Livre:Poncelet - Cours de mécanique appliquée aux machines, 1874.djvu
| Titre | Cours de mécanique appliquée aux machines |
|---|---|
| Auteur | Jean-Victor Poncelet  |
| Maison d’édition | Gauthier-Villars |
| Lieu d’édition | Paris |
| Année d’édition | 1874 |
| Bibliothèque | Internet Archive |
| Fac-similés | djvu |
| Avancement | À corriger |
Pages
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TABLE DES MATIÈRES.
Pages.
Préface
v
PREMIÈRE SECTION.
CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES SUR LES MACHINES EN MOUVEMENT.
I. — Notions et principes sur lesquels se fonde la science des moteurs et des machines.
Travail des moteurs et des machines.
nos
1. Objet des machines industrielles
1
2. Manière dont on évalue la puissance des machines et des moteurs
2
3 à 8. Unité de travail, ses dénominations diverses. — Cheval dynamique
2
8 à 11. Travail des forces constantes ou variables. (Note p. 6. Définition du travail mécanique.)
6
Théorèmes relatifs à la quantité de mouvement et à la force vive.
11. Ce qu’on nomme proprement vitesse et quantité de mouvement
10
12 à 15. Définition et mesure de la force vive, de la force d’inertie
12
15. Principe de la transmission du travail
16
16. Principe des forces vives
17
II. — Application du principe des forces vives au mouvement des machines.
Conditions spéciales que présentent les machines.
17. Idée de la constitution physique des machines. (Note p. 19. Nécessité de tenir compte dans certains cas, de la déformation des organes.)
18
18. Pertes de travail provenant de la réaction des ressorts moléculaires
20
Équations générales du mouvement des machines.
19 à 22. Établissement des équations générales d’après le principe des forces vives ; forme abrégée de ces équations
21
Discussion des équations générales.
22. Influence de la gravité sur l’effet utile
24
23, 24. Influence des résistances passives et des chocs
25
25. Influence de la forme et de la vitesse du récepteur. (Note p. 28. Sur la vitesse de règle ou vitesse normale.)
27
26. Influence de la forme et de la vitesse de l’outil ; influence de l’inertie des masses
28
III. — Circonstances principales du mouvement des machines.
Lois générales du mouvement.
27. Nature particulière du mouvement des machines
30
28. Du mouvement à partir du repos. (Note p. 32. Période de mise en marche des machines.)
33
29 à 32. Conditions du mouvement uniforme. (Note p. 37. Du régime uniforme.)
33
32, 33. Inconvénients du mouvement varié. (Note.)
38
34. Nécessité de renoncer, dans certains cas, au mouvement uniforme
39
Moyens généraux de régulariser le mouvement des machines.
35. Précautions relatives au tracé et à la répartition des efforts. (Note p. 41. Des conditions de bon fonctionnement des machines.)
41
36. Influence des pièces à mouvement alternatif
43
37. Lois du mouvement varié des machines
44
38. Moyen général de régulariser le mouvement des machines. (Note p. 46. De l’écart proportionnel des vitesses au point de vue de la régularisation ; effets du couplement sur la régularité.)
45
39. Théorie et propriétés des volants. (Note p. 48. Emplacement du volant.)
47
40. Nécessité de régulariser le plus possible le mouvement, indépendamment de remploi du volant
49
IV. — De l’établissement des machines industrielles.
Conditions du meilleur établissement des machines.
41. Division de la question générale. (Note p. 50. Dénominations usitées pour les diverses parties d’une installation industrielle.)
50
42. Choix de l’opérateur et du récepteur. (Note p. 53. Détermination de la vitesse de règle et des conditions de régularité des machines industrielles.)
51
Indications générales sur l’établissement des machines.
43. Moyens de régler le travail de l’outil. (Note p. 55. Des distributeurs de la matière.)
54
44. Manière de régler le travail du moteur. (Notes p. 56 et 58. Des séparateurs. — Des distributeurs du moteur.)
56
Conditions pratiques de l’établissement des machines.
45. Manière de régler une machine construite
58
46. Objet et avantages réels des machines. (Note p. 59. Du travail et de la dépense correspondante.)
59
DEUXIÈME SECTION.
