Contribution à l'analyse du comportement dynamique d'engrenages spiro-coniques PDF Download
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Author: Jing Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 142
Book Description
Les engrenages spiro-coniques sont utilisés dans les transmissions de puissance nécessitant un renvoi d'angle, par exemple dans le domaine aéronautique ou automobile. Ces engrenages admettent des puissances et des vitesses importantes. La fabrication des engrenages spiro-conique est complexe. De nombreuses études ont été réalisées sur son optimisation pour définir les profils des dents en contacts. Des travaux existent également pour le dimensionnement statique des dentures. L'aspect dynamique est l'objectif du travail de cette thèse. Des approches théoriques et numériques, pour simuler les vibrations d'engrènement dans des couples spiro-coniques, sont présentées et discutées. Plusieurs modèles ont été développés : torsionnel et tridimensionnel, incluant la prise en compte de défauts de position et d'alignement. Un modèle original (tridimensionnel local), est proposé. Il repose sur des analyses quasi-statiques préalables. Il permet de suivre les évolutions des conditions de contact instantanées sur les flancs de denture. Une approche alternative est également présentée, qui conduit à construire des termes d'excitation globaux en termes d'erreurs de transmission et de raideurs d'engrènement, permettant ainsi de s'affranchir d'algorithmes de contact au cours de la résolution dynamique. Des comparaisons ont été menées avec des résultats quasi-statiques et dynamiques issus de la littérature.
Author: Jing Wang Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 142
Book Description
Les engrenages spiro-coniques sont utilisés dans les transmissions de puissance nécessitant un renvoi d'angle, par exemple dans le domaine aéronautique ou automobile. Ces engrenages admettent des puissances et des vitesses importantes. La fabrication des engrenages spiro-conique est complexe. De nombreuses études ont été réalisées sur son optimisation pour définir les profils des dents en contacts. Des travaux existent également pour le dimensionnement statique des dentures. L'aspect dynamique est l'objectif du travail de cette thèse. Des approches théoriques et numériques, pour simuler les vibrations d'engrènement dans des couples spiro-coniques, sont présentées et discutées. Plusieurs modèles ont été développés : torsionnel et tridimensionnel, incluant la prise en compte de défauts de position et d'alignement. Un modèle original (tridimensionnel local), est proposé. Il repose sur des analyses quasi-statiques préalables. Il permet de suivre les évolutions des conditions de contact instantanées sur les flancs de denture. Une approche alternative est également présentée, qui conduit à construire des termes d'excitation globaux en termes d'erreurs de transmission et de raideurs d'engrènement, permettant ainsi de s'affranchir d'algorithmes de contact au cours de la résolution dynamique. Des comparaisons ont été menées avec des résultats quasi-statiques et dynamiques issus de la littérature.
Author: Philippe Velex Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 188
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ETUDE DU COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'UN REDUCTEUR A ENGRENAGES. LES TERMES DE RAIDEURS PERIODIQUES SONT INTRODUITS DANS LES EQUATIONS DU MOUVEMENT. MODELISATION PAR ELEMENTS FINIS. CONTRIBUTION DES ERREURS D'EXCENTRICITE ET DE DESALIGNEMENT
