Wikipédia:Sélection/Génie mécanique
Moteur Wankel Le moteur Wankel (/[vɑ̃kɛl]/) est un moteur à piston rotatif décrivant un cycle quatre temps, dans lequel un piston « triangulaire » convertit l'énergie issue de la combustion du carburant en une énergie mécanique de rotation transmise au vilebrequin. Le moteur Wankel est, à tort, couramment désigné par le terme « moteur rotatif », bien que les fonctionnements des deux types de moteurs soient radicalement différents. Le principe du moteur Wankel est basé sur celui de la pompe à palettes, qui remonte à la deuxième moitié du XVIe siècle. Mais c'est seulement dans les années 1950 que le moteur est développé sous sa forme actuelle par celui qui lui a laissé son nom, l'ingénieur allemand Felix Wankel. NSU sera le premier constructeur à en obtenir la licence, équipant ses motos du moteur, avant de la céder à d'autres constructeurs. Contrairement au moteur à soupapes, le moteur Wankel n'utilise pas le principe du système bielle-manivelle. Il n'engendre aucun mouvement alternatif, ce qui réduit les transformations de mouvement, les frottements, les vibrations et le bruit. L'ensemble comporte également un nombre de pièces réduit. Ces avantages en font une solution technique séduisante ; il trouve une large gamme d'applications, dans tous les domaines des transports (automobiles, motos, aéronefs). Son utilisation dans des véhicules de série reste néanmoins minoritaire, principalement en raison de sa consommation importante et de problèmes d'étanchéité inhérents à son principe même. En 2009, dans le secteur automobile, seul le constructeur Mazda intègre encore ce moteur à ses véhicules. |
Usinage L'usinage est une famille de techniques de fabrication de pièces mécaniques. Le principe de l'usinage est d'enlever de la matière de manière à donner à la pièce brute la forme voulue, à l'aide d'une machine-outil. Par cette technique, on obtient des pièces d'une grande précision. Lors de l'usinage d'une pièce, l'enlèvement de matière est réalisé par la conjonction de deux mouvements relatifs entre la pièce et l'outil : le mouvement de coupe (vitesse de coupe) et le mouvement d'avance (vitesse d'avance). Il existe deux manières de générer la surface recherchée : par travail de forme ou par travail d'enveloppe. Dans le cas du travail de forme c'est la forme de l'outil qui conditionne la surface finalement obtenue. Dans le cas du travail d'enveloppe, c'est la trace de l'arête de l'outil qui travaille (le point générateur) qui donne la surface finale. De nos jours, des machines à commande numérique, c'est-à-dire asservies par un système informatique, permettent d'automatiser partiellement ou totalement la procédure. |
Came (mécanique) Une came est un organe mécanique destiné à transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation ou de rotation. Il s'agit généralement d'un cylindre de rayon variable entraîné en rotation par un arbre. La pièce en contact avec le profil de la came, le suiveur, est alors mise en mouvement. Une succession de cames solidaires d'un même arbre s'appelle un arbre à cames. Il est utilisé dans la majorité des moteurs à combustion interne, c'est d'ailleurs l'utilisation la plus commune de ce dispositif. |
Bougie d'allumage La bougie d’allumage est un dispositif électrique présent sur les moteurs à allumage commandé provoquant l’inflammation du mélange gazeux dans la chambre de combustion. Pour cela, elle doit être capable de conduire le courant sous de hautes tensions et le décharger sous forme d’étincelle. La bougie d’allumage tire son nom du système d’allumage des anciens moteurs, où une mèche incandescente provoquait la combustion du mélange, rappelant ainsi les bougies d’éclairage. Elle fait son apparition en 1876 sur un moteur Lenoir mais prend réellement de l’ampleur en 1902, lorsque Bosch la combine à une magnéto haute tension. Avec près de 56 millions d’automobiles nécessitant un système d’allumage construites chaque année, ce sont en moyenne 280 millions de bougies d’allumage qui doivent être produites annuellement. |
