Cames et Suiveurs Expliqués : Types, Nomenclature, Fonction et Applications

Dans cet article, vous apprendrez ce que sont les cames et suiveurs, leurs types, nomenclature, fonctionnement, applications et plus encore, avec schémas. Vous pouvez également télécharger le fichier PDF gratuit à la fin.

Came et Suiveur

La came et le suiveur forment une paire de liaisons supérieures utilisées pour mouvoir des liaisons directement ou périodiquement. Ils permettent de réduire le degré d'erreur. Au IIIe siècle, le dispositif appelé came était produit par des automates hydrauliques hellénistiques.

On le retrouve aussi dans les conceptions d'al-Jazari au IVe siècle. Les mécanismes came-suiveur sont principalement utilisés dans les moteurs à combustion interne pour actionner les soupapes.

Les ingénieurs les emploient souvent dans le système de distribution des moteurs à combustion. Bien que le mécanisme came-suiveur soit utilisé dans l'industrie automobile pour actionner les pompes à carburant.

Ce mécanisme combine trois éléments : un élément moteur (la came), un bâti qui maintient la came et le suiveur, le suiveur guidé par le bâti, et enfin l'élément mené désigné comme suiveur.

Qu'est-ce qu'une Came ?

La came est une pièce tournante qui communique un mouvement alternatif ou oscillant au suiveur par contact direct. Elle transforme essentiellement le mouvement de rotation en mouvement linéaire.

C'est un organe de machine, roue ou arbre tournant qui heurte un levier en plusieurs points de sa trajectoire circulaire. Très utilisée dans le marteau à vapeur comme une simple dent pour transformer les impulsions de puissance.

Types de Cames

Voici les types de cames, expliqués ci-dessous :

1. Selon la forme de la came
   1. Came cunéiforme ou plate
   2. Came disque ou plate
   3. Came spirale
   4. Came cylindrique
   5. Came en forme de cœur
   6. Came translative
   7. Came escargot (snail drop)
   8. Came conjuguée
   9. Came globoïdale
   10. Came sphérique
2. Selon le mouvement du suiveur
   1. Montée retour montée
   2. Arrêt montée arrêt retour arrêt
   3. Arrêt montée retour arrêt
3. Selon le mode de contrainte du suiveur
   1. Came à ressort préchargé
   2. Came à gravité
   3. Came à entraînement positif

1. Came Cunéiforme ou Plate

La came cunéiforme ou plate a une forme droite pour fournir un mouvement spécifique au suiveur.

2. Came Disque ou Plate

La came disque n'a pas de forme droite pour donner un mouvement spécifique au suiveur.

3. Came Spirale

La came spirale comporte une gorge de contour semi-circulaire ou spiralé ; la came effectue un mouvement alternatif et le suiveur se déplace perpendiculairement à l'axe de la came.

4. Came Cylindrique

La came cylindrique comporte une gorge sur une surface cylindrique et le suiveur se déplace sur une surface cylindrique parallèle à l'axe du cylindre.

5. Came en Forme de Cœur

La came en forme de cœur ressemble à un cœur asymétrique. Elle sert essentiellement à maintenir un arbre dans une position définie par la pression d'un galet.

6. Came Translative

La came translative consiste en une plaque à gorge ou contour ; son suiveur oscille devant la plaque. La gorge ou le contour définit le mouvement du suiveur.

7. Came Escargot (Snail Drop)

Utilisée par exemple dans les horloges mécaniques pour faire avancer le jour exactement à minuit, impliquant un suiveur pendant plus de 24 heures par la came sur un chemin spiralé, se terminant par une coupure nette. Le suiveur tombe alors et active l'avance du jour.

8. Came Conjuguée

La came conjuguée a un mécanisme avec deux galets oscillants séparés. Les suiveurs servent de dispositif de mesure de conjugaison. Quand la came tourne, la variation de l'angle sous-optimal entre les deux bras de suiveur peut indiquer les erreurs de profil de la came.

9. Came Globoïdale

En terminologie de forme, la came globoïdale est l'une des plus complexes. Les surfaces de travail sont les surfaces de contact avec les galets.

10. Came Sphérique

Les mécanismes à came sphérique sont une alternative aux engrenages coniques, offrant moins de jeu et de pertes par frottement.

Qu'est-ce qu'un Suiveur ?

Le suiveur est un élément tournant ou oscillant d'une machine qui suit le mouvement de la came par contact direct. Quand la came se déplace en mouvement alternatif, le suiveur se déplace parallèlement à l'axe de la came.

C'est un organe de machine qui suit principalement une came pouvant avoir un mouvement alternatif ou oscillant. Il convertit le mouvement de rotation de la came en mouvement alternatif ou oscillant.

