CONCEPTION DES MECANISMES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE AVEC ETUDE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE ET VIBRATOIRE PDF Download
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LES ETUDES DYNAMIQUES ET VIBRATOIRES DES MECANISMES COMPLEXES TELS QUE LES BOITES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE ET LES BOITES DE VITESSE DES MACHINES SONT GENERALEMENT FOCALISEES SUR DES PROBLEMES BIEN PARTICULIERS A CAUSE DES DIFFICULTES DE MODELISATION. CES APPROCHES ONT MONTRE L'IMPORTANCE DE L'ENVIRONNEMENT (CARTES, COUVERCLES, ...) SUR LES CONDITIONS D'ENGRENEMENT ET L'ETAT DE FONCTIONNEMENT DES DENTURES D'ENGRENAGES. UNE APPROCHE GLOBALE DE LA MODELISATION, BASEE SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS EST PROPOSEE. DANS CE CONTEXTE LA MODELISATION DE LA LIAISON OBTENUE PAR DES PIGNONS TOURNANT LIBREMENT AUTOUR DE LEURS AXES OU DIRECTEMENT FIXE SUR L'ARBRE EST PROPOSEE. LES METHODES DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE LA DYNAMIQUE POUR DE GRANDS SYSTEMES SONT ETUDIEES ET EXPLOITEES. AU TRAVERS DES APPLICATIONS LA QUANTIFICATION DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES TEL QUE LA MASSE DES ENGRENAGES, LA RIGIDITE DES CARTERS, LA RIGIDITE D'ENGRENEMENT, LA RIGIDITE DES PALIERS, ... EST FAITE. UN LOGICIEL ORIGINAL A ETE DEVELOPPE, IL PERMET LE MAILLAGE AUTOMATIQUE ET LA VISUALISATION AINSI QUE LE CALCUL DES EFFORTS, DES DEPLACEMENTS, DES VITESSES ET DES ACCELERATIONS. C'EST UNE CONTRIBUTION DANS LE DOMAINE DE LA CONCEPTION MECANIQUE ASSISTEE PAR ORDINATEUR POUR L'ACCROISSEMENT DES CONNAISSANCES DU COMPORTEMENT DES ORGANES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE, AVEC DES CONDITIONS AUX LIMITES REELLES
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LES ETUDES DYNAMIQUES ET VIBRATOIRES DES MECANISMES COMPLEXES TELS QUE LES BOITES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE ET LES BOITES DE VITESSE DES MACHINES SONT GENERALEMENT FOCALISEES SUR DES PROBLEMES BIEN PARTICULIERS A CAUSE DES DIFFICULTES DE MODELISATION. CES APPROCHES ONT MONTRE L'IMPORTANCE DE L'ENVIRONNEMENT (CARTES, COUVERCLES, ...) SUR LES CONDITIONS D'ENGRENEMENT ET L'ETAT DE FONCTIONNEMENT DES DENTURES D'ENGRENAGES. UNE APPROCHE GLOBALE DE LA MODELISATION, BASEE SUR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS EST PROPOSEE. DANS CE CONTEXTE LA MODELISATION DE LA LIAISON OBTENUE PAR DES PIGNONS TOURNANT LIBREMENT AUTOUR DE LEURS AXES OU DIRECTEMENT FIXE SUR L'ARBRE EST PROPOSEE. LES METHODES DE RESOLUTION DES EQUATIONS DE LA DYNAMIQUE POUR DE GRANDS SYSTEMES SONT ETUDIEES ET EXPLOITEES. AU TRAVERS DES APPLICATIONS LA QUANTIFICATION DE L'INFLUENCE DES PARAMETRES TEL QUE LA MASSE DES ENGRENAGES, LA RIGIDITE DES CARTERS, LA RIGIDITE D'ENGRENEMENT, LA RIGIDITE DES PALIERS, ... EST FAITE. UN LOGICIEL ORIGINAL A ETE DEVELOPPE, IL PERMET LE MAILLAGE AUTOMATIQUE ET LA VISUALISATION AINSI QUE LE CALCUL DES EFFORTS, DES DEPLACEMENTS, DES VITESSES ET DES ACCELERATIONS. C'EST UNE CONTRIBUTION DANS LE DOMAINE DE LA CONCEPTION MECANIQUE ASSISTEE PAR ORDINATEUR POUR L'ACCROISSEMENT DES CONNAISSANCES DU COMPORTEMENT DES ORGANES DE TRANSMISSION DE PUISSANCE, AVEC DES CONDITIONS AUX LIMITES REELLES