Piston (mécanique) En mécanique, un piston est une pièce rigide coulissant dans un cylindre de forme complémentaire. Le déplacement du piston est lié à une variation de volume de la chambre située au-dessus du piston, entre celui-ci et le cylindre. Un piston permet la conversion d’une pression en un travail, ou réciproquement. L’utilisation du piston est très variée. Une des utilisations les plus couramment rencontrées est celle des moteurs thermiques, comme le moteur automobile. On trouve aussi un ou des pistons dans les compresseurs, les pompes, les vérins, les détendeurs, les régulateurs, les distributeurs, les valves, les amortisseurs, mais aussi les seringues médicales, ou des instruments de musique à pistons. Il existe deux types de pistons, les pistons à simple effet, où la pression n’agit que sur une face (seringues médicales), et les pistons à double effet, où la pression agit sur ses deux faces (pompe à vélo). Le déplacement du piston provoque ou est provoqué par une pression à l’intérieur de la chambre… |
Machine asynchrone La machine asynchrone, connue également sous le terme « anglo-saxon » de machine à induction, est une machine électrique à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor. Les machines possédant un rotor « en cage d'écureuil » sont aussi connues sous le nom de machines à cage ou machines à cage d'écureuil. Le terme asynchrone provient du fait que la vitesse de ces machines n'est pas forcément proportionnelle à la fréquence des courants qui les traversent. La machine asynchrone a longtemps été fortement concurrencée par la machine synchrone dans les domaines de forte puissance, jusqu'à l'avènement de l'électronique de puissance. On la retrouve aujourd'hui dans de nombreuses applications, notamment dans le transport (métro, trains, propulsion des navires), dans l'industrie (machines-outils), dans l'électroménager. Elle était à l'origine uniquement utilisée en moteur mais, toujours grâce à l'électronique de puissance, elle est de plus en plus souvent utilisée en génératrice. C'est par exemple le cas dans les éoliennes. Pour fonctionner en courant monophasé, les machines asynchrones nécessitent un système de démarrage. Pour les applications de puissance, au-delà de quelques kilowatts, les moteurs asynchrones sont uniquement alimentés par des systèmes de courants triphasés. |
Rover lunaire Apollo Le Rover lunaire Apollo (en anglais, Lunar Roving Vehicle, LRV) est un véhicule fabriqué à quatre exemplaires pour l’agence spatiale américaine (NASA) qui fut utilisé par les astronautes au cours des missions Apollo pour explorer la surface de la Lune. Le Rover lunaire a roulé pour la première fois le dans le cadre la mission Apollo 15. Ce petit engin tout-terrain biplace à l’allure rustique (masse à vide de 210 kg pour une longueur de 3 mètres) pouvait transporter plus de 490 kg de charge utile à la vitesse modeste de 14 km/h grâce à 4 moteurs électriques de 0,25 CV alimenté par des batteries non rechargeables. Sur le plan technique il était doté d’un système de navigation perfectionné et de roues d’une conception originale. Le Rover fut conçu sans que les caractéristiques du sol lunaire soient connues avec précision. Il devait fonctionner dans un environnement particulièrement hostile (température élevée, absence d’atmosphère, faible gravité, terrain accidenté et meuble) difficilement reproductible sur terre. Malgré ces contraintes, le Rover lunaire a rempli sans problèmes majeurs les objectifs qui lui étaient assignés. |
Ferrari (entreprise) Ferrari est un constructeur automobile italien installé à Maranello, en Italie. Fondé par Enzo Ferrari en 1947, il est considéré comme « la plus fameuse des marques de l'histoire de l'automobile ». Constructeur en série de sportives de prestige, Ferrari s'est rapidement imposé comme une référence automobile, aussi bien techniquement qu'esthétiquement. L'histoire de Ferrari est indissociable de celle de la Scuderia Ferrari, écurie automobile évoluant en Sport-Prototypes tout comme en Grand Tourisme — et plus tard en Formule 1 — depuis 1929, au sein de laquelle le constructeur a construit ses plus grands succès. Forte de son expérience en compétition, la marque au « cheval cabré » (« cavallino rampante ») y puise les techniques équipant ses modèles de série, comme en attestent les Ferrari 288 GTO, F50 ou encore Enzo, modèles aux performances exceptionnelles. De la 166 MM, première automobile d'Enzo Ferrari portant son nom, à la plus récente 458 Italia, Ferrari suscite toujours une « fascination irrésistible ». Enzo Ferrari aimait d'ailleurs décrire une automobile Ferrari comme l'« incarnation d'une belle mécanique pour les hommes qui ont le désir de se récompenser eux-mêmes, de réaliser un rêve et d'insuffler pendant longtemps encore à leur vie le feu de la passion juvénile ». |
