Filière : Sciences Mathématiques Option « B »
Sciences de l’ingénieur
Cours et exercices
Professeur : EL MIMOUNI EL HASSAN
Année scolaire : 2020/2021
, Avant-Propos
Dans notre environnement quotidien, on utilise de plus en plus des systèmes techniques dont la complexité exige
une démarche d'étude structurée. Pour aborder de tels systèmes, il faut alors un minimum de connaissances, soit une
certaine culture technologique.
L'enseignement des Sciences de l'ingénieur (SI) apporte alors les concepts élémentaires d’une telle culture pour
approcher de tels systèmes. Il a pour objectifs de :
• Contribuer à développer chez l'élève les compétences de raisonnement, de communication, d'expression,
d'organisation de travail et de recherche méthodique.
• Contribuer à développer chez l'élève les capacités d'auto-apprentissage.
• Faire découvrir à l'élève les constituants des divers champs technologiques pour l’aider à mieux affirmer
son projet personnel.
L'enseignement des Sciences de l'ingénieur se base sur des produits-support qui peuvent être aussi bien de
l'environnement quotidien et domestique que de l'environnement industriel. Le produit-support met en évidence
principalement 3 approches :
• Une approche fonctionnelle répondant à la question « A quoi sert le produit ? ».
• Une approche technologique répondant à la question « Comment est construit le produit ? ».
• Une approche physique répondant à la question « Comment le produit se comporte-t-il ? ».
La structure de ce cours est le reflet de cet aspect pluridisciplinaire qu'offre cet enseignement. Il est conforme
aux directives et programmes officiels. Il est axé principalement sur 3 modules :
• Module 1 : L’analyse fonctionnelle pour l’étude de l’aspect fonctionnel d’un système.
• Module 2 : La chaîne d'énergie pour l’étude de l’aspect énergétique d’un système.
• Module 3 : La chaîne d'information pour l’étude de l’aspect informationnel d’un système.
Chaque module est structuré en parties et chapitres pour permettre aux élèves un apprentissage progressif, qui
leur facilite l'appréhension peu à peu de la pluridisciplinarité d'un système technique. En résumé, ce cours contient :
• L’essentiel des connaissances à maîtriser, conformes au programme officiel.
• Assez d’exercices pour l’application et la bonne préparation à l’examen de Baccalauréat.
Je souhaite que ce document de travail, qui est conçu dans un esprit de partage, permette alors aux :
• Elèves d’avoir un cours de plus, question de varier les ressources.
• Professeurs, notamment débutants, d’avoir un cours de base qu’ils sauront certainement améliorer et
enrichir, par les détails, les exercices et les applications nécessaires.
• Inspecteurs pédagogiques, d’avoir une référence de plus, parmi d’autres, qui accompagne le document
du programme officiel.
Enfin, je rappelle qu’un travail de longue haleine est rarement le fruit du travail d’une seule personne. Ainsi, je
tiens à remercier vivement et fortement tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l'élaboration de ce modeste
travail, par leurs :
• Différents documents de qualité, partagés généreusement notamment sur le Web.
• Explications, discussions, conseils, soutiens, etc.
La partie Références n’est absolument pas exhaustive ; mais elle rend compte des principales ressources, dont
le recours à elles avait une certaine constance.
Et comme un travail n’est jamais parfait, alors sûrement subsisteront des erreurs, que je n’espère pas surtout
d’ordre scientifique et technique ; dans le cas échéant, les lecteurs avertis sauront faire le nécessaire et ils en sont
remerciés d’avance.