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Ces travaux de thèse sont le résultat de la collaboration entre la société REDEX et le Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures de l'INSA de Lyon. Ces travaux s'intéressent aux éléments de transmission de puissance du système de guidage d'une machine-outil, dont la conception va naturellement chercher à minimiser les erreurs de fabrication que la machine-outil pourrait générer. Dans le cadre de cette étude, un modèle dynamique de transmission pour machine-outil a été développé, comprenant un couple d'engrenages spiroconiques et un train épicycloïdal, incorporant de nombreuses erreurs d'assemblages et de forme des différents engrenages du système. Ce modèle mathématique à paramètres concentrés exploite des éléments d'engrenages cylindriques, d'engrenages coniques, d'arbres et de paliers. Les arbres sont modélisés par des poutres de Timoshenko, et les éléments de paliers se basent sur une linéarisation des relations effort-déplacement de Palmgren. Les surfaces de contact entre engrenages sont discrétisées en cellules élémentaires, auxquelles sont attribués une raideur élémentaire et un écart normal initial. Les écarts normaux initiaux des éléments d'engrenages sont mis à jour à chaque pas de temps pour prendre en compte les nouvelles positions angulaires relatives des composants et les potentielles erreurs de forme et d'assemblage. Les équations du mouvement sont résolues pas à pas dans le temps à l'aide d'un schéma de Newmark, couplé à un algorithme de gestion des contacts venant s'assurer de la bonne détermination des efforts de contact et des raideurs élémentaires des éléments d'engrenages. Les raideurs élémentaires des engrenages cylindriques sont déterminées suivant la méthode de Weber et Banaschek afin de prendre en compte la contribution des déformations de contact, de la flexion des dentures et de la fondation. Les raideurs élémentaires des engrenages spiroconiques sont déterminées à l'aide d'un élément de coque afin de rendre compte de la flexion de la dent, ainsi qu'à l'aide des théories de Boussinesq pour obtenir la contribution des déformations de contact. Un algorithme de calcul de distance de séparation tridimensionnel de type point sur plan est implémenté afin d'obtenir les écarts normaux initiaux des engrenages spiroconiques. Différents éléments de validation du modèle sont ensuite présentés afin de juger de l'exactitude du modèle et de ses limitations sur certains aspects de modélisation. Enfin, une étude du comportement dynamique du train épicycloïdal seul, du couple d'engrenages spiroconiques et du système complet est proposée, s'intéressant aux couplages existants entre ces deux éléments de la transmission, ainsi qu'à l'impact de différentes erreurs d'assemblages individuelles sur les erreurs de transmission et le coefficient de surcharge dynamique. Pour une même amplitude d'erreur, différents niveaux de criticité sont ainsi mis en valeur selon la nature de l'erreur et le mobile impacté.