Histoire de l'automobile L’histoire de l’automobile rend compte de la naissance et de l’évolution de l’automobile, invention technologique majeure qui a considérablement modifié les sociétés de nombreux pays au cours du XXe siècle. Elle prend naissance au XIXe siècle lorsque la technique fait la part belle à la vapeur comme source d’énergie pour ensuite s’orienter massivement vers le pétrole et le moteur à explosion. L’automobile s’est progressivement imposée dans les pays développés comme le principal mode de transport pour la circulation des individus et des marchandises. Son industrie a été l’un des secteurs les plus importants et les plus influents depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale et son essor mondial en a été spectaculaire. 250 000 automobiles sont dénombrées en 1907, 500 000 en 1914 avec l’apparition de la Ford T et 50 millions avant la Seconde Guerre mondiale. Le parc automobile triple pendant les Trente Glorieuses et atteint les 300 millions de véhicules en 1975. En 2007, la production annuelle mondiale de voitures passe le cap des 70 millions d’unités, et on estime que le parc pourrait dépasser le milliard en 2010… |
Soupape (moteur) Une soupape est un organe mécanique de la distribution des moteurs thermiques à quatre temps permettant l'admission des gaz frais et l'évacuation des gaz brûlés. De manière générale, une soupape d'admission sépare le conduit d'admission de la chambre de combustion et une soupape d'échappement sépare celle-ci du conduit d'échappement. Les soupapes se classent principalement en trois catégories : les soupapes à tige – aussi appelées soupapes à tulipe –, les soupapes rotatives et les soupapes à chemise louvoyante. Les plus répandues sont les soupapes à tige/tulipe qui équipent la quasi-totalité des moteurs à combustion interne actuels. Ces dernières soupapes sont le plus souvent actionnées par un arbre à cames et maintenues par un ou plusieurs ressorts de rappel. |
Ressort Un ressort est un organe ou pièce mécanique qui utilise les propriétés élastiques de certains matériaux pour absorber de l’énergie mécanique, produire un mouvement, ou exercer un effort ou un couple. Un ressort idéal est parfaitement élastique et reprend sa forme de repos, ou l’une de ses formes de repos s'il en a plusieurs, après avoir subi une déformation. Des peintures rupestres attestent que l’homme a inventé cette pièce depuis plus de 10 000 ans, sous la forme de l’arc, constitué essentiellement d’une pièce courbe flexible formant ressort ; il a ainsi joué un rôle déterminant dans l’essor des civilisations. Les ressorts sont aujourd’hui très répandus dans toutes sortes de machines et d’équipements. Leurs fonctions sont très diverses. On peut distinguer plusieurs grandes catégories de ressorts en fonction des matériaux utilisés, qui peuvent être des métaux, des élastomères, des matériaux composites ou encore des gaz. |
Transmission secondaire Dans une chaîne cinématique entre un moteur et les éléments propulseurs (roue, chenille, hélice, etc.) d'un véhicule, la transmission secondaire, ou transmission finale, est le mécanisme qui transmet le mouvement aux éléments propulseurs. Si le véhicule est doté d'une boîte de vitesses, la transmission secondaire relie la sortie de cette boîte aux éléments propulseurs. |
Fourche de bicyclette ou de moto Sur une bicyclette ou une moto, la fourche est l'élément sur lequel est fixée la roue avant. La fourche est reliée au cadre et, sous l'action du guidon, pivote pour orienter la direction de la roue et ainsi diriger le deux-roues. La fourche peut être rigide ou suspendue. Les fourches rigides, apparues dès le XIXe siècle, équipent encore de nombreux modèles de bicyclettes, notamment économiques ou à vocation routière. Elles sont généralement formées de deux fourreaux ou « bras » et d'un pivot. Les fourches suspendues, apparues sur les motos au milieu des années 1900, participent à la suspension du deux-roues en permettant un mouvement vertical de la roue par rapport au cadre. La quasi totalité des motos modernes est équipée d'une variante de ces fourches : la fourche télescopique, constituée d'une paire de tubes coulissant dans des fourreaux. Ce type de fourche est apparu sur les VTT à partir de la fin des années 1980, et équipe aussi certains vélos de route ou urbains ainsi que la plupart des vélos à assistance électrique. |