DES PRINCIPAUX MOYENS DE RÉGULARISER L’ACTION DES FORCES SUR LES MACHINES ET DE TRANSMETTRE LES VITESSES DANS DES RAPPORTS DÉTERMINÉS.
I. — Des modérateurs.
Des divers genres de modérateurs.
1. Objet spécial des modérateurs
63
Des freins.
2. Des freins employés dans les voitures
64
3. Des freins employés dans les moulins à vent. (Note p. 66. Freins des appareils élévatoires.)
65
Des volants à ailettes.
4. Notions préliminaires
67
5 à 8. Équation du mouvement en tenant compte de la roideur du cordon
68
II. — Des régulateurs.
Des divers genres de régulateurs.
8, 9. Objet spécial des régulateurs. (Note p. 73. Sur la régularisation en général.)
72
Des régulateurs à pompe et à flotteur.
10. Description du mécanisme
75
11, 12. Condition d’équilibre du flotteur ; limites de la course
76
13, 14. Manière de régler l’énergie régulatrice du système
78
15. Degré de sensibilité du régulateur à pompe
80
16. Inconvénients de ce régulateur. (Note p. 81. Sur le régulateur à pompe.)
81
Du régulateur à force centrifuge.
17. Description de l’appareil
82
18 à 21. Conditions de l’équilibre et règle pratique anglaise
83
21. Influence du poids des boules et de l’angle des tiges
85
22 à 27. Équation d’équilibre dans le cas d’une accélération et en ayant égard à la résistance à vaincre
86
{{table|titre= 27. Cas où le mouvement se ralentit. Note p. 92|page= 92}
28, 29. Conditions relatives aux limites de vitesses qu’on veut laisser prendre à la machine. (Note p. 93. Des régulateurs isochrones : régulateurs à contre-poids, régulateurs à ressorts, régulateurs paraboliques, régulateurs à bras croisés, régulateurs à boules conjuguées, régulateurs à ailettes. — Sensibilité des régulateurs isochrones.)
93
30, 31. Conditions relatives à la constitution matérielle du système
98
32, 33. Système d’embrayage pour suppléer la force du régulateur par celle de la machine. (Note p. 104. Régulateurs à cônes de friction.)
102
34. Action de la gravité et de la force centrifuge sur les verges
106
35. Observations générales relatives à l’établissement des régulateurs à force centrifuge. (Notep. 108. Corrélation entre le régulateur et le volant.)
107
Nouveau régulateur à ressort et instantané.
36 à 39. Description de diverses dispositions
110
39, 40. Calcul des dimensions à donner aux lames. (Note p. 113.)
113
41. Loi qui lie le mouvement du manchon de l’appareil aux tensions
115
42. Cet appareil peut servir de moyen dynamométrique pour mesurer le travail des machines. (Note p. 116.)
115
43, 44. Manière de graduer ou de tarer l’instrument après sa mise en place
117
45. Causes d’irrégularités auxquelles peut échapper cet appareil
119
46. Manière d’éviter les oscillations dans des variations momentanées de mouvement. (Note p. 120. Équation du mouvement d’une transmission, en tenant compte de l’élasticité des liens.)
120
47. Cas où le mouvement des vannes offrirait une grande résistance
122
48. Combinaison du régulateur à ressorts avec le volant à ailettes
122
III. — Des manivelles.
Notions préliminaires sur les manivelles.
49. Disposition générale des manivelles
123
50. Des excentriques circulaires
124
{{table|titre= 51 à 54. Des manivelles simples|page= 125}
54. Des manivelles multiples
128
55. Angle qui répond au minimum d’irrégularité des manivelles doubles. (Note p. 130. Conditions les plus avantageuses pour la régularité du mouvement.)
129
56. Propriétés et inconvénients des manivelles triples ou quadruples
131
Considérations dynamiques sur les effets des manivelles.
57, 58. Loi de variation du travail d’une manivelle simple
133
59. Cas des manivelles simples à double effet
135
Des manivelles conduisant des pièces à mouvement rectiligne alternatif.
60 à 64. Recherche du travail de la force appliquée à la bielle
136
64. Principe général relatif aux vitesses de déplacement simultanées des différents points d’un système matériel
141
65. Application de ce principe à la recherche de la force vive et de la force motrice des bielles conduites par une manivelle
142
Des manivelles conduisant un balancier à mouvement alternatif.