Types de Suiveurs

Voici les types de suiveurs :

1. Selon la forme du suiveur
   1. Suiveur à galet (roller)
   2. Suiveur à arête de couteau (knife edge)
   3. Suiveur à face plate (flat-faced)
   4. Suiveur sphérique
2. Selon le mouvement du suiveur
   1. Suiveur alternatif (reciprocating)
   2. Suiveur oscillant
3. Selon la ligne de mouvement du suiveur
   1. Suiveur radial
   2. Suiveur décalé (offset)

1. Suiveur à Galet

Essentiellement utilisé dans les opérations à haute vitesse car il assure un contact lisse avec la surface. Moins d'usure que les autres suiveurs.

2. Suiveur à Arête de Couteau

Zone de contact pointue avec la came. Le plus simple mais non employé pour les applications rapides en raison de son arête vive.

3. Suiveur à Face Plate

Surface plane avec came irrégulière. Utilisé quand l'espace est limité ; supporte plus de poussée. Applicable dans des applications spécifiques.

4. Suiveur Sphérique

Suiveur courbe ou régulier avec came. Modification du suiveur à face plate.

5. Suiveur Alternatif

Le suiveur alterne ou change de guide pendant la rotation de la came.

6. Suiveur Oscillant

Placé à un point précis sur le bâti et oscille ; la cause le mouvement de rotation.

7. Suiveur Radial

La ligne de mouvement passe par le centre de rotation de l'arbre de came. Mouvement alternatif.

8. Suiveur Décalé (Offset)

La ligne de mouvement est décalée par rapport au centre de rotation de l'arbre de came.

Comment Fonctionnent les Cames et Suiveurs ?

Fonctionnement de la Came

La came est un élément mécanique, roue tournante autour de l'axe court du suiveur. En termes simples, elle communique un mouvement alternatif, oscillant ou linéaire au suiveur.

Sa forme est généralement ovale, cercle incomplet ou ellipse. Avec une came ovale, on observe des mouvements créant une charge externe périodique selon sa position.

Cette charge externe est très utile pour les tâches mécaniques périodiques. Il existe des cames à simple et double tête.

Fonctionnement du Suiveur

Le suiveur est un élément mécanique par rapport auquel la came tourne en mouvement oscillant ou circulaire. Il empêche la poussée et la traction de la came. Les suiveurs transmettent le mouvement à la pièce requise.

Le mécanisme came-suiveur est interdépendant. Le suiveur tourne sur un arc oscillant ou circulaire.

Ce mécanisme est indispensable en ingénierie avec de nombreuses fonctions selon les machines.

Nomenclature ou Terminologie de la Came

Termes utilisés :

1. Profil de came
2. Cercle de base
3. Courbe de pas
4. Point de tracé
5. Angle de pression
6. Point de pas
7. Cercle de pas
8. Cercle premier (prime circle)

1. Profil de Came

Surface où le suiveur rencontre la came.

2. Cercle de Base

Plus petit cercle du profil de came depuis le centre de rotation.

3. Courbe de Pas

Courbe tracée par le point de tracé du suiveur tournant autour de la came fixe.

4. Point de Tracé

Point de référence pour détecter le profil de came.

5. Angle de Pression

Angle entre la normale à la courbe de pas et la ligne de mouvement du suiveur.

6. Point de Pas

Point où l'angle de pression est maximal.

7. Cercle de Pas

Cercle passant par le point de pas.

8. Cercle Premier

Cercle tangent à la courbe de pas et concentrique au cercle de base.

Pourquoi a-t-on Besoin des Cames et Suiveurs ?

En génie mécanique, le mécanisme came-suiveur joue un rôle important pour la distribution uniforme des forces dans un élément de machine.

Un mouvement spontané peut être obtenu en fixant un galet cylindrique. Les cames et suiveurs s'appliquent à des éléments de la taille et forme d'un écrou. Variété de mouvements linéaires possibles.

Ce mécanisme absorbe une grande quantité de chocs grâce à son épaisseur supérieure aux autres roulements, augmentant le rendement mécanique.

Polyvalent : applicable dans une machine à soda ou dans l'aéronautique. Aussi utilisé dans les convoyeurs à bande.

Cependant, les suiveurs plats actionnent couramment les soupapes de moteur, tandis que les suiveurs à galet servent dans les moteurs à huile et stationnaires.

Où Utilise-t-on les Cames et Suiveurs ?

Applications :

1. Moteurs à combustion interne : ouverture/fermeture soupapes admission/échappement.
2. Systèmes hydrauliques (dépendant de la pression du fluide).
3. Machines d'imprimerie : positionnement et impression.
4. Machines textiles : couture et traction du tissu.
5. Machines à vis et taillage d'engrenages.
6. Horloges murales et tours automatiques.

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Conclusion

Les cames et suiveurs ont une large gamme d'applications dans l'industrie manufacturière. J'ai couvert tous les types avec schémas. Si vous avez des questions, posez-les en commentaires.

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