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Accueil/Ingénierie/Quadrilatère articulé

Quadrilatère articulé

Schéma manivelle-balancier : longueurs des barres, vitesse de la manivelle, courbe de bielle.

Longueurs des barres (relatives)

2.4
0.75
1.85
1.5
1.1 rad/s
420 pts

Quadrilatère plan : manivelle en O₂, balancier en O₄. Le point violet sur le prolongement de la bielle — famille classique de courbes de bielle. Si les conditions de Grashof ne sont pas respectées, la trace peut disparaître un instant.

Raccourcis clavier

  • •Changez les longueurs des barres — la forme de la courbe de bielle change
  • •Raccourcissez la trace si l’animation ralentit

Mesures

θ (manivelle)0.00 rad

À propos du modèle

Le quadrilatère articulé est une chaîne plane fermée de quatre barres et quatre articulations. D’après la règle de Grashof (la somme de la plus courte et de la plus longue est inférieure à la somme des deux autres), la manivelle fait un tour complet, le balancier oscille. Fermeture de la chaîne : a e^{iθ_a} + b e^{iθ_b} = d + c e^{iθ_c}. Un point de la bielle trace une courbe de bielle — trajectoire que l’on choisit, en machine, pour le mouvement voulu. Barres rigides, sans masse ni frottement ; on ne calcule pas les efforts. Si la condition de Grashof n’est pas respectée, l’assemblage disparaît sur une partie du tour.

Public : Théorie des mécanismes : mécanismes plans, règle de Grashof, courbe de bielle.

Notions clés

  • quadrilatère articulé
  • règle de Grashof
  • mécanisme manivelle-balancier
  • courbe de bielle
  • équation de fermeture
  • mécanisme plan

Comment ça marche

Manivelle en O₂, balancier en O₄, bielle entre les deux. L’angle de la manivelle avance à ω donnée, les autres angles viennent de la fermeture de la chaîne. Un point sur le prolongement de la bielle laisse une trace — la courbe de bielle. Les longueurs changent la forme de la courbe ; si la règle de Grashof n’est pas respectée, l’assemblage disparaît sur une partie du tour.

Questions fréquentes

Pourquoi le balancier oscille-t-il seulement, sans faire un tour complet ?
C’est le schéma manivelle-balancier sous la règle de Grashof : la barre la plus courte est la manivelle et jouxte le bâti, donc elle tourne. Le balancier est plus long et limité par les autres longueurs — il ne reste que l’oscillation. Si les deux barres extrêmes tournent, c’est un mécanisme à double manivelle.
À quoi sert la courbe de bielle ?
Un point de la bielle donne une trajectoire non circulaire, sans came. Certaines courbes sont proches d’une droite (anciens guidages, suspensions), d’autres donnent un palier. La forme est fixée par les longueurs des barres.
Calcule-t-on les efforts dans les barres ?
Non, le modèle est cinématique : positions, vitesses et accélérations d’après la géométrie et ω de la manivelle. Pour les efforts, il faut les masses, les moments d’inertie et les charges extérieures.
Comment ω de la manivelle change-t-il le mouvement des autres barres ?
La trajectoire et les angles d’oscillation ne dépendent pas de ω — ce sont les longueurs qui les fixent. Les vitesses croissent linéairement avec ω, les accélérations au carré ; sur la courbe de bielle, cela ne change que le rythme du parcours.