chapitre ii : les liaisons me...
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Chapitre II : Les liaisons mécaniques
Mécanique appliquée 1 Mr DURY
Chapitre II : Les liaisons me caniques
1 Etude des composants normalisés fileté d’assemblage
1.1 Eléments filetés
1.1.1 Fonction
Les éléments filetés peuvent servir :
À réaliser des assemblages démontables (vis, boulons)
A servir d’éléments de guidage en translation ou en rotation (vis de pression)
À transformer un mouvement de rotation en translation (système vis / écrou)
1.1.2 Filetages
Un filetage est la surface obtenue sur une pièce cylindrique par exécution d’une
ou plusieurs rainures hélicoïdales.
Réalisation d’une vis à deux filets
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1.1.3 Les différents types de filetages
Le filetage le plus employé en construction mécanique est le filetage métrique ISO
Le filetage trapézoïdal utilisé principalement dans le cas de la transformation de
mouvement de rotation en translation avec transmission d’efforts importants.
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Il existe d’autres profils spéciaux moins courants en construction mécanique (voir
GDI)
De même que d’autres profils non-métriques pour assemblages mécaniques (US,
Whitworth), ainsi que des profils spéciaux pour tubes et tuyaux (BSP et NTP)
Pour différencier chaque type de filetage, on peut utiliser des jauges de filetages
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1.2 Désignations normalisées d’un filetage métrique
Le filetage métrique est désigné par la lettre M (pour métrique) suivi du Ø nominal
(en mm) éventuellement suivi de la valeur du pas et de la qualité du filetage.
Ex : filetage M20 x 2,5 – 6g
1.2.1 Diamètre nominal
Filetage Taraudage
Un assemblage boulonné est composé d’une vis et d’un
écrou qui ont le même diamètre nominal
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1.2.2 Le pas
Le pas est la distance entre 2 sommets (ou 2 fonds) du
filetage.
Comment mesurer correctement le pas d’une vis ?
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Pour un même diamètre nominal, on peut retrouver plusieurs pas différents (p.190 du GDI)
Recommandations : pour un diamètre donné, choisir de préférence le pas gros
correspondant ou, à défaut, le plus fort pas fin. Plus le pas est fin, plus les tolérances sont
réduites et plus la fabrication est onéreuse.
Pas gros : c'est la série de base à utiliser en premier, ils sont essentiellement employés en
visserie-boulonnerie et pour tous les usages courants (métaux ferreux et non ferreux). Les
vibrations sont à éviter.
Pas fin : ils sont recommandés dans le cas de filetage sur tube mince, de longueur en prise
courte (écrou de faible hauteur...), de chocs, de vibrations et lorsque les constructions sont
coûteuses (automobile, aéronautique, espace...).
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1.2.3 La tolérance
La tolérance d’un filetage désigne la qualité avec laquelle un écrou s’adapte sur sa vis. Plus la
tolérance est petite, moins il y a de jeu entre la vis et l’écrou. A l’inverse, plus la tolérance est
grande, plus le jeu est important.
Les boulonneries et autre applications courantes à pas gros ont généralement des classes de
tolérance 6H (taraudage) ou 6h.
Les tolérances dimensionnelles seront de manières plus globales abordées au cours de
dessin mécanique.
1.3 Filetage droit ou gauche ?
Le filetage (ou filet) à droite est le plus courant, notamment en visserie boulonnerie, le
filetage à gauche est d'un emploi assez exceptionnel.
Filetage à droite Filetage à gauche
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1.4 Les différentes têtes de vis
En construction mécanique le serrage le plus énergique est obtenu par les têtes H
(hexagonale) et CHC (cylindrique hexagonale creuse). Cette deuxième à l’avantage de
pouvoir être noyée dans un lamage de faible diamètre.
Les têtes coniques ou fraisées FHC (fraisée hexagonale creuse), moins utilisées en mécanique,
elles permettent des centrages éventuels. Elles permettent d’être noyée dans une pièce de
faible épaisseur. Ces têtes sont aussi les seules têtes normalisées qui permettent le centrage de
pièce.
+
Les vis à fente, économiques, assez utilisées dans les petites dimensions, ont pour elles la
simplicité (serrage par tournevis). De plus les têtes peuvent être facilement noyées.
Suivant les dimensions, la tige peut être complètement ou partiellement filetée et le diamètre
de tige réduit ou non.
Remarque : il existe d'autres formes de têtes ; cylindrique bombée à empreinte cruciforme,
cylindrique à 6 lobes ou à empreinte torx, poêlier fendu....
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1.5 Les longueurs de vis
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1.6 Représentation normalisée des filetages
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Remarque : Lorsque les pièces sont assemblées, les filetages extérieurs cachent toujours
les filetages intérieurs ou taraudages
1.7 Vis d’assemblages
1.7.1 Dimensionnement
Il faut définir les caractéristiques suivantes :
Le diamètre nominal d ; il est choisi en fonction du couple
de serrage qu’il faudra appliquer ainsi que de l’effort axial
que supportera la vis après montage.
La longueur totale de la tige ; elle est déterminée en
fonction de l’épaisseur des pièces qui sont traversée par la
vis (+ éventuellement une rondelle) et de la valeur de
l’implantation j minimum nécessaire.
La longueur de la partie filetée x.
La longueur d’implantation j de la vis doit respecter la règle suivante :
J ≥ d si la vis est implantée dans un matériau dur (acier)
J ≥ 1,5 x d si la vis est implantée dans un matériau tendre (aluminium, laiton, …)
Les valeurs d, l et x seront choisies parmi les valeurs normalisées.
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1.7.2 Diamètre du trou de passage et dimensions des taraudages
Le diamètre du trou de passage doit être supérieur au diamètre nominal d de la vis. Sa valeur
dépend du degré de précision de l’assemblage. Les valeurs sont données dans le GDI (p.
203).
Les profondeurs du trou borgne réduit p ou normal q et du taraudage s sont fonction de la
valeur de l’implantation j. Les valeurs sont indiquées dans le GDI.
Exercice : Pour l’assemblage des deux pièces suivantes (taraudage M16) :
Déterminez la longueur minimum de vis et donner une vis normalisée qui
pourrait convenir (tête hexagonale).
Donner les profondeurs du trou borgne et de taraudage.
Donner le diamètre du trou de passage
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2 Les boulons
2.1 Détermination de la longueur de la vis
Exercice : Donnez une vis normalisée permettant l’assemblage boulonné des deux pièces
suivantes (H M8) et déterminez le diamètre des trous de passage.
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2.2 Le goujon
2.2.1 Définition
Un goujon est constitué d’une tige filetée à ses
deux extrémités et d’un écrou de même
diamètre nominal. Les deux parties filetées sont
toujours séparées par un tronçon lisse (non
fileté).
2.2.2 Emploi
Les goujons sont utilisés en remplacement des vis lorsque le métal de la pièce qui comporte
le taraudage est peu résistant, ou lorsqu’il est nécessaire de faire des démontages fréquents.
2.2.3 Caractéristiques
Diamètre nominal d
Implantation j
Longueur libre l (la longueur libre n’est pas longueur totale du goujon)
Longeur filetté x
Extrémité plate du côté implantation
Extrémité bombée du côté libre (rayon ≈ d)
Pour les différentes valeurs normalisées ; voir GDI p 203 et 212.
2.2.4 Valeur minimum de bm (implantation)
Bm = 1,5 x d pour les métaux durs et 2 x d pour les métaux tendres
2.2.5 Règles de montage
Le goujon doit être implanté à fond dans la pièce taraudée.
2.3 Freinage des vis et écrous
Voir GDI p 222.