Transmission primaire Dans un véhicule motorisé dont le moteur entraîne un axe moteur, ou vilebrequin, la transmission primaire est l'ensemble des mécanismes qui transmettent le mouvement du vilebrequin à la transmission finale qui, elle, le transmet aux organes propulsifs (roues, chenilles, hélice, etc.). Lorsque le véhicule est doté d'un embrayage, d'une boîte de vitesses ou d'un variateur de vitesses, ces organes font partie de la transmission primaire et s'intercalent entre le vilebrequin et la transmission finale. La transmission primaire peut également servir à faire démarrer le moteur : elle est, pour ce faire, activée soit par un dispositif manuel (manivelle, kick-starter, lanceur, etc.), soit par un démarreur, généralement électrique. |
Moteur à combustion et explosion L'expression moteur à combustion et explosion, couramment abrégée en moteur à explosion, désigne tout type de moteur à combustion interne à pistons alternatifs ou rotatifs, à allumage commandé ou non, dans lequel le front de flamme a une vitesse habituellement inférieure à celle du son. Le premier moteur à combustion à un cylindre a été réalisé par Eugenio Barsanti et Felice Matteucci en 1854. Le premier moteur à combustion à deux temps est breveté et réalisé par Étienne Lenoir en 1860. Le principe du moteur à combustion à quatre temps est inventé par Beau de Rochas en 1862 et développé industriellement par Nikolaus Otto à la fin des années 1870. Suivent les perfectionnements de Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach, puis les inventions du moteur à boule chaude (1891) et du moteur Diesel (1892). Ce type de moteur est très largement utilisé pour la propulsion des véhicules de transport (automobiles, motos, camions, bateaux, avions légers, etc.), pour de nombreux outils mobiles (tronçonneuses, tondeuses à gazon, etc.) et pour de nombreuses installations fixes (groupes électrogènes, pompes, etc.). |
Science et ingénierie de Léonard de Vinci La science et l'ingénierie sont deux domaines, au-delà des arts plastiques, dans lesquels Léonard de Vinci s’est illustré à travers des recherches et dessins et dont témoignent ses carnets et projets de traités. Si sa motivation première est artistique — avec la représentation la plus juste possible des corps, de la nature, de l'ombre et de la lumière, ou encore des proportions —, il est entraîné dès les années 1480 dans des études aux directions variées, faisant de lui l'archétype des ingénieurs-artistes polymathes de la Renaissance : l'anatomie humaine et comparée ; les mathématiques et particulièrement la géométrie ; la botanique et la géologie ; l'optique et l'astronomie ; l'architecture, l'urbanisme et la cartographie ; les machines de guerre ou volantes ; en ingénierie, la mécanique générale ainsi que l'hydraulique. Participant à la Renaissance italienne, Léonard de Vinci se situe à ce moment charnière où les savants perçoivent, sans pour autant parvenir à les dépasser, les limites des théories scientifiques et l'inefficience des technologies contemporaines, héritées de l'Antiquité et encore ancrées dans le Moyen Âge. Se revendiquant scientifique et surtout ingénieur, il ne bénéficie cependant que d'une formation sommaire puisqu'il ne fréquente que deux ans une école pour futurs commerçants puis est intégré au sein de l'atelier d'Andrea del Verrocchio, lui-même artiste polymathe, qui lui fait découvrir la peinture et la sculpture, et l'initie également aux techniques permettant de les mettre en œuvre, comme la fonderie, la métallurgie ou l'ingénierie. En outre, l'importance et l'intensité de son travail dans chacun des domaines envisagés le conduisent presque invariablement à envisager la création d'un traité. Néanmoins, pas un seul n'est mené à son terme du fait de sa tendance à l'inachèvement. Diversement reconnu par ses contemporains, son parcours scientifique et d'ingénieur n'est que tardivement redécouvert au tournant des XVIIIe et XIXe siècles. D'abord considérée comme celle d'un génie absolu, inégalée et isolée parmi ses contemporains, la figure de Léonard est, au mitan du XXe siècle, fortement remise en question. Ses limites sont dès lors mises en avant, en particulier ses bagages : théoriques, du fait de ne pas avoir fréquenté les universités ; notionnels, par méconnaissance du grec et du latin alors porteurs du vocabulaire technique et scientifique. Pour autant, Léonard de Vinci est, à l'orée du XXIe siècle, replacé