66. Description de l’appareil
143
67, 68. Relations entre les forces et les vitesses des différentes parties
144
69. Indication de la manière de résoudre, dans le cas général, les questions traitées aux nos 51 et 57
147
70. Procédé graphique pour trouver le plus grand ou le plus petit écart du moment et du travail variable de la puissance sur son moment ou son travail moyen
148
Du joint brisé ou universel.
71. Description de l’appareil
149
72. Relation entre les angles décrits par les croisillons
151
73, 74. Recherche de l’effort et du travail transmis
152
IV. — Applications particulières de la théorie des volants.
Considérations générales sur l’emploi et sur la construction des volants.
75. Impossibilité de découvrir une règle générale
154
76. Simplification qu’il est permis d’apporter dans beaucoup de cas au calcul des volants. (Note p. 155. Répartition des divers volants d’une usine.)
155
77. Dispositions les plus ordinaires des volants. (Note p. 158. Systèmes d’assemblage des volants.)
158
78. Expressions approximatives et simplifiées du moment d’inertie et de la force vive des volants
159
79 à 84. Recherche du moment total des forces qui tendent à rompre les bras des volants ; vitesse limite ; force des bras
160
Calcul du volant des manivelles à simple ou à double effet dans les hypothèses les plus simples.
84. Considérations et remarques préliminaires
166
85, 86. Manivelle à simple effet sollicitée par un poids constant
167
87, 88. Manivelle à double effet. (Note p. 170. Rapport des accélérations maxima des manivelles à simple et à double effet.)
170
89. Expression de la force vive du volant en fonction du nombre de chevaux de force et des révolutions par minute de la machine. (Note p. 172. Comparaison de la régularité des manivelles à simple et à double effet.)
172
90 à 95. Valeur à adopter pour le nombre n, qui marque le degré de régularié (Note p. 178. Volant des machines couplées.)
173
Calcul du volant, en tenant compte du poids et de l’inertie des pièces oscillantes.
95 à 102. Cas d’une machine sans balancier. (Note p. 185. Solution de la question par M. Resal.)
179
102. Effort de torsion supporté par l’arbre des volants et par ses bras
192
103 à 106. Cas d’une machine à balancier
193
V. — Moyens géométriques de transmettre les vitesses des pièces dans un rapport donné.
Communication du mouvement par simple contact des roues.
106, 107. Description du système. (Note p. 199.)
198
Communication du mouvement par courroies ou par chaînes.
108, 109. Description du système ; forme à donner à la jante des roues. (Note p. 202. Transmission par câbles en fil de fer.)
200
Communication du mouvement par engrenages.
110. Noms des diverses parties d’un engrenage
204
111 à 115. Conditions auxquelles doivent satisfaire les engrenages. Condition du tracé
205
115 à 119. Méthode générale pour le tracé des engrenages
208
119 à 124. Engrenage à épicycloïdes ; ses inconvénients
210
124, 125. Engrenage à développantes de cercle
214
126. Tracé adopté par les constructeurs
216
127, 128. Engrenages coniques ou sphériques
218
129. Dimensions des diverses parties des engrenages. (Notes p. 222 et 234. Des roues à dents de bois. — Observations sur le nombre de dents.)
221
Des cames.
130, 131. Cames des marteaux et des pilons
225
Additions relatives aux valeurs de divers moments d’inertie.
Principes généraux.
132 à 138. Théorèmes généraux sur les moments d’inertie
227
Moment d’inertie des lignes ou verges à section très-petite.
138. Ligne droite
230
139. Arc de cercle
230
140, 141. Arcs doubles de parabole ; arcs simples de parabole
231
Moment d’inertie des aires planes ou disques minces.
142. Cercle
232
143 à 147. Ellipse. — Segment de parabole. — Rectangle. — Rectangle. — Trapèze
233
Observations générales.
147, 148. Moment d’inertie polaire ; prismes
234
Moments d’inertie des corps ou volumes à dimensions quelconques.
