CONCEPT DE FONCTION EN TECHNOLOGIE

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1 centre de développement pédagogique pour la formation générale en science et technologie CONCEPT DE FONCTION EN TECHNOLOGIE Février 2005

2 LA FONCTION Le concept de «fonction» est fondamental en technologie. La fonction est le rôle joué par un objet, un système, un sous-système ou encore par un organe, une pièce. Analysons, à titre d'exemple, un objet bien connu de tous : la bicyclette. La bicyclette est un objet technique d'une certaine complexité. On peut le considérer comme un système dans lequel se trouvent plusieurs sous-systèmes et un grand nombre d'organes mécaniques et électriques. La fonction du système bicyclette est de : permettre à une personne de se déplacer rapidement en montant sur un cycle constitué d'un cadre et de deux roues dont l une, à l avant, est directrice et l'autre, à l arrière, est mue par la force des jambes actionnant un pédalier. Chaque sous-système est composé de plusieurs organes (moins que la bicyclette) et remplit une fonction différente. Par exemple, la transmission est constituée d'un plateau, de pédales, de manivelles, d'une chaîne, de pignons et de dérailleurs avant et arrière. Elle a comme fonction de transmettre l'effort (la force) du cycliste à la roue arrière en lui permettant, avec une force constante, de varier la vitesse de la bicyclette en fonction des conditions de la route (plat, pente, vent). Il en est ainsi pour chacun des sous-systèmes de la bicyclette. Essayons donc d'illustrer la bicyclette comme système avec ses sous-systèmes.

3 SYSTÈME ET SOUS-SYSTÈMES HIÉRARCHIQUES Système bicyclette Sous-système fourche Sous-système freinage Fonction : assurer le freinage de la bicyclette. Sous-système éclairage Fonction : assurer le maintien de la roue avant et la direction de la bicyclette. Sous-système transmission Fonction : assurer l'éclairage avant et arrière à partir d'une source de courant autonome. Sous-système selle Sous-système cadre Fonction : assurer le changement de vitesse. Sous-système roue Fonction : assurer le confort du cycliste. Fonction : assurer la liaison des autres sous-systèmes. Fonctions : assurer une liaison élastique avec le sol (amortir les chocs) et permettre le roulement de la bicyclette.

4 Sous-systèmes de la bicyclette Roue Sous-système de la roue Pièce Pièce Sous-système de la roue Jante Pneu Bande caoutchoutée Chambre à air et sa valve Pièce Sous-système de la jante Sous-système de la jante Pièce Sous-système de la chambre à air Cerceau Moyeu Rayon Chambre à air Valve Pièce... Pièce... Pièce...

5 LES FONCTIONS PARTICULIÈRES Toutes les pièces agencées entre elles remplissent des fonctions qui peuvent être mécaniques, électriques ou autres. Avant de construire un objet comportant des mécanismes ou de comprendre le fonctionnement d'un objet (analyse), il faudrait donc : - connaître les différentes fonctions susceptibles d'être remplies par une pièce; - connaître les propriétés des matériaux afin de choisir ceux qui pourront bien remplir leur fonction. On distingue plusieurs catégories de fonctions; nous nous attarderons à étudier les plus courantes. Les fonctions mécaniques, dites élémentaires, les plus courantes sont les suivantes : la fonction liaison ( liaison encastrement, liaison pivot, liaison glissière, liaison hélicoïdale, liaison rotule, liaison-appui-plan); la fonction guidage; la fonction lubrification; la fonction étanchéité. Les fonctions mécaniques dites complexes sont les suivantes : la transmission du mouvement; la transformation du mouvement. Les fonctions électriques dites élémentaires sont : la fonction alimentation; la fonction isolation; la fonction conduction; la fonction commande; la fonction transformation de l'énergie. Il existe des fonctions particulières dans d'autres domaines, par exemple la fonction isolation thermique en construction. Nous nous attarderons pour l'instant à l'étude des fonctions mécaniques élémentaires les plus fréquentes, soit la liaison et le guidage.

6 Lorsqu'une pièce empêche le déplacement d'une autre pièce, c'est-à-dire supprime une liberté de cette pièce, (voir fiche sur le mouvement), il y a liaison de ces deux pièces. Une liaison peut être : FONCTION LIAISON Rigide C'est-à-dire que l'organe de liaison ne permet aucun changement de position des pièces qu'il relie. Élastique C'est-à-dire que l'organe de liaison s'aplatit ou s'étire pour permettre aux pièces de changer de position. Ces liaisons utilisent des ressorts, des blocs de caoutchouc, etc. Les vis qui sont les organes de liaison ne permettent aucun mouvement de la poignée (par rapport à la porte). Ressorts sous les soufflets de caoutchouc Note : Les liaisons élastiques sont fréquentes dans des mécanismes complexes. Le ressort est l'organe de liaison qui permet aux deux parties de la fourche de jouer le rôle de suspension. Démontable Une liaison est démontable quand on peut séparer à volonté les pièces liées sans détériorer l'organe ou les surfaces de liaison. Liaison-pivot par vis Les deux parties de la serre sont démontables Non démontable (On peut dire également indémontable ou permanente.) Les pièces liées ne peuvent pas être séparées sans détérioration de l'une d'elles ou de l'organe d'assemblage. On doit percer le rivet pour l'enlever. Rivet

7 Complète La liaison est complète lorsqu'elle ne permet aucune liberté de mouvement entre les pièces. Une liaison complète rend deux pièces solidaires (liaison-encastrement). A Partielle La pièce ou l'ensemble A peut tourner partiellement par rapport à l'ensemble B. B S'il y a possibilité de mouvement, on dit que c'est une liaison partielle. On dit alors qu'il y a une liberté de rotation ou de translation. Directe Elle est caractérisée par l'absence d'organe de liaison entre les pièces à assembler. La liaison directe des deux pièces s'obtient par les formes complémentaires des pièces elles-mêmes. Le capuchon ne nécessite pas d'organe de liaison pour tenir sur le stylo. Indirecte Une liaison indirecte comporte un ou plusieurs organes d'assemblage. Ici, les vis assurent la liaison entre la porte et la charnière. Exemples d'analyses des caractères des liaisons LIAISONS Directe Indirecte Rigide Élastique Démontable Non démontable Complète Partielle

8 FONCTION GUIDAGE Un guidage est un dispositif par lequel une ou plusieurs pièces suppriment certaines libertés à une autre pièce pour lui permettre de faire un déplacement déterminé. Exemples : - guidage en rotation par liaison-pivot, - guidage en translation par liaison-glissière. Guidage en rotation Il y a guidage en rotation lorsqu'on dirige une pièce en rotation, c'est-à-dire qu'on permet à une pièce un mouvement de rotation seulement. (Ce genre de guidage est généralement fait de pièces de formes cylindriques.) Guidage en translation Il y a guidage en translation lorsqu'on dirige une pièce selon un mouvement rectiligne, c'est-à-dire qu'on permet à une pièce un mouvement en ligne droite seulement. Ce genre de guidage est généralement fait de pièces de forme prismatique. Pour qu'il y ait guidage... La plupart du temps, un guidage demande : 1- la réalisation d'une liaison partielle (liaison-pivot ou liaison-glissière); 2- un jeu suffisant dans la liaison pour laisser la liberté du déplacement; 3- une course suffisante de la pièce mobile; 4- la réduction des frottements entre les pièces.