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Cette étude présente de nombreuses simulations numériques du comportement dynamique global de transmissions a engrenage parallèle hélicoïdal dont les résultats sont confrontes a ceux d'une campagne de mesures vibratoires effectues sur une boite de vitesses simplifiée. La modélisation dynamique des composants élastiques de la transmission (engrenages, arbres, roulements, Carter) est réalisée par la méthode des éléments finis. La fluctuation de la raideur d'engrènement est introduite via une matrice de raideur décrivant la liaison élastique entre le pignon et la roue. L’erreur cinématique de transmission est introduire comme source d'excitation vibratoire. Les équations du mouvement sont traitées dans une base modale tronquée déduite des caractéristiques moyennes de la structure. Une nouvelle méthode de calcul, dite méthode spectrale, permet le calcul direct des spectres et des valeurs efficaces des réponses dynamiques en chaque degré de liberté. Cette méthode a été validée par des tests numériques, et se caractérise par des temps de calcul très courts. Elle est exploitée pour l'étude d'une boite de vitesses simplifiée dont le carter est réduit a une simple plaque rectangulaire. Les résultats numériques permettent de conclure sur les phénomènes dominants du comportement dynamique global de la boite, et notamment de mettre en évidence les caractéristiques dominantes du transfert entre l'erreur statique de transmission et la réponse vibratoire du carter. Une campagne de mesures vibratoires effectuées sur une boite semblable a celle retenue pour les simulations numériques a confirme ces caractéristiques
Author: François Besson Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Cette étude a pour objectif de comprendre et simuler le comportement dynamique des directions assistées électriques (DAE) afin de réduire les nuisances sonores et vibratoires générées par ce mécanisme. Un modèle d'ensemble est développé pour permettre des simulations en régime transitoire. Suite à des travaux existants, l'accent a été mis sur la modélisation des deux engrenages et de leurs systèmes à rattrapage de jeu. Les modèles non linéaires mis au point rendent compte du comportement dynamique transitoire en intégrant les jeux de fonctionnement des éléments. La transmission de ce comportement dynamique à l'environnement du mécanisme (le véhicule et le conducteur) est simulée : les roulements et les carters du mécanisme sont intégrés au modèle d'ensemble. Une méthode d'analyse du comportement dynamique transitoire des DAE est définie. L'originalité des travaux réside dans le choix d'outils ciblés sur l'analyse des sources de vibrations dans une DAE, sur les voies de transferts possibles, et sur la perception de ces vibrations par le conducteur et leur transmission au véhicule. Une partie expérimentale conséquente permet de valider l'ensemble des modèles développés ainsi que les outils d'analyse mis au point. La démarche complète est présentée sur une DAE, permettant de donner un ensemble de recommandations sur la conception de ce mécanisme pour réduire les nuisances sonores et vibratoires.
Author: AGUS SIGIT.. PRAMONO Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 153
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LA CONNAISSANCE DE L'ETAT INSTANTANE DE CONTRAINTE D'UN ELEMENT MECANIQUE AU SEIN D'UNE STRUCTURE OU D'UN MECANISME SOUMIS A DES CHARGES STATIQUES ET DYNAMIQUES EST FONDAMENTALE POUR SA CONCEPTION OPTIMALE ET SA QUALIFICATION. EN EFFET, L'OPTIMISATION D'UNE PARTIE MECANIQUE NECESSITE LE PLUS SOUVENT UN PROCESSUS ITERATIF AU COURS DUQUEL L'UNIFORMISATION DES CONTRAINTES JOUE UN ROLE CLE. LES METHODES ANALYTIQUES, FONDEES SUR LES PRINCIPES ET EQUATIONS DE L'ELASTODYNAMIQUE LINEAIRE ET NON-LINEAIRE, N'OFFRENT DE RESOLUTION