L’auteur :
EL MIMOUNI EL HASSAN
Inspecteur pédagogique de Génie Electrique
, Sommaire
Module 1 : Analyse fonctionnelle
Chapitre 1 : Analyse fonctionnelle externe …………………………………………………………………….. 1
Chapitre 2 : Analyse fonctionnelle interne ……………………………………………………………………... 3
Chapitre 3 : Structure fonctionnelle d’un système ……………………………………………………………... 6
Module 2 : Chaîne d’énergie
Chapitre 1 : Eléments de base du dessin technique …………………………...…………… 15
Chapitre 2 : Les coupes et sections ………………………………………………………… 31
Chapitre 3 : Les formes techniques ………………………………………………………... 43
Chapitre 4 : Filetage et taraudage ………………………………………………………….. 45
Chapitre 5 : Cotation, tolérances et ajustements …………………………………………… 55
Chapitre 6 : Les liaisons mécaniques ………………………………………………………. 66
Fonction
Chapitre 7 : Assemblages mécaniques – Encastrement ……………………………………. 83
Transmettre
Chapitre 8 : Assemblages mécaniques – Guidage en rotation ……………………………... 90
Chapitre 9 : Assemblages mécaniques – Guidage en translation ………………………….. 98
Chapitre 10 : Assemblages mécaniques – Lubrification/Etanchéité ………………………. 100
Chapitre 11 : Transmission de puissance sans transformation de mouvement …………. … 110
Chapitre 12 : Transmission de puissance avec transformation de mouvement …………. … 147
Chapitre 13 : Accouplements, embrayages et freins ……………………………………….. 162
Fonction
Chapitre 1 : Alimentation électrique ……………………………………………………….. 185
Alimenter
Fonction
Chapitre 1 : Actionneurs électriques ……………………………………………………….. 209
Convertir
Fonction
Chapitre 2 : Pre-actionneurs électriques …………………………………………………… 217
Distribuer
Fonction Chapitre 1 : Alimentation pneumatique ……………………………………………………. 233
Alimenter Chapitre 2 : Alimentation hydraulique …………………………………………………….. 236
Fonction
Chapitre 1 : Actionneurs pneumatiques et hydrauliques ………………………………….. 240
Convertir
Fonction
Chapitre 2 : Pre-actionneurs pneumatiques et hydrauliques ……………………………….. 245
Distribuer
Module 3 : Chaîne d’information
Fonction Chapitre 1 : Les capteurs …………………………………………………………………... 255
Acquérir Chapitre 2 : Le conditionnement de signal ………………………………………………… 265
Chapitre 1 : Le système de numération binaire et codage de l’information ……………….. 275
Fonction
Chapitre 2 : Les fonctions logiques de base ……………………………………………….. 277
Traiter
Chapitre 3 : Simplification des fonctions logiques ………………………………………… 281
Références ………………………………………………………………………………………………. 293
, Module 1
Analyse fonctionnelle
L'analyse fonctionnelle est une approche et démarche scientifique appliquée
largement dans le monde de l'entreprise industrielle. En effet, dans la démarche de
projet industriel, on raisonne en termes de fonctions devant être assurées par un
produit ou système pour répondre à un besoin. L'analyse fonctionnelle consiste donc
à recenser, caractériser, ordonner et hiérarchiser les fonctions d'un système. Elle
s'applique à la création ou à l'amélioration d'un système. Elle a pour objectif de
décomposer le système pour y distinguer :
• Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin.
• L'organisation et l’interaction de l'ensemble de ces fonctions.
• Les fonctions techniques qui permettent d'assurer les fonctions de service.
Selon qu'on s'intéresse aux fonctions de service ou aux fonctions techniques, on
parle d'analyse fonctionnelle externe ou interne, à chacune ses outils. Les plus utilisés
de ces outils sont :
• Le diagramme de bête à cornes pour formuler un besoin.
• Le diagramme Pieuvre pour rechercher les fonctions de service.
• Les diagrammes FAST et le SADT pour rechercher les fonctions techniques.
Sciences de l’ingénieur
Cours et exercices
Professeur : EL MIMOUNI EL HASSAN
Année scolaire : 2020/2021
, Avant-Propos
Dans notre environnement quotidien, on utilise de plus en plus des systèmes techniques dont la complexité exige
une démarche d'étude structurée. Pour aborder de tels systèmes, il faut alors un minimum de connaissances, soit une
certaine culture technologique.
L'enseignement des Sciences de l'ingénieur (SI) apporte alors les concepts élémentaires d’une telle culture pour
approcher de tels systèmes. Il a pour objectifs de :
• Contribuer à développer chez l'élève les compétences de raisonnement, de communication, d'expression,
d'organisation de travail et de recherche méthodique.
• Contribuer à développer chez l'élève les capacités d'auto-apprentissage.
• Faire découvrir à l'élève les constituants des divers champs technologiques pour l’aider à mieux affirmer
son projet personnel.
L'enseignement des Sciences de l'ingénieur se base sur des produits-support qui peuvent être aussi bien de
l'environnement quotidien et domestique que de l'environnement industriel. Le produit-support met en évidence
principalement 3 approches :
• Une approche fonctionnelle répondant à la question « A quoi sert le produit ? ».
• Une approche technologique répondant à la question « Comment est construit le produit ? ».
• Une approche physique répondant à la question « Comment le produit se comporte-t-il ? ».
La structure de ce cours est le reflet de cet aspect pluridisciplinaire qu'offre cet enseignement. Il est conforme
aux directives et programmes officiels. Il est axé principalement sur 3 modules :
• Module 1 : L’analyse fonctionnelle pour l’étude de l’aspect fonctionnel d’un système.
• Module 2 : La chaîne d'énergie pour l’étude de l’aspect énergétique d’un système.
• Module 3 : La chaîne d'information pour l’étude de l’aspect informationnel d’un système.
Chaque module est structuré en parties et chapitres pour permettre aux élèves un apprentissage progressif, qui
leur facilite l'appréhension peu à peu de la pluridisciplinarité d'un système technique. En résumé, ce cours contient :
• L’essentiel des connaissances à maîtriser, conformes au programme officiel.
• Assez d’exercices pour l’application et la bonne préparation à l’examen de Baccalauréat.
Je souhaite que ce document de travail, qui est conçu dans un esprit de partage, permette alors aux :
• Elèves d’avoir un cours de plus, question de varier les ressources.
