Un mécanisme est un ensemble de pièces qui travaillent ensemble pour réaliser un mouvement ou une action. Chaque pièce remplit une fonction précise et c'est leur fonctionnement coordonné qui permet à une machine d'accomplir son travail. Les mécanismes sont présents dans presque tous les objets techniques, depuis une simple paire de ciseaux jusqu'aux robots industriels.

À quoi sert un mécanisme ?

Un mécanisme relie les différentes parties d'une machine afin de transmettre ou de transformer un mouvement. Il permet d'adapter le fonctionnement de la machine au travail qu'elle doit effectuer.

Selon sa conception, un mécanisme peut :

• transmettre un mouvement ;
• changer sa vitesse ;
• modifier sa direction ;
• transformer une rotation en déplacement rectiligne, ou l'inverse ;
• multiplier la force ou améliorer la précision d'un mouvement.

Des mécanismes partout

Les mécanismes sont utilisés dans un très grand nombre de machines. Une perceuse transmet la rotation du moteur jusqu'au foret. Les essuie-glaces transforment une rotation continue en un mouvement de va-et-vient. Une machine à coudre synchronise l'aiguille, le crochet et les griffes d'entraînement. Une montre mécanique fait tourner ses aiguilles grâce à un ensemble d'engrenages.

Dans les machines les plus complexes, plusieurs mécanismes fonctionnent en même temps. Une automobile, par exemple, associe la transmission, la direction, les freins, la suspension et de nombreux autres mécanismes qui doivent rester parfaitement synchronisés.

Des pièces qui travaillent ensemble

Un mécanisme est composé de nombreuses pièces : axes, engrenages, ressorts, leviers, roulements, courroies, chaînes ou encore bielle et manivelle. Chacune joue un rôle précis dans le fonctionnement de la machine.

Pour fonctionner correctement, toutes ces pièces doivent être bien ajustées. Les frottements sont limités grâce aux lubrifiants, aux roulements ou à des matériaux adaptés afin de réduire l'usure et d'améliorer le rendement.

Concevoir un mécanisme

Aujourd'hui, les ingénieurs utilisent des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO) pour dessiner les pièces et simuler leur fonctionnement avant leur fabrication. Cette méthode permet de vérifier que le mécanisme est solide, précis et fiable.

Au cœur des machines

Les mécanismes sont les éléments qui donnent vie aux machines. En associant plusieurs pièces capables de transmettre et de transformer les mouvements, ils permettent de réaliser des actions précises, répétitives et souvent impossibles à accomplir uniquement avec la force humaine.

Une came est une pièce mécanique dont la forme permet de transformer un mouvement de rotation en un mouvement alternatif ou en un déplacement contrôlé avec précision. En tournant autour d'un axe, la came agit sur une pièce appelée suiveur et lui impose un mouvement déterminé.

Le fonctionnement d'une came

La came est fixée sur un arbre en rotation. Lorsque cet arbre tourne, les différentes parties de son profil viennent successivement en contact avec le suiveur.

Une partie plus éloignée de l'axe pousse le suiveur vers l'extérieur, tandis qu'une partie plus proche permet son retour. Un ressort ou la gravité ramène généralement le suiveur dans sa position initiale.

À chaque tour de la came, le même mouvement se répète. Ce principe permet de commander automatiquement des actions répétitives sans intervention humaine.

La forme de la came commande le mouvement

Le profil de la came détermine entièrement le déplacement obtenu. Une came peut provoquer une montée rapide, une descente progressive, un arrêt temporaire ou un mouvement régulier.

Les ingénieurs calculent donc précisément sa forme afin d'obtenir le profil de mouvement souhaité. Une petite modification de la géométrie peut changer complètement le comportement du mécanisme.

L'arbre à cames des moteurs

L'application la plus connue des cames se trouve dans les moteurs à combustion.

L'arbre à cames comporte plusieurs cames qui commandent l'ouverture et la fermeture des soupapes. Chaque came agit au moment précis où une soupape doit laisser entrer le mélange air-carburant ou évacuer les gaz brûlés.

La synchronisation entre le vilebrequin et l'arbre à cames est essentielle pour assurer le bon fonctionnement du moteur.

Des applications nombreuses

Les cames sont utilisées dans de nombreuses machines : les machines-outils, les presses automatiques, les machines textiles, les distributeurs mécaniques, les boîtes à musique, certaines horloges et les robots industriels.

Elles permettent de réaliser des séquences de mouvements répétitifs avec une grande précision, même sans système électronique de commande.

La fabrication et l'entretien

La surface de la came et celle du suiveur subissent des efforts importants et des frottements répétés. Elles sont donc fabriquées dans des matériaux résistants à l'usure, souvent des aciers traités.

Une lubrification adaptée réduit les frottements et protège les surfaces en contact. Une usure du profil de la came peut modifier le mouvement commandé et perturber le fonctionnement de la machine.

Un mécanisme toujours utilisé

Les systèmes électroniques permettent aujourd'hui de commander certains mouvements avec des moteurs pilotés par ordinateur. Cependant, les cames restent très utilisées grâce à leur simplicité, leur fiabilité et leur capacité à fonctionner pendant des millions de cycles.

Une simple pièce dont la forme est soigneusement étudiée peut ainsi commander des mouvements complexes et précis. Les cames occupent encore une place importante dans la mécanique et l'automatisation.