EXPLICITE QUE DANS DES CAS GENERALEMENT SYMETRIQUES ET RESPECTANT DES GEOMETRIES MECANIQUES SIMPLIFIEES. ELLES PEUVENT S'APPLIQUER INDUSTRIELLEMENT DANS DES CATEGORIES DE PROBLEMES SIMPLIFIES, TOUJOURS EXTREMEMENT UTILES NEANMOINS, D'UNE PART, POUR LE PREDIMENSIONNEMENT, ET D'AUTRE PART, COMME REFERENCE POUR VALIDER D'AUTRES METHODES. LA PHOTOELASTICIMETRIE CLASSIQUE PRESENTE L'INTERET D'OFFRIR UNE VISUALISATION GLOBALE DE CERTAINS ELEMENTS LIES AU CHAMP DE CONTRAINTES DANS UN SOLIDE SOUS CHARGEMENT PLAN. ELLE EST USUELLEMENT APPLIQUEE EN STATIQUE DES STRUCTURES, AVEC DE SURCROIT PREDOMINANCE ABSOLUE DES CHARGEMENTS DE CONTACT PAR RAPPORT AUX CHARGEMENTS A DISTANCE, COMPTE TENU DE LA VALEUR RELATIVEMENT PETITE DE LA CONSTANTE PHOTOELASTIQUE DES MATERIAUX CLASSIQUES (RESINES DE TYPE ARALDITE) PAR RAPPORT A LEUR MASSE VOLUMIQUE. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS CHERCHE A DEVELOPPER UNE METHODOLOGIE DYNAMIQUE EN PHOTOELASTICITE. NOUS AVONS POUR CELA RECHERCHE LES MATERIAUX CAPABLES DE REPRESENTER LES FORCES A DISTANCE EN PHOTOELASTICITE, DOTES EN OUTRE D'UN MODULE ELASTIQUE SUFFISAMMENT FAIBLE PAR RAPPORT A LA MASSE VOLUMIQUE POUR AUTORISER DES VISUALISATIONS DYNAMIQUES A DES FREQUENCES COMPATIBLE AVEC DES MOYENS D'OBSERVATION CLASSIQUES DE LABORATOIRE. NOUS AVONS ALORS APPLIQUE CES TECHNIQUES, D'UNE PART, A CERTAINS EXEMPLES DEMONSTRATIFS DE DYNAMIQUE DES SOLIDES, TELS QUE DES PLAQUES IMPACTEES LATERALEMENT, DES POUTRES EN FLEXION DYNAMIQUE SOUS IMPACT OU DES PIECES TOURNANTES, ET D'AUTRE PART, A LA VISUALISATION DYNAMIQUE DE LA TRANSMISSION DE PUISSANCE DANS UN TRAIN D'ENGRENAGES. PUIS TOUS LES RESULTATS RELATIFS AUX PROBLEMES CI-DESSUS ONT ETE COMPARES AVEC CEUX DES MODELISATIONS NUMERIQUES (SAMCEF OU LS-DYNA) : LES CONCLUSIONS SONT ENCOURAGEANTS.
Author: JEAN FRANCOIS.. RIGAL Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 243
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UNE BOITE DE TRANSMISSION PAR ENGRENAGES CONSTITUE UN SYSTEME MECANIQUE AVEC UN GRAND NOMBRE DE PIECES. ON SAIT QUE LA METHODE DES ELEMENTS FINIS (M.E.F.) NE PEUT ANALYSER QUE DES SOUS-ENSEMBLES REDUITS DE PIECES. AINSI, LES DISTRIBUTIONS DE CHARGES OBTENUES SUR CES SOUS-ENSEMBLES, PEUVENT ETRE ELOIGNEES DE LA REALITE CAR LES SYSTEMES MECANIQUES SONT DE PLUS EN PLUS LEGERS ET DEFORMABLES, ET LES INTERACTIONS DES PIECES SONT GRANDES. D'UN AUTRE COTE, LA REALISATION DE PROTOTYPES ET D'ESSAIS SUPPOSE DES INVESTISSEMENTS ET DES TEMPS QUI NE PEUVENT PLUS ETRE JUSTIFIES EN CONCEPTION DE PRODUIT. ALORS DES OUTILS DE CALCULS NOUVEAUX SPECIFIQUES A LA C.A.O. EN MECANIQUE DOIVENT ETRE DEVELOPPES. UNE APPROCHE DE MODELISATION EST PROPOSEE POUR LES SYSTEMES MECANIQUES. DES ELEMENTS SIMPLES DE STRUCTURE SONT UTILISES AVEC DES MATRICES DE RIGIDITES EXPLOITES. LES DEPLACEMENTS CINEMATIQUES ET LES CONDITIONS DE TRANSMISSION DE CHARGES SONT AUSSI CONSIDERES. LA QUALIFICATION DU LOGICIEL A ETE FAITE EN COMPARANT DES RESULTATS DE CALCULS AVEC DES RESULTATS D'EXPERIMENTATION POUR UNE BOITE DE TRANSMISSION DE PUISSANCE COMPLETE (B.T.P.). PAR LA SUITE, LES RESULTATS DE L'ANALYSE D'UNE NOUVELLE B.T.P. HELICOPTERE PERMET D'INTRODUIRE LA NOTION DE COEFFICIENTS D'INFLUENCE D'UN SYSTEME MECANIQUE. ELLE PERMET DE QUANTIFIER L'INFLUENCE D'ELEMENTS MECANIQUES ELOIGNES D'UNE ZONE D'ETUDE ET DE MONTRER QUE LES INTERACTIONS DE COMPORTEMENT SONT PRIMORDIALES DANS LES RESULTATS. ENFIN, UNE ETUDE 3D DES DISTRIBUTIONS DE CHARGE DANS UN ROULEMENT A ROTULE DE SATELLITE DE REDUCTEUR EPICYCLOIDAL, MONTRE L'INFLUENCE DES DEFORMATIONS DE VOLUME DU SATELLITE ET L'INTERACTION AVEC LES CONDITIONS CINEMATIQUES IMPOSEES PAR LES SURFACES DE DENTURES. LES RESULTATS THEORIQUES ONT AINSI PERMIS D'APPORTER DES REPONSES SUR L'APPARITION DE DEGRADATION DE PALIERS A ROULEMENT
