Soutenance mémoire
GENERALITES
1- Définition du mot « automobile » : On appelle automobile, de auto : soi-même et de mobile : qui se déplace, tout véhicule pouvant se déplacer de lui-même grâce à moteur.
2 – Différent types de véhicules automobiles :
Les véhicules de tourisme ;
Les véhicules utilitaires ;
Les véhicules spéciaux ;
Les véhicules de compétition.
La plupart des véhicules qui circulent dans notre pays sont des véhicules de tourisme 4X4 ; équipés d’un pont arrière. C’est pour cela que je m’intéresse de concentrer sur l’étude des véhicules de tourisme.
Le pont à trompettes
Le carter de différentiel est en deux parties, en acier coulé, prolongées chacune par un tube parfois emmanché à force puis rivé ou soudé, parfois vissé. Les deux parties ainsi constituées, ressemblent quelque peu à des « trompettes » musicales, d’où le nom de ce type de pont. Elles sont assemblées suivant un plan vertical par une série de boulons ou de goujons, un joint étant interposé entre les deux pièces pour l’étanchéité. Sur certains modèles de véhicules, les deux trompettes se boulonnent sur un carter central à la façon du pont Peugeot précédemment étudié. L’inconvénient des ponts à trompettes est qu’il faut les déposer, après avoir mis le véhicule sur cales, pour atteindre le différentiel.
Engrenage
1-Généralités : Les engrenages sont utilisés dans toutes les branches de la mécanique pour transmettre des mouvements, de l’horlogerie jusqu’au réducteur de l’industrie lourde. La transmission se fait avec un très bon rendement énergétique (>95% sur un engrenage dans des conditions correctes de montage). La variation de vitesse obtenue entre l’entrée et la sortie ne dépend que du nombre de dents des pièces en contact. Pour des transmissions à grand entraxe, en regard de la dimension des pièces, on préférera une chaîne ou une courroie, ou une cascade d’engrenages.
2- Terminologie : Les termes suivant sont employés dans la suite de l’article.
• Denture : partie dentée d’une pièce mécanique.
• Profil : c’est la forme, dans une section droite, du flan d’une dent.
• Module : paramètre dimensionnel générateur relatif à la périodicité des dents donc à leur taille.
• Engrenage : ensemble de deux ou plusieurs pièces mécaniques comportant des dentures et destinés à engrener ensemble.
o Engrenage à axes parallèles : engrenages dont les axes sont parallèles.
o Engrenage concourant : engrenages dont les axes ont un point d’intersection.
o Engrenage gauche : engrenage dont les axes ne sont ni parallèles, ni concourants.
• Rapport de transmission : rapport de la vitesse de sortie sur la vitesse d’entrée ,soit aussi nombre de dents de l’entrée – dit menant – sur le nombre de dents de la sortie – dit mené- de l’engrenage. Si R est supérieur à 1 on parle de multiplicateur, si R est inférieur à 1 on parle de réducteur.
3. Les dents
Profil en développante de cercle C’est le profil presque universellement utilisé pour la transmission de puissance. La développante du cercle est la trajectoire d’un point d’une droite qui roule sans glisser sur un cercle. Ce cercle est appelé cercle de base, de diamètre db. La zone d’existence de la développante se situe entre le cercle de base et l’infini. Il n’existe pas de développante à l’intérieur du cercle de base. Il ne faut donc pas chercher à faire fonctionner un engrenage à l’intérieur des cercles de base des dentures qui le constituent. Si on considère deux cercles de base, associés à deux roues d’un même engrenage, il est possible de faire rouler sans glisser une droite simultanément sur les deux cercles. De ce fait la vitesse circonférentielle des points des cercles est la même que ceux de la droite. Un point de la droite (point d’engrènement) va générer, sur les deux pignons, le flan de dent.
Engrenage classique
Engrenage classique : la droite intérieure roule sans glisser simultanément sur les deux cercles de base
Si la droite passe entre les centres des cercles on obtient l’engrenage classique, les roues tournent alors en sens contraire, et le rapport de transmission dépend des diamètres. Lorsqu’elle est extérieure, l’engrenage est dit paradoxal et les roues tournent dans le même sens. Dans le cas de l’engrenage classique, et plus particulièrement des engrenages standard, les cercles de base sont rapprochés de telle sorte que l’angle de pression α vaut 20°. Alors les dents sont limitées à une zone autour du point I, dit point d’engrènement, où les vitesses de glissement des dents sont infimes, ce qui contribue à un rendement optimal de l’engrenage. On obtient les deux flancs de dent en considérant les deux tangentes intérieures.