dans son contexte : il est désormais considéré comme un savant de son temps, héritier des connaissances et des croyances médiévales, et dont le travail bénéficie des avancées de contemporains comme celles de Filippo Brunelleschi, Giuliano da Sangallo ou Francesco di Giorgio Martini. Bien que ses apports soient relativisés, les historiens des sciences lui reconnaissent d'avoir introduit l'utilisation du dessin technique en tant que support de mémoire et pédagogique ; d'avoir poussé à leur perfection les techniques de représentations et de les avoir appliquées à tout sujet technologique. De même, son travail se distingue par son caractère systématique et par une attention aussi aiguë pour le détail que pour l'ensemble. Enfin, ses recherches se singularisent de ses contemporains par un souci de rentabilisation économique du travail par la recherche systématique de l'automatisation des mécanismes. |
Haut fourneau Un haut fourneau est une installation industrielle destinée à simultanément désoxyder et fondre les métaux contenus dans un minerai, par la combustion d'un combustible solide riche en carbone. En général, le haut fourneau transforme du minerai de fer en fonte liquide, en brûlant du coke qui sert à la fois de combustible et d'agent réducteur. Bien que la fonte produite soit un matériau à part entière, cet alliage est généralement destiné à être affiné dans des aciéries. Le haut fourneau produit de la fonte en fusion, par opposition au bas fourneau, qui produit une loupe de fer solide. Il en est pourtant une évolution directe, mais il ne s'est généralisé que lorsqu'on a su valoriser la fonte produite. Ainsi, la Chine développe dès le Ier siècle l'usage du haut fourneau en même temps que la fonderie. L'Occident ne l'adopte qu'après le XIIe siècle, avec la mise au point des méthodes d'affinage de la fonte en acier naturel. C'est là qu'il évolue vers sa forme actuelle, la généralisation du coke et du préchauffage de l'air de combustion contribuant à la première révolution industrielle. Devenu un outil géant, sans que son principe fondamental ne change, le haut fourneau est maintenant un ensemble d'installations associées à un four. Malgré l'ancienneté du principe, l'ensemble reste un outil extrêmement complexe et difficile à maîtriser. Son rendement thermique et chimique exceptionnel lui a permis de survivre, jusqu'au début du XXIe siècle, aux bouleversements techniques qui ont jalonné l'histoire de la production de l'acier. Qu'il soit « cathédrale de feu » ou « estomac », le haut fourneau est aussi un symbole qui résume souvent un complexe sidérurgique. Il n'en est pourtant qu'un maillon : situé au cœur du processus de fabrication de l'acier, il doit être associé à une cokerie, une usine d'agglomération et une aciérie, usines au moins aussi complexes et coûteuses. Mais la disparition de ces usines, régulièrement annoncée au vu des progrès de l'aciérie électrique et de la réduction directe, n'est pourtant toujours pas envisagée. |
Sadi Carnot (physicien) Nicolas Léonard Sadi Carnot (né le et mort le ), usuellement appelé Sadi Carnot, est un physicien et ingénieur français. À l’instar de Copernic, il ne publia qu’un seul livre, les Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance (Paris, 1824), dans lequel il exprima, à l’âge de 27 ans, ce qui s’avéra être le travail de sa vie. Dans cet ouvrage il posa les bases d’une discipline entièrement nouvelle, la thermodynamique. À l’époque d’ailleurs, le terme n’existait pas et c’est William Thomson qui l’inventa au milieu du XIXe siècle. Pourtant c’est bien Sadi Carnot, malgré l’imprécision de certains de ses concepts, son acceptation de la théorie du calorique et de l'axiome de la conservation de la chaleur, qui a créé cette science aussi fondamentale du point de vue théorique que féconde en applications pratiques. Il formula l’exposé raisonné du moteur thermique et les principes de bases selon lesquels toute centrale énergétique, toute automobile, tout moteur à réaction est aujourd’hui conçu. Plus remarquable, cette genèse se fit alors même qu’aucun prédécesseur n’eût encore défini la nature et l’étendue du sujet. En s'appuyant sur des préoccupations purement techniciennes, comme l'amélioration des performances de la machine à vapeur, le cheminement intellectuel de Sadi Carnot est original et annonce des évolutions importantes qui intervinrent à cette époque charnière pour la science moderne.