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UNE APPROCHE SYSTEMATIQUE DESTINEE A L'ANALYSE DU ROLE DE DEFAUTS DE FORME ET DE MONTAGE SUR LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'ENGRENAGES EST PROPOSEE. LES CONDITIONS DE CONTACT ENTRE CORPS RIGIDES ET CORPS DEFORMABLES SONT EXPLOITEES AFIN DE CARACTERISER LES DIFFERENTES SOURCES D'EXCITATION DU TRAIN D'ENGRENAGES. UN MODELE DYNAMIQUE TRIDIMENSIONNEL A PARAMETRES CONCENTRES EST CONSTRUIT, LES CONTACTS ENTRE FLANCS ACTIFS SONT SUPPOSES LINEIQUES ET SONT DISCRETISES EN SEGMENTS DE RAIDEUR NORMALE CONSTANTE. LES EQUATIONS DU MOUVEMENT ET LE PROBLEME DE CONTACT SONT RESOLUS SIMULTANEMENT GRACE A UNE PROCEDURE ORIGINALE INTRODUISANT UN ALGORITHME DE CONTACT NORMAL UNILATERAL DANS UN SCHEMA D'INTEGRATION NUMERIQUE PAS A PAS. DES COMPARAISONS AVEC L'EXPERIMENTATION ET DES RESULTATS ISSUS DE LA LITTERATURE SONT SATISFAISANTES ET PROUVENT L'INTERET ET LA VERSATILITE DE LA METHODE DEVELOPPEE. LE MODELE EST ENSUITE EXPLOITE AFIN DE CARACTERISER L'INFLUENCE DE DEFAUTS TELS QUE DES ONDULATIONS SUR LES FLANCS, DES ERREURS DE PAS, DES EXCENTRICITES ET MESALIGNEMENTS SUR LE CHARGEMENT DYNAMIQUE DES DENTURES ET L'ERREUR DE TRANSMISSION. LE ROLE DE CORRECTIONS DE PROFIL EST ANALYSE, IL EST MONTRE QUE DES CORRECTIONS LONGUES PEUVENT AMELIORER LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE D'ENGRENAGES DROITS ET HELICOIDAUX PARFAITS SUR UNE CERTAINE GAMME DE CHARGES TRANSMISES. CE GAIN PEUT ETRE REMIS EN CAUSE PAR DES DEFAUTS INEVITABLES ET LES DEFLEXIONS ELASTIQUES DU SYSTEME D'ENGRENAGES
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La maîtrise accrue des matériaux et des procédés de forgeage permet aujourd'hui d'obtenir des engrenages coniques d'une qualité suffisante pour pouvoir les utiliser sans autre procédé de finition. Ce sont les pièces dites «net shape». Grâce à cette évolution technologique, il est nécessaire de d'optimiser la définition géométrique de ces engrenages en tenant compte des possibilités des procédés de forgeage, en particulier. Tout d'abord, la définition de la géométrie nominale des engrenages coniques à denture droite basée sur les propriétés géométriques et cinématiques du profil en développante de cercle sphérique est réétudiée et a abouti à une modélisation paramétrique des surfaces actives en intégrant un bombé longitudinal. Afin de garantir un certain niveau de qualité de l'engrènement, il est nécessaire de limiter les variations inhérentes au procédé de forgeage et aux ressources de fabrication, il s'agit de l'analyse et de la synthèse des tolérances. Cette analyse a nécessité une modélisation géométrique des engrenages incluant les écarts intrinsèques et les écarts de situation. L'analyse de l'impact de ces écarts sur l'erreur cinématique (Tooth Contact Analysis) repose sur la résolution d'un système d'équations non linéaires pour chaque position du pignon et d'un traitement de ces résultats; la difficulté de cette analyse est la grande sensibilité des résultats aux écarts. Cet outil «TCA» est le module principal de l'analyse des tolérances qui est réalisée de façon statistique par simulation de Monte Carlo. L'analyse des tolérances permet de valider une solution d'allocation de celles-ci mais ne permet pas son allocation automatique. Ainsi une approche de synthèse des tolérances a été validée, il s'agit de l'optimisation par algorithme génétique où la fonction objectif est de minimiser le ratio coût des tolérances sur la probabilité de respect des exigences. Cette analyse et cette synthèse ont été menées dans un premier temps sans charge, en considérant l'engrenage comme indéformable. Puis, la prise en compte des déformations est réalisée par la méthode des coefficients d'influences. Le problème de contact et de déformation globale de la denture sont découplés. Les coefficients d'influences de contact sont estimés par la méthode de Boussinesq et Cerruti. Les coefficients d'influence de flexion sont estimés par interpolation et méthode des éléments finis. Ce modèle permet l'analyse de l'engrènement sous charge mais les temps de calculs restent un handicap pour l'analyse des tolérances. Ces modèles de comportement pourront être affinés dans de futurs travaux et être le support de nouveaux modèles de spécification des engrenages, de suivi du processus de fabrication, d'une meilleure connaissance des interactions géométrie-mécanique-matériau, etc.
