On définit le systèmes vis et écrous comme un élément mécanique capable de transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation grâce à une liaison hélicoïdale. Le système vis/écrou peut avoir plusieurs configurations. L’une de cette configuration est la vis entant qu'organe moteur et l’autre est l’écrou en organe moteur.Ce système répond à trois fonctions principales, il permet à la fois de transformer le mouvement, de transmettre l'effort et de limiter les pertes.
La liaison est caractérisée par un seul degré de liberté (et non pas deux) ayant la particularité d'être une rotation et une translation combinées de même axe
Pour que ce système fonctionne, les deux éléments doivent avoir des caractéristiques communes tel que le diamètre nominal, le pas, le nombre de filets ainsi que leurs sens et leur profil.
Le diamètre nominal d’une vis ou d’un écrou correspond au plus grand diamètre du filetage ou du taraudage. Il s’agit donc du diamètre extérieur pour le taraudage et le diamètre intérieur pour le filetage.
Le pas quant à lui correspond à la distance consécutive entre deux sommets d’un même filet.
Le taraudage d’un écrou se fait par la combinaison d’un mouvement de rotation de l'écrou et d’un mouvement de translation de l’outil (taraud). Pour fileter un cylindre, une filière est nécessaire afin de fileter le cylindre.
Pour que la transmission de force ce fasse, il faut aussi que les deux éléments possèdent le même nombre de filets puisque sur un même cylindre, on peut effectuer un ou plusieurs filets. Le modèle de vis le plus commercialisé est celui à un filet.
De plus les filets peuvent avoir diverses formes et plusieurs sens de rotation. Pour toutes les hélices, il existe seulement deux sens de rotations. L’un des plus commercialisé est celui le filetage à droite qui permet au cylindre de descendre lorsque le serrage est effectué dans le sens des aiguilles d’une montre. Pour le filetage à gauche c’est l’inverse puisque le cylindre monte durant le serrage dans le sens des aiguilles d’une montre.
Les cylindres possèdent aussi des formes variées qui permettent au système d’acquérir différentes caractéristiques. L’un des filets le plus utilisé est le filet triangulaire ISO. Il est très utilisé puisque sa fabrication est facile mais il possède un rendement faible. Il est cependant assez résistant et est utilisé dans des organes d’assemblage. Il existe aussi d’autre profil de filet tel que le trapézoïdal qui possède un rendement légèrement supérieur que le précédent. Ce profil est utilisé pour la transformation de mouvement. D’autres profils sont tant qu’à eux très difficile à fabriquer te que le filet rond. Ce filet est cependant très résistant au choc et permet ainsi de maintenir les différents attelages d’un train ou d’une caravane. Pour obtenir aussi une meilleure résistance à l’usure, le choix des matériaux est très important. Dans ce système, le plus exposé à l’usure est l’écrou. C’est pour cela qu’il est construit en bronze avec des additifs (CuSn + additifs spécifques) et que la vis est en acier.
Pour ce système, plusieurs lois rentrent en jeux. L’une des premières est une loi permettant de calculer le pas d’une vis en mm /tour en fonction de la vitesse de rotation N en tour/min et de la vitesse rectiligne V en mm/min.
La loi d’entrée de ce système est :
Pe ( en Watts ) = C ( couple en newton.mètre ) * ω (rad/s)
La loi de sorti de ce système est :
Ps ( en Watts ) = F (Newton) * V (m/s)
Le rendement général d’un système vis écrou tourne autour des 50% mais ce rendement peut être amélioré par l’utilisation d’un écrou à bille pour un rendement d’environ 98%.