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Galilée (savant) Galileo Galilei, dit Galilée, est un physicien et astronome italien, célèbre pour avoir jeté les fondements des sciences mécaniques ainsi que pour sa défense passionnée de la conception copernicienne de l’univers. Parmi ses nombreux accomplissements figurent la découverte de la cycloïde, de la trajectoire parabolique des projectiles ou des phases de Vénus. On lui doit également la fabrication d’un compas règle à calcul, d’un thermoscope (premier appareil pour mesurer la température) et de la fameuse lunette astronomique. Il est aussi le traducteur en italien de la La Guerre des souris et des grenouilles, attribuée à Homère. Il est souvent considéré comme le premier scientifique, au sens moderne du terme. Lire l’article |
Rudolf Diesel Rudolf Christian Karl Diesel est un ingénieur allemand, né le 18 mars 1858 à Paris et disparu dans la nuit du 29 septembre au 30 septembre 1913 lors d'une traversée de mer du Nord. Rudolf Diesel est l'inventeur du moteur à combustion interne portant son nom, conçu pour fonctionner avec de l'huile végétale et non avec du gazole. Diesel nomma initialement ce moteur, le « moteur à l'huile ». Rudolf Diesel est également un grand ingénieur thermicien, un connaisseur des arts, un linguiste et un théoricien social. Les inventions de Diesel ont trois points communs : elles portent sur le transfert de chaleur par des procédés physiques naturels ou des lois, sont empreintes d'une forte marque créatrice de conception mécanique, et elles ont d'abord été motivées par l'inventeur du concept sociologique de besoin. Le moteur Diesel fut conçu à l'origine comme une installation facilement adaptable aux coûts d'utilisation des combustibles disponibles localement, afin de permettre aux artisans indépendants de mieux supporter la concurrence des grandes industries, à cette époque pratiquement monopolisées par la principale source d'énergie : le charbon, le carburant du moteur à vapeur. Rudolf Diesel disparaît mystérieusement en mer alors qu'il traverse la mer du Nord à bord du paquebot Dresden, entre Anvers et Harwich, quelques mois avant le déclenchement de la Première Guerre mondiale. |
Machine à vapeur La machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que possède la vapeur d'eau fournie, par une ou des chaudières, en énergie mécanique. Comme première source d'énergie d'origine mécanique constructible et maitrisable par l'Homme (contrairement à l'énergie de l'eau, des marées et du vent, qui nécessite des sites spéciaux, que l'on ne peut actionner facilement à la demande), elle a eu une importance majeure, lors de la Révolution industrielle. Mais au XXe siècle, elle a été supplantée par la turbine, le moteur électrique et le moteur à combustion interne. |
Benz Patent Motorwagen Le Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 (ou Tricycle Benz 1), fabriqué par Carl Benz en 1886, est considéré comme la première automobile de l'histoire, en raison du moteur à explosion qui constitue son système de propulsion. Dès sa jeunesse, Benz eut l'idée d'un voiture qui, organiquement, allierait châssis et moteur et ne serait pas la simple adjonction d'un moteur à un véhicule déjà existant. Le premier tour d'essai public du prototype Benz eut lieu à Mannheim. Cette voiture a de nombreux points communs avec les voitures modernes, comme son moteur à essence, l'allumage électrique, le carburateur, le radiateur à eau et le châssis. |