Les réducteurs mécaniques à engrenage

3.2.1 - REDUCTEURS MECANIQUES A ENGRENAGES DROITS
Les engrenages sont des composants mécaniques essentiels. Ils font
partie des systèmes de transmission de mouvement et de puissance les plus
utilisés, les plus résistants et les plus durables.
Ils sont normalisés. Les engrenages fabriqués avec la norme
internationale ISO présentent l'avantage d'être facilement interchangeables
et permettent des possibilités de fabrication plus économiques.
Lorsqu'il s'agit d'engrenages pour très grandes séries (automobiles...),
les constructeurs s'écartent de ces standards afin d'optimiser les coûts.
1. LES DIFFERENTS TYPES D'ENGRENAGES Définition : on appelle engrenage l'ensemble des deux roues dentées
engrenant l'une avec l'autre. 1. Engrenages droits à denture droite : [pic]
Les plus simples et les plus économiques, ils sont utilisés pour
transmettre le mouvement et la puissance entre deux arbres parallèles. Les
dents des deux roues de l'engrenage sont parallèles à l'axe de rotation des
arbres.
Parmi ces engrenages, on distingue 3 familles :
. pignon/roue,
. pignon/couronne intérieure,
. pignon/crémaillère.
Le pignon est la plus petite des deux roues ; c'est souvent la roue
menante.
2. Engrenages droits à denture hélicoïdale : |De même usage que les précédents, ils sont très utilisés|[pic] |
|en transmission de puissance ; les dents des roues sont |[pic] |
|inclinées par rapport à l'axe de rotation des deux | |
|arbres. L'angle d'inclinaison de la denture, appelé | |
|angle d'hélice, est le même pour les deux roues, mais en| |
|sens inverse. | |
| | |
|A taille égale, ils sont plus performants que les | |
|engrenages droits à denture droite pour transmettre | |
|puissance et couple. Du fait d'une meilleure | |
|progressivité et continuité de l'engrènement, ils sont | |
|plus silencieux. | |
| | |
|L'inclinaison de la denture engendre des efforts axiaux | |
|(suivant l'axe de l'arbre), qui doivent être supportés | |
|par les paliers et des couples supplémentaires qui | |
|accentuent le fléchissement des arbres. | |
| | |
|On distingue les familles suivantes : | |
|pignon/roue (hélice inversée ou dentures chevron) | |
|pignon/crémaillère | |
|engrenage gauche (transmission du mouvement entre 2 | |
|arbres non parallèles) | |
3. Engrenages coniques : [pic][pic] Leurs dents sont taillées dans des surfaces coniques. Ils sont
utilisés pour transmettre le mouvement entre des arbres concourants,
perpendiculaire ou non. La denture peut être droite mais aussi
hélicoïdale ou spirale.
4. Engrenages à roue et vise sans fin : [pic]
La vis ressemble à une vis d'un système vis/écrou et la roue à une
roue droite à denture hélicoïdale. La transmission de mouvement est
effectuée entre deux arbres orthogonaux.
Le sens de rotation de la roue dépend de celui de la vis mais aussi
de l'inclinaison de la denture (filet à droite ou à gauche).
Ces engrenages permettent de grands rapports de réduction (jusqu'à
1/200) et offrent des possibilités d'irréversibilité.
Ils donnent l'engrènement le plus doux de tous les engrenages,
silencieux et sans chocs. En contrepartie, un glissement et un
frottement important provoquent un rendement médiocre. De ce fait, une
bonne lubrification est indispensable ainsi que des couples de
matériaux à faible frottement (exemple : vis en acier avec roue en
bronze).
5. Tableau des différentes représentations des engrenages :
|Types |Perspectives |Schémas de |Dessin normalisé |Schémas |
|d'engrenages | |principe | |cinématiques |
|Engrenages |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|droits à | | | |Engrenages à |
|denture | | | |contact |
|droite | | | |extérieur |
| | | | | |
| | | | |OU |
| | | | |[pic] |
| | | | |Engrenages à |
| | | | |contact |
| | | | |intérieur |
|Engrenages |[pic] |[pic] |[pic] | |
|droits à | | | | |
|denture | | | | |
|hélicoïdale | | | | |
|Engrenages |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|Pignon / | | | | |
|Crémaillère | | | | |
|Engrenages |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|coniques | | | | |
|Engrenages à |[pic] |[pic] |[pic] |[pic] |
|roue et vis | | | | |
|sans fin | | | | | 2. LES ENGRENAGES DROITS A DENTURE DROITE (Caractéristiques et
Dimensionnement)
Transmettre, sans glissement, un mouvement de rotation continu entre
deux arbres rapprochés ;
Adapter les fréquences de rotation de l'arbre « moteur » et l'arbre
« récepteur ». 2.1 Définitions : Engrenage : ensemble de deux « roues dentées »
Pignon : la plus petite des deux roues dentées
Roue : la plus grande des deux roues dentées 2.2 Représentation simplifiée : | |Engrenage à contact extérieur |Engrenage à contact |
| | |intérieur |
|REPR|[pic] |[pic] |
|ESEN| | |
|TATI| | |
|ON | | |
|POUR| | |
|MISE| | |
|NE | | |
|PLAN| | |
|SCHE|[pic] |[pic] |
|MATI| | |
|SATI| | |
|ON | | | 2.3 Caractéristiques géométriques de la roue dentée : [pic] |Nombre de dents |Z |Creux |hf = 1,25 m |
|Module |m |Hauteur de dent|h = 2,25 m |
|Diamètre |d = m.Z |Largeur de dent|b |
|primitif | | | |
|Saillie |ha = m |Pas au primitif|[pic] |
|Diamètre de tête|da = d + 2m|Diamètre de |df = d - 2,5m|
| | |pied | |
2.4 Conditions d'engrènement : La roue et le pignon doivent avoir le même pas donc le même module.
|[pic] |[pic] |
|Le module se détermine par deux relations prenant en compte de nombreux facteurs : |
|Type de denture, matériaux utilisés, traitements thermiques adoptés, rapport de |
|transmission, nombre de dents, vitesse périphérique, facteurs de services, etc. |
|Une première relation permet de calculer le module à la limite de l'usure admissible|
|pour l'engrenage. |
|Une deuxième relation permet de calculer le module à la rupture de l'engrenage. | On définit l'entraxe de l'engrenage à contact extérieur par [pic] :
[pic] 2.5 Sens de rotation : |[pic] |
|Engrenage à contact extérieur : |Engrenage à contact intérieur : |
|sens contraire |même sens