Etude d’une boite de vitesses

Etude d’une boite de vitesses

Fonctionnement d’une boîte de vitesses à 4 rapports et marche arrière.

Le principe de ce type de boîte repose sur le choix de plusieurs couples de pignons offrant des rapports de transmission différents. Chaque engrenage est constitué d’un pignon d’entrée solidaire de l’arbre primaire, et d’un autre pignon de sortie en liaison pivot avecl’arbre secondaire.Un rapport est enclenché lorsqu’un des pignons de sortie devient solidaire de l’arbre secondaire.

Pendant ce temps les autres pignons tournent librement. On dit qu’ils sont fous.Après débrayage, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dans un premier temps le synchroniser avec son arbre, c’est-à-dire annuler la vitesse de rotation relative, puis le bloquer en rotation. La manœuvre est assurée par un synchroniseur (synchro) et un crabot montés sur des cannelures, donc en liaison glissière avec l’arbre, et commandés en translation par l’une des fourchettes.

Généralités sur les engrenages

Les engrenages sont des éléments de machines qui permettent de transférer un mouvementde rotation d’un arbre à un autre. Les systèmes engrenant sont utilisés depuis des milliers d’annéeset leur première application technique remonte à plus de 4500 ans. En ces temps-là, la fabricationd’un engrenage tenait plus de l’art et de l’habilité de l’artisan que de la science.Ils constituent les organesde transmission de puissance par excellence. Il répond parfaitement aux exigences de rendement, de précision et de puissance spécifique imposées dans les architectures mécaniques modernes.

Depuis peu, les critères de confort acoustique et de tenue vibratoire sont à l’origine d’une nouvelle pression technologique sur ce composant. L’engrènement apparaît, alors, comme la source principale d’excitation, tant sonore que vibratoire. Aujourd’hui encore ; les engrenages sont couramment utilisés et demeurent un moyen très efficace pour transmettre un mouvement de rotation et une puissance d’un arbre menant à un arbre mené. On trouve plusieurs types d’engrenages, dont quelques-uns sont représentés sur la. On distingue trois grandes classes d’engrenages. Ces classes sont divisées selon la position relative des axes des arbres en rotation.

Rôle des engrenages

Dans un contexte industriel, il est fréquent que les moteurs disponibles sur le commerce, qu’ils soient électriques, thermiques, pneumatiques ou hydrauliques, ne fournissent pas les couples/vitesses nécessaires au bon fonctionnement des systèmes développés (à moins dedévelopper son propre moteur, ce qui a de fortes répercutions sur le coût du produit).Il est nécessaire dans ce cas d’adapterla vitesse de rotation et le couple. Ces deux paramètresétant liés l’un à l’autre car à puissance constante, sil’un augmente, l’autre diminue:P=Cω.A titre d’exemple, dans un véhicule motorisé, l’adaptation se fait au moyen des engrenagesconstituant la boite de vitesses.

Les engrenages cylindriques à dentures hélicoidales

Les avantages à dentures hélicoïdalessont les plus utilisenten transmission de puissance, les dents inclinées par rapport à l’axe de l’angle d’inclinaison de denture, permettent d’avoir une surface de contact plus importante et une meilleure répartition des charges, une meilleure progressivité et une plus grande continuité d’engrènement.Ils sontainsi plus performants et pour transmettre des puissances et des couples supérieurs tout en étant plus silencieux. Mais l’inclinaison de la denture engendre des poussées axiales et des surcharges sur l’arbre qu’il faudra encaisser.On constate que le diamètre primitif varie avec l’angle d’hélice β, il en est de même pour les diamètres de tête et de pied.Le tableau suivant donne les différentes caractéristiques d’engrenage cylindrique à dentures hélicoïdales.

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Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE I: Etude d’une boite de vitesses
1.1.Introduction
1.2.Situation
1.3. Rôle
1.4.Principe
1.5.Diagnostic des anomalies
1.6. Les organes delaboite vitessesmécanique
1.6.1.Boitesynchronisée
1.6.2. Fonctionnement
1.7. Le synchroniseur
1.7.1 Rôle du synchroniseur
1.8. Chaine cinématique de la transmission du mouvement
1.9.Choixd’une boite devitesses
1.10. Protection de la boîte de vitesses
1.11. Les engrenages de la boite de vitesses
Conclusion
2.1. Introduction
2.2. Définition d’un engrenage
2.2.1. Définitions générales
2.2.2. Rôle des engrenages
2.3. Fonction
2.4. Les principaux avantages des mécanismes à roues dentées et des engrenages
2.4.1.Avantages et inconvénients des engrenages
2.5. Les différents types d’engrenages
2.5.1. Type de contact
2.5.2. Les engrenages droits àdenturesdroites
2.5.3. Les engrenages cylindriquesà dentureshélicoidales
2.5.3.1. Efforts
2.5.4. Les engrenages coniques
2.5.5. Engrenages gauches
2.5.6. Engrenages à vis sans fin
2.5.6.1. Efforts
2.5.6.2. Suppression de l’effort axial sur la vis
2.6. Schématisation des engrenages
2.7. Choix de matière
2.8. Conclusion
CHAPITRE II: Généralités sur les engrenages
CHAPITRE III: Comportement vibro-acoustique des transmissions parengrenages
3.1.Introduction
3.2. Comportement vibratoire des transmissions par engrenages
3.3.Principales sources d’excitations vibratoires
3.3.1.Sources d’excitations internes
3.3.1.1.Erreur statique sous charge
3.3.1.2.Défauts d’excentricité
3.3.1.3.Défauts de parallélisme
3.3.1.4. Erreurs deforme
3.3.1.5. Erreurs de profil de la distorsion
3.3.1.6. Erreurs de division
3.3.1.7.Déformations élastiques des dents
3.3.1.8.Fluctuationsde la force de frottement
3.3.1.9.Phénomènesde choc
3.3.1.10. Emissions acoustiques internes (sources aérodynamiques)
3.3.2. Source externe
3.3.2.1. Le groupe moteur
3.3.2.2. Défauts d’engrenages
3.4. Techniques de détection des défauts d’engrenage
3.4.1. Analyse des signaux vibratoires
3.4.2. Analyse des lubrifiants
3.4.3. Analyse des signaux acoustique
3.5. Conclusion
4.1.Introduction
4.2.Définition de logiciel SolidWorks
4.3.Historique
4.4.Fonctionnement
4.4.1.Pièce
4.4.1.1. Les étapes pour obtenir un volume
4.4.2. Assemblages
4.4.2.1. Etapes de l’assemblage
4.4.3. Familles de pièces
4.4.3.1. Etapes de la création d’une famille de pièce
4.5. Les typedes formats des pièces
4.6. Conception d’engrenage par logiciel SOLIDWORKS 2012
4.7. Les Etapes de Création d’un pignon dans SolidWorks
4.7.1. La conception des cercles
4.8.Convertir le dessin en format parasolid
4.9.Conclusion
5.1. Introduction
5.2. Formulation générale d’engrenage
CHAPITRE IV: Conception d’engrenage sur SolidWorksCHAPITRE V: Résultats des simulations numériques