Engrenage paradoxal
Engrenage paradoxal : la tangente commune est extérieure aux deux cercles. Les deux roues tournent dans le même sens.
L’engrenage paradoxal est utilisé dans certains différentiels (différentiel Mercier ingénieur Renault). Les vitesses importantes de glissement relatif sur les dents permettent un « blocage » partiel du différentiel lorsque les roues du véhicule ne disposent pas de la même adhérence au sol. Il ne s’agit pas de blocage à proprement parler puisque la résistance au mouvement n’est pas obtenue par obstacle sinon par frottement. Pour assurer le relais de la prise des dents, il est souvent nécessaire de les disposer les dents dans des plans radiaux différents, ou avoir recours à une dent en hélice (solution continue).
4- Génération des dents
Denture droite Denture droite et denture hélicoïdale. Les trois pignons ont le même module et les deux roues le même nombre de dents. La génératrice de forme des dents est une droite parallèle à l’axe de rotation. C’est le type de denture le plus courant. Il est utilisé dans toutes les applications de mécanique générale. C’est ce système qui permet de transmettre le maximum d’effort. Son principal défaut est d’être bruyant.
Denture hélicoïdale La génératrice de forme des dents est une ligne hélicoïdale de même axe que l’axe de rotation. Ce type de denture présente l’avantage d’être plus silencieux que de la denture droite, en créant moins de vibrations. En contrepartie elle engendre un effort axial dont l’intensité dépend de la valeur de l’angle d’inclinaison de denture. Les roulements ou les paliers doivent être dimensionnés pour reprendre cet effort Les sens d’hélice sont obligatoirement inversés pour que les dentures puissent engrener.
Engrenages à chevrons Une denture à chevrons, ou denture « Citroën » (d’où son sigle), est composée de deux dentures hélicoïdales mises en opposition de manière à annuler l’effort axial. Bien que séduisant du point de vue théorique, en pratique ce type de denture est compliqué, donc cher à réaliser. Les dentures à chevrons ne sont utilisées que dans l’industrie lourde, la plupart du temps il s’agit de deux engrenages (à hélices contraires) conjugués et pas des pignons monoblocs.
Engrenages à vis Un engrenage à vis est un engrenage gauche constitué d’une vis et d’une roue à vis conjuguée. Le profil de la vis est (en général) trapézoïdal. Dans de nombreux cas ce dispositif est irréversible, ce qui signifie que si la vis peut entraîner la roue, la roue ne peut pas, en raison des frottements, entraînée la vis. Ce cas est intéressant par exemple pour la commande d’un treuil qui ne peut pas se dérouler tout seul.
Principe de fonctionnement
Les différentiels attaquent les deux demi arbres entraînant respectivement les roues motrices droite et gauche, par l’intermédiaire de deux engrenages coniques, ou planétaires, montés à leurs extrémités. Ces deux planétaires sont placés à l’intérieur d’une cage rotative solidaire du mouvement à transmettre, provenant du moteur. Cette cage porte plusieurs engrenages coniques, ou satellites, en prise avec les planétaires (leurs axes sont perpendiculaires). Lorsque la cage tourne et que la voiture est engagée en ligne droite, l’ensemble constitué par la cage, les satellites et les planétaires se comporte comme un ensemble monobloc : les satellites suivent le mouvement de la cage mais ne tournent pas sur eux-mêmes, les deux planétaires tournent à la même vitesse. Si la voiture s’engage dans un virage, les trajectoires suivies par les deux roues motrices sont différentes et leur adhérence sur le sol les oblige à tourner à des vitesses également différentes. Les satellites tournent alors sur eux-mêmes. Le mouvement de la cage est toujours transmis aux planétaires, mais la rotation des satellites permet d’adapter le dispositif aux vitesses de rotation différentes des roues, dont la moyenne arithmétique reste alors égale à celle de la cage. Lorsque la voiture roule en ligne droite, la couronne, entraînée par l’arbre de transmission, fait tourner les arbres des roues à la même vitesse. Le satellite est immobile. Quand le véhicule aborde un virage, une des deux roues tourne plus vite que l’autre: le satellite se met en rotation. En virage, les deux roues opposées d’un même train avant ou arrière d’une automobile ne parcourent pas la même distance, la roue intérieure au virage roulant sur une distance plus courte que la roue extérieure. Pour qu’une automobile puisse tourner dans un virage, les roues opposées d’un même train doivent donc tourner à des vitesses différentes. Cela est rendu possible grâce à un dispositif mécanique appelé différentiel. Ce dispositif se compose d’une grande couronne dentée qui transmet le mouvement aux pignons sur lesquels sont fixés les arbres de roue gauche et droite, par l’intermédiaire d’un pignon satellite.