• Professeurs, notamment débutants, d’avoir un cours de base qu’ils sauront certainement améliorer et
enrichir, par les détails, les exercices et les applications nécessaires.
• Inspecteurs pédagogiques, d’avoir une référence de plus, parmi d’autres, qui accompagne le document
du programme officiel.
Enfin, je rappelle qu’un travail de longue haleine est rarement le fruit du travail d’une seule personne. Ainsi, je
tiens à remercier vivement et fortement tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l'élaboration de ce modeste
travail, par leurs :
• Différents documents de qualité, partagés généreusement notamment sur le Web.
• Explications, discussions, conseils, soutiens, etc.
La partie Références n’est absolument pas exhaustive ; mais elle rend compte des principales ressources, dont
le recours à elles avait une certaine constance.
Et comme un travail n’est jamais parfait, alors sûrement subsisteront des erreurs, que je n’espère pas surtout
d’ordre scientifique et technique ; dans le cas échéant, les lecteurs avertis sauront faire le nécessaire et ils en sont
remerciés d’avance.
L’auteur :
EL MIMOUNI EL HASSAN
Inspecteur pédagogique de Génie Electrique
, Sommaire
Module 1 : Analyse fonctionnelle
Chapitre 1 : Analyse fonctionnelle externe …………………………………………………………………….. 1
Chapitre 2 : Analyse fonctionnelle interne ……………………………………………………………………... 3
Chapitre 3 : Structure fonctionnelle d’un système ……………………………………………………………... 6
Module 2 : Chaîne d’énergie
Chapitre 1 : Eléments de base du dessin technique …………………………...…………… 15
Chapitre 2 : Les coupes et sections ………………………………………………………… 31
Chapitre 3 : Les formes techniques ………………………………………………………... 43
Chapitre 4 : Filetage et taraudage ………………………………………………………….. 45
Chapitre 5 : Cotation, tolérances et ajustements …………………………………………… 55
Chapitre 6 : Les liaisons mécaniques ………………………………………………………. 66
Fonction
Chapitre 7 : Assemblages mécaniques – Encastrement ……………………………………. 83
Transmettre
Chapitre 8 : Assemblages mécaniques – Guidage en rotation ……………………………... 90
Chapitre 9 : Assemblages mécaniques – Guidage en translation ………………………….. 98
Chapitre 10 : Assemblages mécaniques – Lubrification/Etanchéité ………………………. 100
Chapitre 11 : Transmission de puissance sans transformation de mouvement …………. … 110
Chapitre 12 : Transmission de puissance avec transformation de mouvement …………. … 147
Chapitre 13 : Accouplements, embrayages et freins ……………………………………….. 162
Fonction
Chapitre 1 : Alimentation électrique ……………………………………………………….. 185
Alimenter
Fonction
Chapitre 1 : Actionneurs électriques ……………………………………………………….. 209
Convertir
Fonction
Chapitre 2 : Pre-actionneurs électriques …………………………………………………… 217
Distribuer
Fonction Chapitre 1 : Alimentation pneumatique ……………………………………………………. 233
Alimenter Chapitre 2 : Alimentation hydraulique …………………………………………………….. 236
Fonction
Chapitre 1 : Actionneurs pneumatiques et hydrauliques ………………………………….. 240
Convertir
Fonction
Chapitre 2 : Pre-actionneurs pneumatiques et hydrauliques ……………………………….. 245
Distribuer
Module 3 : Chaîne d’information
Fonction Chapitre 1 : Les capteurs …………………………………………………………………... 255
Acquérir Chapitre 2 : Le conditionnement de signal ………………………………………………… 265
Chapitre 1 : Le système de numération binaire et codage de l’information ……………….. 275
Fonction
Chapitre 2 : Les fonctions logiques de base ……………………………………………….. 277
Traiter
Chapitre 3 : Simplification des fonctions logiques ………………………………………… 281
Références ………………………………………………………………………………………………. 293
, Module 1
Analyse fonctionnelle
L'analyse fonctionnelle est une approche et démarche scientifique appliquée
largement dans le monde de l'entreprise industrielle. En effet, dans la démarche de
projet industriel, on raisonne en termes de fonctions devant être assurées par un
produit ou système pour répondre à un besoin. L'analyse fonctionnelle consiste donc
à recenser, caractériser, ordonner et hiérarchiser les fonctions d'un système. Elle
s'applique à la création ou à l'amélioration d'un système. Elle a pour objectif de
décomposer le système pour y distinguer :
• Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin.
• L'organisation et l’interaction de l'ensemble de ces fonctions.
• Les fonctions techniques qui permettent d'assurer les fonctions de service.
Selon qu'on s'intéresse aux fonctions de service ou aux fonctions techniques, on
parle d'analyse fonctionnelle externe ou interne, à chacune ses outils. Les plus utilisés
de ces outils sont :
• Le diagramme de bête à cornes pour formuler un besoin.
• Le diagramme Pieuvre pour rechercher les fonctions de service.
• Les diagrammes FAST et le SADT pour rechercher les fonctions techniques.
