SCIENCES DE L’INGENIEUR

Fiche synthèse
FS.09

Système bielle manivelle
Transformation de mouvement

Modéliser et représenter le réel
Introduction :
Le système bielle-manivelle est un modèle de mécanisme qui doit son nom aux deux pièces qui le caractérisent.

C'est, avant tout, un système mécanique de transformation de mouvement ; il est constitué de 4 pièces principales :
 la bielle.
 la manivelle appelée aussi vilebrequin.
 l'oscillateur (piston pour les systèmes volumétriques).
 le bâti.
La manivelle et l'oscillateur (piston) constituent les deux pièces d'entrée et sortie du mécanisme. La transformation de mouvement concerne donc ces éléments. La manivelle (motrice ou réceptrice) est supposée tourner continuellement dans le même sens autour de son axe, alors que l'oscillateur est animé d'un mouvement de translation alternatif.
1- Analyse cinématique :
Le système bielle manivelle est un mécanisme plan. Dans le plan (x, y) du schéma suivant, on peut représenter en vraie grandeur les déplacements de chaque pièce. La géométrie dépend :




Force
Pivot glissant

Translation

Pivot

Pivot

Pivot

du rayon R=OA de la manivelle ; de la longueur L=AB de la bielle ; et de la distance entre le point O et la droite de déplacement du point B.

.
Calculs :
Pour cette configuration le point B est sur l'axe (O, y).
On peut repérer la position du mécanisme par la position angulaire θ de la manivelle. Cet angle est une fonction du temps. La position de B est alors définie par sa hauteur h(t)=OB.


h(t) = OB = OH + HB = R.
+ L.
= R. avec  =  (t) = ω.t (par exemple).

+

.

Par dérivation on obtient alors la vitesse puis en dérivant encore l'accélération.
On peut aussi repérer la position angulaire de la manivelle  en fonction de la position du piston (OB) avec la formule suivante :


=

Course du piston :

C = 2.OA = 2.R

(OA = R = rayon d'excentration de la manivelle)

Couple

Rotation

Valeurs particulières :
 =90°: OB = R + L : c'est la position la plus haute de