Animer un scénario de montage
Accès menu : Assemblage | Animation de montage | Animer un scénario de montage
Description : Cette fonction permet d’animer le scénario de montage/démontage et donne accès aux options avancées.
Philosophie générale: Cliquez directement sur l’image pour obtenir plus de détails Le bouton « Enregistrer » permet d’enregistrer l’animation (création d’un fichier AVI). Une fois activé, une boite de configuration de l’enregistreur s’ouvre et permet de donner l’emplacement du fichier AVI qui sera créé, la couleur du fond, le nombre de couleurs, le nombre d’images par secondes… Une fois la configuration terminée, (en gardant le bouton « Enregistrer » enfoncé) lancez l’animation en utilisant le bouton lecture ou le curseur. Vous pouvez mettre en pause l’animation, zoomer ou faire tourner vos pièces à l’écran puis reprendre l’enregistrement en relançant l’animation. Vous pouvez lire le fichier AVI créé avec n’importe quel lecteur vidéo. Windows Media Player par exemple, présent en standard dans toutes les versions de Windows.
CONCLUSION
En guise de conclusion, nous avons vu que le pont arrière d’une voiture tout terrain est constitué par le différentiel et le renvoi d’angle. Elle a pour rôle de transmettre la puissance aux roues d’un véhicule. Le logiciel CAO TOP SILID 2005 est le meilleur logiciel de démonstration. Il est très important pour les supports pédagogiques, par exemple sur la matière de dessin industrielle, car ce logiciel est capable de modéliser tous les éléments nécessaires pour réaliser un bloc des pièces, et il contient aussi des éléments standarts, sauf l’engrenage conique à denture hélicoïdale. Effectivement, mon travail de recherche se divise en trois parties. Le calcul de dimensionnement du renvoi d’angle, de différentiel et les demi-arbres d’un pont arrière hypoïde type FPAH Berliet constituent la première partie de mon travail. J’ai également y analysé l’étude technologique de l’engrenage qui est utilisée dans toutes les branches de la mécanique permettant de transmettre des mouvements particulièrement dans le pont de tous les véhicules automobiles. Quand à la deuxième partie de mon mémoire, elle est orientée sur la réalisation de ce type de pont en engrenage conique à denture droite qui se présente sous forme d’un corps rigide réalisé en deux pièces qui abritent le carter de renvoi d’angle. Et dans la dernière partie de ce travail de recherche, j’ai analysé l’implication pédagogique, dans laquelle j’ai étudié dans laquelle l’origine des différentes pannes ainsi que les solutions probables par rapport à ces pannes. Malgré les difficultés rencontrées au cours de mes recherches particulièrement au niveau de la documentation, j’ai pu recueillir des documents pertinents grâce à l’Internet qui est disponible pour tous les étudiants. Bref, je suis entièrement satisfait de mon travail qui est basé sur le logiciel CAO TOP SOLID 2005. Et je profite cette occasion d’affirmer que j’ai vraiment l’intention de continuer mes recherches. D’ailleurs, compte tenu de la branche d’étude que j’ai choisie, j’aimerais contribuer au développement de cette Université au cas ou l’institution s’intéresse à ce présent travail de recherche qui selon mon point d’une mérite d’être approfondi.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE : I
I .GENERALITES
1- Définition du mot « automobile »
2 – Différent types de véhicules automobiles
II – Le pont arrière
2.1.1 2 – Constitution du pont arrière d’un véhicule automobile
CHAPITRE : II
A- Etude
I. Etude cinématique
1.1 Relation cinématique
1.2 Nomenclatures
II. Etude technologique
3 2.1.1-Généralités
2.1.2- Terminologie
2.1.3- Profil en développante de cercle
3.1.1 2.1.4- Génération des dents
Différent types des engrenages
3.2 2.2. Etude géométrique
