min (25 tours/min) Roue menante (15 dents) SECTION 3 Roue menée (25 dents) (30 tours/min) Roue menante (30 mm) ATS Roue menée (12 mm) 28. a) Qu’est-ce que le couple moteur ? Le couple moteur correspond à l’action combinée de forces qui s’appliquent sur un organe moteur et qui tendent à produire un mouvement. b) Qu’est-ce que le couple résistant ? Le couple résistant résulte des forces qui s’opposent au mouvement de rotation de l’organe moteur. c) Que se passe-t-il lorsque le couple résistant est supérieur au couple moteur? La vitesse de rotation du système diminue ou si elle est déjà nulle, elle le reste. L’ingénierie électrique Manuel, pages 467 et 468 La fonction d’alimentation ST STE ATS (pages 453 et 454) 1. Quel est le rôle de la fonction d’alimentation dans un circuit électrique ? Le rôle de la fonction d’alimentation est de fournir l’énergie nécessaire au passage d’un courant électrique dans le circuit. 2. a) Donnez trois exemples de sources d’alimentation de courant continu. Les piles, les batteries, les génératrices à courant continu (ex. : une dynamo de bicyclette) et les redresseurs de courant. b) Donnez deux raisons qui justifient l’utilisation du courant continu pour alimenter des objets techniques. Le courant continu est principalement utilisé dans les objets techniques portables comme les lampes de poche, les téléphones cellulaires, les baladeurs et les ordinateurs portables. Il est également employé pour les appareils qui ne peuvent être alimentés par un réseau de distribution, comme certaines stations météorologiques automatiques, les automobiles et les satellites. Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 3. a) Qu’est-ce qui distingue le courant alternatif du courant continu? Le courant alternatif change périodiquement de sens tandis que le courant continu circule toujours dans le même sens. b) Quelle source d’alimentation est communément utilisée pour produire du courant alternatif ? Une génératrice, qu’on appelle « alternateur », dans les centrales électriques (thermiques, nucléaires, hydroélectriques) et les éoliennes. c) Quel dispositif permet de convertir le courant continu en courant alternatif ? Un onduleur. Les fonctions de conduction, d’isolation et de protection ST STE ATS (pages 455 à 458) 4. a) Quelle composante électrique permet au courant de passer dans l’ensemble d’un circuit ? Un conducteur. b) Quelle composante électrique empêche les fuites de courant à l’extérieur d’un circuit ? Un isolant. Synergie • Chapitre 4 • Univers technologique 45