149, 150. Cylindre à base circulaire. Jante ou anneau de révolution
234
151. Tronc de cône plein
235
152. Segment de paraboloïde de révolution
236
153. Ellipsoïde et sphère
236
154. Parallélépipède rectangle
236
155. Cylindres ou prismes droits à base quelconque
236
156, 157. Prisme droit à base de trapèze ; à base parabolique
237
158. Cas où les axes de rotation ne sont pas perpendiculaires à l’axe de figure
238
159. Prisme trapézoïde
238
160. Simplification des formules précédentes pour les cas ordinaires
239
Applications.
161. Marteaux de forge
239
162. Roues d’engrenages
241
TROISIÈME SECTION.
CALCUL DES RÉSISTANCES PASSIVES DANS LES PIÈCES À MOUVEMENT UNIFORME ET SOUMISES À DES ACTIONS SENSIBLEMENT INVARIABLES.
I. — Considérations préliminaires.
1 à 6. Décomposition des machines complexes en machines simples ; considérations générales sur le calcul des résistances passives
245
II. — Des diverses sortes de résistances.
De la résistance directe du frottement et de l’adhérence des corps en contact.
6. Lois du frottement
250
Résistance due au roulement des corps.
7, 8. Notions et résultats d’expériences sur le frottement de roulement. (Note p. 252. Théorie du frottement de roulement, d’après les expériences de Dupuit.)
251
9, 10. Usage du roulement pour le transport des fardeaux
256
De la roideur des cordes et des courroies.
11 à 14. Notions et formules sur la résistance provenant de la roideur des cordes ; expériences de Coulomb
259
14. De la force absolue et du poids des cordages
262
15. De la roideur des lanières et courroies. (Note p. 264. Ralentissement dans les transmissions par courroies.)
263
Frottement des cordes et courroies autour des cylindres immobiles.
16. Relation générale entre la puissance et la résistance. (Note p. 268. Loi des tensions d’une courroie sur une poulie en mouvement.)
266
17. Usage du frottement des cordes dans les arts et application particulière
268
III. — Applications aux machines simples.
Frottement d’un corps sur un plan incliné.
18, 19. Cas où la puissance est inclinée d’une manière quelconque
270
20. Angle le plus avantageux du tirage
272
Frottement du coin.
21. Notions préliminaires
273
22. Équilibre du coin dans l’hypothèse où il ne tourne pas
275
23. Cas où le coin tend à être repoussé par la réaction des deux corps
276
24. Cas où le mouvement du coin devient impossible
277
25. Des coins combinés
278
26 à 30. Mesure du travail utile dans le coin. Application aux presses à coin
279
Frottement des pièces maintenues dans une direction invariable, par des guides, des coulisses, etc.
30. Cas où les forces sont comprises dans le plan des guides. (Note p. 286. Influence de l’épaisseur des tiges guidées.)
285
31. Exemple relatif au frottement des tiges de pilons. (Note p. 289.)
288
32. Cas où les surfaces frottantes des guides ont une certaine étendue
291
33. Cas où le châssis est sollicité par une force parallèle à son plan et perpendiculaire à la direction des guides
292
Frottement des tourillons des pièces de rotation.
34 à 37. Frottement dans les coussinets cylindriques ou prismatiques
293
Frottement des pivots, des épaulements des axes.
37. Moment et bras de levier moyen du frottement des cercles et des couronnes circulaires
298
38. Frottement des pivots de différents genres. (Note p. 301. Crapaudines hydrauliques, atmosphériques.)
300
39. Frottement des épaulements des arbres, des anneaux, rondelles, etc
303
Résistance des roues et roulettes.
40, 41. Résistance des roulettes à axe fixe
305
42 à 45. Résistance des roues et roulettes à axe mobile
309
45, 46. Usage des galets ou roulettes pour diminuer la résistance des pièces frottantes des machines. — Galets de plates-formes tournantes
314
47 à 50. Usage des roulettes pour diminuer la résistance des tourillons des roues. — Disposition la plus avantageuse des roulettes
317
Équilibre du treuil, en ayant égard au frottement et à la roideur des cordes.
