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1 L engrenage

2 Mécanismes : l engrenage Les engrenages se composent de roues dentées qui s emboîtent les unes dans les autres. Les dents s imbriquent les unes dans les autres, ce qui permet la transmission efficace d une force et d un mouvement. Le saviez-vous? Les engrenages ne sont pas tous ronds. Il en existe des carrés, des triangulaires et même des elliptiques. La roue d entraînement est la roue actionnée par un effort externe, manuel ou motorisé. Une roue actionnée par une autre roue s appelle une roue entraînée. La roue d entraînement génère une force d entrée ; la roue entraînée, une force de sortie. Un système d engrenage peut modifier la vitesse, la direction et la force. Ce système a des avantages, mais aussi des inconvénients. Par exemple, il est impossible d accroître à la fois la force de sortie et la vitesse. On obtient le rapport régissant le mouvement des deux roues l une par rapport à l autre en divisant le nombre de dents de la roue entraînée par le nombre de dents de la roue d entraînement. Le résultat de cette division s appelle rapport de vitesses. Dans le cas d une roue entraînée à 24 dents actionnée par une roue d entraînement à 48 dents, le rapport de vitesses vaut 1:2. En d autres termes, la roue entraînée tournera deux fois plus vite que la roue d entraînement. Les engrenages équipent de nombreuses machines qui nécessitent un contrôle de la vitesse et de la force de rotation. Exemples courants : les outils électriques, les voitures et les batteurs (à œufs). 64

3 G1 Le rapport de vitesses de se modèle est de 1:1. La vitesse de la roue entraînée est égale à celle de la roue d entraînement, car elles ont le même nombre de dents. Les deux roues tournent dans des sens différents. G2 Ce modèle explique l amplification par engrenage. La grande roue d entraînement actionne la petite roue entraînée. La vitesse augmente, mais la force de sortie diminue. G3 Ce modèle explique la démultiplication. La petite roue d entraînement actionne la grande roue entraînée. La vitesse diminue, mais la force de sortie augmente. 65

4 G4 Ce modèle comprend une poulie guide. La petite roue est une poulie guide. Elle n influence ni la vitesse, ni la force de sortie de la roue d entraînement et de la roue entraînée. Les deux roues tournent dans le même sens et à la même vitesse. Poulie guide G5 Ce modèle est un exemple d engrenages multiples. La disposition de ces engrenages multiples réduit fortement la vitesse de rotation tout en augmentant considérablement la force de sortie. La petite roue d entraînement fait tourner lentement la grande roue entraînée. La petite roue située sur le même axe que la roue entraînée est actionnée à son tour et fait tourner la deuxième grande roue entraînée, à une vitesse encore plus faible. G6 Ce modèle présente un engrenage à mouvement périodique. La roue entraînée tourne pendant un court instant puis s arrête un moment. La vitesse se voit réduite, car le mouvement ne se produit que lorsque la roue entraînée s emboîte dans l une des deux roues d entraînement. 66

5 G7 Ce modèle présente un engrenage angulaire. Les deux chanfreins emboîtés ne modifient ni la vitesse, ni la force, mais la transmission s effectue selon un angle de 90. G8 Ce modèle présente un différentiel. La transmission entre la force d entrée et la force de sortie s effectue selon un angle de 90. Lorsqu on bloque un arbre de sortie, la vitesse de l autre arbre est multipliée par deux. Lorsque les deux arbres de sortie sont bloqués, la manivelle ne peut plus tourner. G9 Ce modèle présente un exemple de vis sans fin. Ce système réduit considérablement la vitesse, car la vis sans fin doit effectuer un tour complet pour faire avancer d un seul cran la roue située au-dessus. La direction bascule de 90. La force augmente considérablement. Une vis sans fin peut uniquement tenir lieu de roue d entraînement. 67

6 G10 Ce modèle présente un engrenage à crémaillère. Contrairement aux engrenages décrits ci-avant, l engrenage à crémaillère ne s utilise que pour produire un mouvement linéaire, et non rotatif. Lorsqu on tourne la manivelle, la crémaillère avance ou recule, en fonction du sens de rotation de la petite roue (appelée pignon). 68

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