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Le bruit d'engrènement devient un critère prépondérant de l'optimisation des performances des transmissions de puissance par engrenages. L'objet de cette étude est d'isoler les paramètres de conception des engrenages, qui agissent sur leur rayonnemnet acoustique. L'intérêt scientifique est de construire une base solide de résultats dans la perspective de préparer des travaux futurs, plus analytiques. Un banc d'essais, d'une puissance de 100 kW en boucle ouverte et de 78 mm d'entraxe a été mis en place afin de reproduire des conditions réelles de fonctionnement d'engrenages cylindriques droits ou hélicoïdaux. Un dispositif de mesure constitué d'accéléromètres, de codeurs optiques et d'un microphone à champ libre vient compléter le dispositif expérimental au travers d'une chaîne d'acquisition spécifique. Au-delà des techniques classiques de traitement des signaux, une partie importante du travail a consisté à développer un algorithme de Transformée en Ondelettes Rapide (T.O.R. ou F.W.T. en anglais). Une campagne d'essais systématiques organisée autour d'un plan d'expériences a permis de mettre en évidence l'effet, lorsque les conditions de fonctionnement évoluent (couple, vitesse), du rapport de recouvrement, du rapport de conduite, des corrections de denture, mais aussi de l'entraxe de fonctionnement, de l'excentricité, ... Une part de ce travail est consacrée à l'apport de l'analyse par la méthode des Ondelettes. La morphologie des signaux est représentée dans le plan temps-fréquence, et l'influence de l'excentricité ou de défauts instantanés, plus localisés, peut ainsi être mise en évidence. Le travail présenté dans ce mémoire ouvre de nombreuses perspectives sur le comportement dynamique des engrenages en fonction de leurs caractéristiques et sur la surveillance vibratoire des mécaniques engrenantes.
Author: Mohamed Haddar Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3642371434 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 653
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The 5th International Congress on Design and Modeling of Mechanical Systems (CMSM) was held in Djerba, Tunisia on March 25-27, 2013 and followed four previous successful editions, which brought together international experts in the fields of design and modeling of mechanical systems, thus contributing to the exchange of information and skills and leading to a considerable progress in research among the participating teams. The fifth edition of the congress (CMSM ́2013), organized by the Unit of Mechanics, Modeling and Manufacturing (U2MP) of the National School of Engineers of Sfax, Tunisia, the Mechanical Engineering Laboratory (MBL) of the National School of Engineers of Monastir, Tunisia and the Mechanics Laboratory of Sousse (LMS) of the National School of Engineers of Sousse, Tunisia, saw a significant increase of the international participation. This edition brought together nearly 300 attendees who exposed their work on the following topics: mechatronics and robotics, dynamics of mechanical systems, fluid structure interaction and vibroacoustics, modeling and analysis of materials and structures, design and manufacturing of mechanical systems. This book is the proceedings of CMSM ́2013 and contains a careful selection of high quality contributions, which were exposed during various sessions of the congress. The original articles presented here provide an overview of recent research advancements accomplished in the field mechanical engineering.
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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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Le contexte environnemental actuel conduit l’industrie aéronautique à considérer de nouveaux critères de développement. D’une part, les gouvernements exigent des réductions d’émissions de polluants et d’autre part, les clients, c’est-à-dire les avionneurs, poussent à réduire les consommations de carburants. Ces deux objectifs peuvent être atteints grâce à l’amélioration des performances énergétiques. A ce titre, il est important de comprendre et de quantifier les pertes générées dans les systèmes de transmission de puissances. L’objectif de l’étude présentée dans ce manuscrit est de modéliser les pertes de puissance d’une boîte de transmission arrière d’hélicoptère. Ces boîtes sont généralement caractérisées par la présence d’un engrenage à renvoi d’angle spiro-conique et d’une lubrification par bain d’huile. Une campagne de tests sur un banc d’essai élémentaire a été effectuée afin de mesurer le couple résistant de roues dentées spiro-coniques en rotation dans un bain d’huile. Un phénomène peu commun sur l’évolution du couple avec la vitesse de rotation a été observé. A partir de ces résultats, un modèle analytique simple a été développé pour le calcul de la perte de puissance. Ce modèle a ensuite été validé sur une application réelle de boîte de transmission d’hélicoptère, pour laquelle des mesures de couple résistant et de températures ont été effectuées.
Author: Jing Wang
Author: Jing Wang
Author: Philippe Velex
Author: MOHAMED.. MAATAR
Author: Jérôme Bruyère
Author: Dan Q. Nguyen
Author: Didier Rémond
Author: Mohamed Haddar
Author: Edouard Gumy
Author: Quentin Thoret-Bauchet
Author: Romain Quiban