50. Solution générale dans le cas où les forces sont comprises dans des plans perpendiculaires à l’axe
322
51. Cas où les forces ont des directions quelconques
323
52. Méthodes abrégées pour résoudre l’équation d’équilibre
324
53. Simplification relative au cas le plus ordinaire des applications
325
54 à 57. Exemple relatif au treuil destiné à soulever des fardeaux
326
Calcul des résistances dans les poulies, le treuil des Chinois et le cabestan.
57. De la poulie fixe
332
58. De la poulie mobile
333
59. Treuil ou chèvre de Lombard
335
60. Cabestans, manéges ou treuils à axes verticaux
337
Des treuils en arbres tournants conduits par des cordes et courroies sans fin.
61. Équations et données fondamentales de la question. (Note p. 341. Relation entre les tensions des deux brins d’une courroie.)
339
62. Tension propre de la courroie. (Note p. 343. Sur l’allongement des courroies.)
342
63, 64. Manière de calculer la tension primitive dans les différents cas. (Notes p. 344 et 346. Détermination des dimensions des courroies et des câbles. Influence de la longueur des courroies sur la régularité.)
344
65, 66. Palans à poulies égales. Application au palan des pontonniers
349
Des palans ou poulies mouflées.
67. Mouflettes à poulies inégales et à cordons parallèles
354
68. Calcul de la chèvre d’artillerie
355
De la résistance des chaînes.
69. Calcul du frottement des chaînes
357
70. Disposition la plus avantageuse des chaines sur les poulies
360
Manière de tenir compte du poids des cordes et courroies dans les équations d’équilibre.
71. Loi générale des tensions en chaque point d’une corde pesante, soutenue par des rouleaux ou surfaces quelconques
362
72. Indication de la marche à suivre dans les divers cas, pour calculer l’influence du poids des cordes
364
Frottement de la vis à filets carrés.
73. Moment des résistances par rapport à l’axe de la vis
367
74. Propriétés et emplois divers des vis
369
75. Frottement latéral de la vis quand elle est uniquement guidée par l’écrou
369
76. Frottement des guides ou collets de la vis
370
77. Frottement du collier et des guides de la charge
371
78. Frottement du pivot des vis de compression
372
79. Frottement des guides de l’écrou mobile suivant l’axe
372
80. Cas où la puissance est directement appliquée à l’écrou
373
81. Dimensions à adopter pour les vis à filets carrés
374
Frottement de la vis à filets triangulaires.
82 à 90. Calcul de la puissance horizontale capable de maintenir la charge en équilibre. — Comparaison de diverses solutions du problème
376
90. Dimensions à adopter pour les vis à filets triangulaires
387
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2 à 5. Relation générale entre les travaux des puissances et des résistances des pièces de rotation, en ayant égard à la variation de la vitesse et de l’intensité des forces
446
II. Influence des changements brusques de la vitesse.
Principes généraux.
5 à 8. Rappel des lois générales du choc des corps
451
8 à 11. Moyen général de calculer, dans le cas des machines, la perte de force vive due aux chocs
457
III. — Application.
Du choc des cames et des pilons.
11 à 24. Relation entre l’effort exercé par la came sur le mentonnet pendant le choc et les diverses résistances. — Travail consommé pour chaque choc, pour chaque période du mouvement
462
24. Quantité totale de travail à transmettre à l’arbre à cames par seconde
478
25. Cas où l’arbre à cames est conduit par un engrenage monté sur l’arbre de la roue
479
Du choc des cames et des marteaux.
26. Différentes espèces de marteaux employés dans les forges
482
27 à 40. Travail consommé pendant chacune des périodes du mouvement
484
40. Effet utile proprement dit
499
41. Travail nécessaire pour produire une déformation donnée du métal. (Note p. 501.)
500
42. Cas où l’arbre à cames est conduit par un engrenage
502
Des machines à percer, à découper, à étamper et à frapper les monnaies.
43 à 49. Description et théorie du balancier à découper. (Note p. 508. Frottement de la vis dans le mouvement varié.)
504
49. Disposition particulière du balancier de l’Arsenal d’Artillerie de Metz
517
50. Appareils qui donnent directement la vitesse à un instant quelconque
518
51. Balancier à étamper, à battre les monnaies
519
52. Résultats d’expériences
520
Planche I.
Planche II.
FIN DE LA TABLE DES MATIÈRES.