TRANSMISSION DE MOUVEMENT : LES ENGRENAGES

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1 TRANSMISSION DE MOUVEMENT : LES ENGRENAGES Nom : Prénom : Classe : Date : Objectif Décrire les caractéristiques des principaux types d engrenages. 1. Généralités Les engrenages permettent de transmettre un mouvement de rotation continu entre 2 arbres en changeant les caractéristiques de cette rotation. Ils ont pour fonctions principales : La réduction et/ou la variation de la fréquence de rotation entre 2 arbres ; La réduction/augmentation du couple moteur ; La transmission d un mouvement de rotation. Transformation des caractéristiques d un mouvement. L engrenage est un mécanisme élémentaire constitué de deux roues dentées mobiles autour d axes de position relative invariable, et dont l une entraîne l autre par l action de dents successivement en contact. Un engrenage est constitué de 2 roues dentées : Le PIGNON : La plus petite des deux roues dentées ; La ROUE : La plus grande des deux roues dentées Si la roue dentée (A) entraîne la roue dentée (B) : La roue dentée (A) est «MENANTE» La roue dentée (B) est «MENEE» Une combinaison d engrenages s appelle un TRAIN D ENGRENAGES. Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 1/8

2 2. Les types d engrenages Suivant la position relative des axes des roues, on distingue : Les engrenages à axes parallèles Les engrenages à axes concourants (coniques) Les engrenages gauches, les axes ne sont pas dans le même plan. 3. Les engrenages droits à denture droite : 3.1. Principe : Les plus simples et les plus économiques, ils sont utilisés pour transmettre la puissance et le mouvement entre 2 arbres parallèles. Les dents des roues de l engrenage sont parallèles à l axe de rotation des arbres. Il y a engrènement "couple de dents" par "couple de dents" ce qui entraîne des chocs d'engrènement. Leur utilisation est généralement bruyante et génère des vibrations. Nombre de dents Z 13 mini Module m RDM Diamètre primitif d ou dp d = m.z Diamètre de tête da da = d + 2.m Diamètre de pied df df = d-2.5m Pas primitif p p =Π.m Largeur de denture b b = k(1).m Hauteur de denture h h = 2.25m Hauteur de saillie ha ha = m Hauteur de creux hf hf = 1.25m k : coefficient de largeur de denture Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 2/8

3 3.2. Le module (m) : Le module d une denture est la valeur qui permet de définir les caractéristiques d une roue dentée. C est le rapport entre le diamètre primitif de la roue et le nombre de ses dents. Le module est une grandeur normalisée. Quelque soit le nombre de dents toutes les roues de même module peuvent être fabriquées avec le même outil/ Remarque : L épaisseur de la dent et sa résistance dépendent du choix du module. Ce choix ne doit pas être improvisé mais doit se faire après un calcul de RDM Le diamètre primitif Les diamètres primitifs de deux roues dentées formant un engrenage sont des cercles fictifs tangents Efforts L effort transmis entre les roues est équivalent à une force appliquée au point de tangence des diamètres primitifs incliné de l angle de pression α par rapport à la tangente. Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 3/8

4 3.5. L entraxe 3.6. Fabrication L outil qui permet le taillage d une roue est un outil crémaillère ou une fraise : ; Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 4/8

5 3.7. Application Les caractéristiques de l engrenage page 4 sont : Z1=17 dents ; Z2=20 dents ; Module=4mm. Compléter le tableau ci-dessous Pas primitif P=Пx4=12.56mm Diamètres Primitifs D1=mZ1=4x17=68mm ; d2=4x20=80mm Entraxe A=1/2(d1+d2)= 74mm Hauteurs de Saillie Ha1=ha2=m=4mm Hauteurs de Creux Hf1=hf2=1.25m=5mm Hauteurs des dents H1=h2=ha+hf=9mm Largeur des dents 7m<b<12m ; 28<b<48 4. Les engrenages droits à denture hélicoïdale 4.1. Principe Ils transmettent un mouvement et une puissance entre 2 arbres parallèles. L angle d inclinaison de la denture est le même pour les 2 roues, mais de sens opposé. Leurs axes peuvent être orthogonaux (cas des engrenages gauches) Plus complexes, à taille égale, ils sont plus performants que les précédents pour transmettre puissance et couple. Du fait d une meilleure progressivité et continuité de l engrènement (2, 3, ou 4 dents toujours en prise), ils sont aussi plus souples et silencieux. L inclinaison de la denture engendre des efforts axiaux suivant l axe de l arbre qui doivent être supportés par les paliers : il faut donc concevoir ceux-ci en conséquence (roulements coniques,...) Cet effort axial peut néanmoins être réduit. Hélices du mêmes sens pour que les efforts axiaux s opposent L effort axial est totalement annulé sur les dentures chevrons Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 5/8

6 4.2. Dentures 5. Les engrenages à axes concourants (coniques) Nombre de dents Z Angle de l hélice β 20 à 30 en Module réel mn RDM Module apparent mt mt= mn/cosβ Pas apparent pt pt =Pn/cosβ Pas réel pn pn=pt x cosβ Diamètre primitif d ou dp d = mt.z Diamètre de tête da da = d + 2.m Diamètre de pied df df = d-2.5m 5.1. Principe Appelés souvent «renvoi d angle», ces engrenages permettent d entraîner par des roues de forme conique des arbres qui sont dans la plupart des cas perpendiculaires et concourants. Les dentures peuvent être de différentes formes : droites, hélicoïdales, spirales, ou hypoïdes (axes non concourants) 5.2. Mise en œuvre Il est nécessaire de prévoir un réglage pour assurer la coïncidence des sommets des cônes primitifs de chacune des roues : 6. Les engrenages gauches, Roue et vis sans fin 6.1. Principe A part quelques rares exceptions, il s agit de réducteurs de vitesse dans lesquels la vis entraîne la roue. Leurs axes sont presque toujours perpendiculaires. Lorsqu ils ne le sont pas, c est souvent pour que la vis entraîne une roue à denture droite. Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 6/8

7 Le rapport de transmission obtenu peut être très important, avec un faible encombrement. Le rendement est assez faible (beaucoup de pertes de puissance, et échauffement) Le mécanisme peut être irréversible. (en pratique en dessous d un angle d hélice de roue de 10 environ) C est à dire que la roue ne peut pas entraîner la vis, ce qui peut présenter un avantage pour la sécurité de fonctionnement de certains systèmes (la charge ne peut pas faire tourner le moteur). 7. Trains d engrenages Présents dans une grande quantité de machines et de mécanismes, les trains d engrenages peuvent utiliser les différentes roues dentées vues précédemment. Ils ont pour vocation de transformer les caractéristiques du mouvement de l arbre moteur en un ou plusieurs mouvements sur le ou les arbres de sortie Rapport de Transmission ou Raison d un engrenage Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 7/8

8 7.2. Cascade d engrenages 7.3. Etages de réduction multiples 8. Lubrification Lubrification sous pression Les Engrenages prof.doc CONSTRUCTION MÉCANIQUE 8/8

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