Les cames
On se sert des engrenages pour produire un mouvement circulaire, mais il arrive parfois qu'on soit appelé à transformer un mouvement circulaire en un mouvement de va-et-vient ou en un mouvement rectiligne (en ligne droite). On obtient ce résultat en ayant recours à des organes de machine appelés cames.
Les cames sont des roues à dent unique ou multiple. Elles offrent un profil irrégulier qui leur permet de transformer le mouvement circulaire de l'arbre en un mouvement de va-et-vient rectiligne et vertical.
Ainsi l'arbre à cames (cam shaft) que fait voir le croquis A de la fig. 58 est actionné par un engrenage et tourne en même temps que ce dernier du fait qu'il s'y trouve fixé par une clavette.
Un jeu de cames, combinées à raison de deux par cylindre et actionnées par les engrenages synchronisés (timing gears) de l'arbre du moteur, permet aux soupapes d'admission et d'échappement de remplir leur rôle dans le moteur d'auto que fait voir la fig. 59.
Dans la construction des machines-outils et de plusieurs autres dispositifs mécaniques, on se sert judicieusement des cames en vue de transformer le mouvement rotatif des engrenages et des axes mobiles en mouvements alternatifs.
Plusieurs points importants doivent être retenus au sujet des engrenages:
•—Ils permettent de changer la direction, la vitesse ou l'ampleur de l'effort appliqué;
•—Lorsque deux engrenages extérieurs sont engagés l'un avec l'autre, ils tournent chacun en sens opposé. Pour les faire tourner dans le même sens, il faut placer entre les deux un engrenage intermédiaire (idler gear) ;
•—Le produit du nombre de dents que porte chacun des engrenages menants, divisé par le produit du nombre de dents que porte chacun des engrenages menés, donne la vitesse relative de tout train d'engrenages;
•—L'avantage mécanique théorique d'un train d'engrenages quelconque est le produit du nombre de dents que portent les roues menantes, divisé par le produit du nombre de dents que portent les roues menées;
•—L'avantage mécanique théorique total d'une machine complexe égale le produit des avantages mécaniques théoriques de toutes les machines simples qui composent cette machine complexe.
•—On se sert des cames pour transformer un mouvement circulaire en mouvement rectiligne.
Un appareil très fréquemment employé dans tous les domaines est le treuil. Notre fig. 60 en fait voir un type puissant dont on peut facilement faire l'analyse.
L'engrenage menant "A" est attelé à un moteur. Cet engrenage compte 22 dents qui s'engagent avec les 88 dents de la grande roue "B". Il s'ensuit qu'à chaque révolution de la petite roue, la grande n'accomplit qu'un quart de tour, en d'autres termes, il faut 4 tours de la petite roue pour en faire faire 1 à la grande. On obtient donc un avantage mécanique de 4 à 1 à ce point de la machine. Fixé au même arbre que "B" est le petit engrenage "C" qui, sur la photo, est partiellement masqué par un protecteur. Cet engrenage compte 30 dents qui s'engagent avec les 90 dents de la grande roue "D", également masquée par un protecteur. On obtient à ce second stade du treuil un avantage mécanique de 3 à 1. Le treuil proprement dit, constitué par une poulie à empreintes ou barbotin (wildcat) susceptible d'exercer une traction continue sur une chaîne, est assujetti à l'axe de la roue "D". Tout compte fait, on arrive à un avantage mécanique, pour ce treuil en particulier, de 4 X 3, soit de 12 à 1.
La fig. 61 nous montre l'application d'un engrenage à crémaillère (rack and pinion) servant à actionner une vanne ou «empellenient» d'écluse.
La rotation du moteur ou du volant fait agir le petit engrenage "A" qui se trouve engagé à l'intérieur de la grande roue, ce qui assure déjà un puissant avantage mécanique. En même temps, l'engrenage central "P", de petit diamètre, s'engage avec la crémaillère verticale et permet de soulever la vanne qui s'y trouve fixée, assurant de la sorte un second avantage mécanique très puissant.