Author: Sophie Collong Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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L 'intégration de systèmes mécaniques complexes soumis à des environnements vibratoirescontraignants nécessite de tenir compte, dès la conception, des sollicitations réelles d'usage.La thèse montre que l'environnement vibratoire ainsi que la durée d'exposition dépendent del'utilisation qui sera faite d'un système tout au long de son cycle de vie. L' évaluation de sonl'utilisation repose sur l' évolution conjointe du comportement des utilisateurs et du développementde la technologie du système.L'analyse de la sûreté de fonctionnement d'un système mécanique complexe a permis de considérerle système dans son ensemble et d'investiguer ainsi de fac ̧on approfondie le comportementdynamique de composants critiques. La modélisation simple de systèmes mécaniques précisequalitativement et quantitativement les comportements dynamiques principaux et simule lessollicitations vibratoires auxquelles un composant critique identifié est soumis. Sur cette base, lamodélisation du comportement d'un composant mécanique permet d' évaluer le dommage par fatiguequ'il subira. Cet indicateur apporte au concepteur une aide aux choix de la géométrie du composant.Enfin, l'environnement climatique ainsi que des impacts li ́es au fonctionnement interne du système,ont ́ et ́e pris en compte par la réalisation d'essais vibro-climatiques en fonctionnement. Ces étudesont été menées sur un système à pile à combustible intégré à un véhicule électrique à hydrogène.Elles ont permis de mettre au point un cheminement comme appui `a la conception des systèmesmécaniques complexes.Le cheminement pluridisciplinaire propos ́e dans cette thèse repose donc sur l'interaction de travauxde recherche issus principalement des domaines de la sociologie, de la sûreté de fonctionnement etde la mécanique.
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Les travaux de cette thèse portent sur l'étude d'outils et de techniques dédiés à la conception des systèmes dynamiques actifs, du cahier des charges initial jusqu'à la validation de la solution d'avant-projet.La formulation du problème consiste à synthétiser les spécifications et à proposer une modélisation. Pour la spécification nous exploitons l'intérêt du point de vue comportemental et nous proposons dans ce sens deux tableaux matriciels, l'un pour les états qualitatifs et l'autre pour les états quantitatifs. Ces tableaux spécifient d'une façon quasi-générique les états et transitions entre états des transmissions, en fonction de ceux des sources et de la charge. Pour la modélisation, nous retenons l'outil UML qui offre une modélisation à la fois statique, fonctionnelle et dynamique. Nous exploitons ces modèles pour la validation structurelle de la partie active, en passant aux réseaux de Petri, et pour la recherche des solutions des transmissions en utilisant l'outil bond-graph. Celui-ci permet la validation des solutions au regard des critères, d'une part, structurels exigés pour la synthèse de la commande et, d'autre part, énergétiques et dynamiques pour le dimensionnement. Enfin, nous procédons au choix et à l'élaboration d'une stratégie de commande puis à la validation de la solution d'avant-projet dans son ensemble, en simulant le comportement du système commandé en boucle fermée et en comparant les résultats de simulation avec la spécification. Cette contribution à une méthodologie de conception des systèmes dynamiques actifs est appliquée à l'étude d'une transmission automatique de scooter.
Author: KHALID.. SATORI
Author: KHALID.. SATORI
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Author: Quentin Thoret-Bauchet
Author: Joël Perret-Liaudet
Author: François Besson
Author: AGUS SIGIT.. PRAMONO
Author: JEAN FRANCOIS.. RIGAL
Author: Sophie Collong
Author: Faiçal Miled