3.2.1 2.2.2- Pour les engrenages à axes parallèles
3.2.2 2.2.3- Taillage des pignons
3.3 2.3. Types d’engrenages
4 2.3.1 Engrenages parallèles ou cylindriques
4.1.1 2.3.2 Engrenages concourants ou coniques
4.1.2 2.3.3 Engrenages gauches
4.2 2.4. Trains d’engrenages
4.2.1 2.4.1 Train simple
4.2.2 2.4.2 Train planétaire (ou épicycloïdal)
4.2.3 2.4.3 Train sphérique
4.3 2.4.4 Détérioration des dentures
3 – DIFFERENTIELS
3-1 – Principe de fonctionnement
1.10. Blocages du différentiel
3.9.1. Blocage du différentiel à commande manuel
3.9.2 Blocages automatiques du différentiel
4 – Etude technologique de transmission de mouvement
PARAMETRES INITIAUX
III – CALCUL DES DIFFERENTS RAPPORTS
1- Paramètre des calculs
2 – On va calculer d’abord les différents rapports
3 – Calcul de rapport de réduction de renvoi d’angle
IV – CALCUL DES ELEMENTS DE TAILLAGE DE RENVOI D’ANGLE
1 – Calcul du demi-angle primitif
2 – Les modules normalisés
IV- DIMENSIONNEMENTS DES ELEMENTS DE RENVOI D’ANGLE CONIQUE
1 – Calcul de module apparent
5 2 – Calcul de module réel
3 – Calcul de diamètre primitif de la grande couronne
4 – Calcul de nombre de dent de la grande couronne
5 – Correction de rapport de réduction
6 – Calcul de rayon primitif de cône
7 – Calcul de la largeur de denture
8 – Nombre de dents fictives
9 – Calcul de saillie
10 – Calcul des creux
11 – Calcul des angles de saillie
12 – Calcul des angles de creux
13 – Calcul des angles de tête
14 – Calcul des angles de pied
15 – Calcul des diamètres de tête
16 – Calcul des diamètres de pied
17 – Pas de l’hélice
18 – Angle de pression apparent
19 – Pas réel
Tableau récapitulatif
V – DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DU DIFFERENTIEL
1 – Calcul des rapports de réduction
2- Calcul des éléments de taillage de renvoi d’angle
3 – Calcul de module apparent
4 – Calcul de module réel
5 – Calcul de nombre de dents de planétaires
6 – Calcul de diamètre du planétaires
7- Calcul des saillies
8 – Calcul de creux
9 – Calcul des angles de saillie
10 – Calcul des angles de tête
11 – Calcul des angles de pied
12 – Calcul des diamètres de tête
13 – Calcul des diamètres de pied
14 – Pas de l’hélice
15 – Angle de pression apparent
16 – Pas réel
17 – Pas de l’hélice
18 – Angle de pression apparent
19 – Pas réel
VI – DIMENSIONNEMENT DE DEMI-ARBRES DES ROUES
1 – Généralités
2 – Calcul de moment fléchissant résultant de demi-arbre suivant le plan vertical et horizontal
3-Calcul de moment de torsion de demiarbres
4-Calcul de diamètre de demi-arbres des roues motrices
CALCUL DE DIAMETRE DE PIGNON D’ATTAQUE
5 – Calcul des efforts sur les paliers
6-Moment de torsion de pignon d’attaque
7 – Effort tangentiel
8 – Effort radial et axial Fr. et Fa
9 – Effort sur le palier de pignon d’attaque
♣ Moment fléchissant résultante
♣ Calcul de moment de torsion
♣ Calcul de diamètre de l’arbre du pignon d’attaque
♣ Vérification à la rigidité de l’arbre du pignon d’attaque
Calcul de l’angle de torsion de l’arbre du pignon d’attaque
2.19. Choix du type de roulements
Détermination de la charge dynamique de base
Dimensions du roulement
Chapitre : II
B- Pratique : Top Solid
I- MODELISATION DES TOUS LES ELEMENTS D’UN POND ARRIERE DE VOITURE
Mode de construction d’un axe et l’engrenage Conique du pignon d’attaque
CREATION D’UN PROFIL STANDARD
II- EFFECTUER L’ASSEMBLAGE
Assemblage
III- EXTRAIT D’UN DESSIN D’ENSSEMBLE
1)- Perspective 3D
2- Vue éclatée
Créer axes d’éclaté
Créer éclaté
2 – VUE ECLATEE
6 3-Vue sur un plan de
coupe
Liaison
• Bâti
• Pivot
• Pivot glissant
• Glissière
• Engrenage
Animer
Cinématique | Animer
Animer un scénario de montage
CHAPITRE III IMPLICATION PEDAGOGIQUE
ETUDES DES DIFFERENTES PANNES
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIES
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