Daniel PLAY

Une transmission par courroie dentée comprend une courroie qui entraîne des éléments mécaniques en rotation. La poulie motrice impose souvent des variations de vitesse autour de la vitesse moyenne et les couples résistants sont variables au cours du temps. Ainsi la réponse dynamique de la transmission entraîne l’apparition d’efforts dynamiques sur la courroie et des modifications sur la répartition de charge sur les dents. L'engrènement des dentures complique la modélisation, mais à condition d'adopter quelques simplifications raisonnables du point de vue de l'objectif à atteindre, des modèles numériques sont élaborés et utilisés.

La durée de vie et la fiabilité (probabilité de non-rupture) de systèmes ou de composants mécaniques représentent des caractéristiques déterminantes, d’où l’intérêt de la mise en place de calculs prévisionnels pour accéder à ces valeurs. Couramment, la fatigue des matériaux est abordée de deux manières : une approche globale et une approche locale. Cet article se consacre à la première, actuellement la plus retenue en industrie, et qui consiste à considérer le matériau comme un milieu homogène à une échelle macroscopique, avec la construction de courbes de fatigue et la définition des points de sollicitations critiques. La connaissance des conditions réelles d’usage, des réponses des systèmes et des modèles de dégradation des matériaux reste toutefois un prérequis indispensable aux ingénieurs de conception.

Cet article traite de la modélisation des sollicitations aléatoires, considérées comme la cause principale de la diminution de la résistance des composants mécaniques considérés. Cette étude permet de transiter de ces représentations à des modèles permettant de calculer la durée de vie. La modélisation probabiliste de l’histogramme d’une sollicitation aléatoire, la modélisation théorique des événements locaux, la modélisation probabiliste du dépassement de niveau, ou encore la modélisation de l’enveloppe d’une sollicitation aléatoire sont tout d’abord abordées. Une analyse des méthodes matricielles de comptage est ensuite proposée.

L'étude des différentes approches pour l’analyse de chargements aléatoires a pour objectif d’optimiser les méthodes de calcul de durée de vie d’un système mécanique. Ainsi, deux méthodes complémentaires que sont les analyse statistiques et les analyses fréquentielles sont présentées. Ces approches possèdent toutes deux avantages et inconvénients et c’est pourquoi une combinaison des deux analyses permet de considérer une sollicitation étudiée comme un processus aléatoire. Après une courte explication des conditions d’usage d’un système mécanique, les analyses statistiques (ou méthodes de comptages des charges aléatoires) et les analyses fréquentielles sont étudiées en détail.

Une transmission par courroie dentée est constitué d'une courroie qui entraîne un certain nombre de poulies en rotation et des éléments accessoires. Les calculs des répartitions de charge sont donc fondamentaes. Cet article propose une aide documentée à la conception des transmissions par courroies dentées. Les méthodes simples ou globales de calcul de prédimensionnement sont tout d'abord résumées : résistance quasi statique de la courroie et résistance dynamique et fiabilité de la courroie. Puis, les répartitions de charge en quasi statique, entre les dents de la courroie, sont exposées à l’aide notamment du modèle de Gerbert et du modèle avec différences de pas.

Largement utilisées en micromécanique, mécanique, agroalimentaire, les courroies dentées assurent une transmission en théorie synchrone, mais en pratique soumise à des écarts. Cette erreur est due en partie à la déformation des dents. L’accroissement des performances de ces machines s’en trouve ainsi réduit, les aspects de dégradation et de durabilité venant s’ajouter à cette erreur. Cet article définit les éléments de l’entraînement par courroie dentée, puis explicite la géométrie et les caractéristiques de cette transmission un peu particulière.

L’entraînement par courroie dentée s’effectue par engrènement de dents souples disposées sur une courroie déformable, avec des dents de poulies rigides. Lors de son fonctionnement, de nombreuses causes interagissent et la transmission réelle n’est pas exactement synchrone. Cet article s’intéresse à la détermination des grandeurs caractéristiques d’une courroie dentée, selon la nature de ses constituants, l’usage qui en est fait et ses paramètres de détérioration. Pour cela, l’observation du comportement de cette transmission est conduite dans les cas les plus classiques d’utilisation.

Cet article traite de la problématique de développement des synchronisateurs. La conception d’un tel système mécanique doit englober non seulement le comportement global de l’architecture du produit, mais également les comportements respectifs des différents composants le constituant. Sont étudiés tout d’abord les relations du synchronisateur avec la boîte des vitesses, le processus du changement de vitesses, ainsi que les phases principales du fonctionnement du synchronisateur. Les modélisations du comportement de deux synchronisateurs, l’un d’une boîte de vitesses transversale, l’autre d’une boîte de vitesses à double embrayage sont présentés en exemple.

La modélisation d’un élément en vue de sa conception ou la prévision de son comportement doit tenir compte de l’ensemble des sollicitations auxquelles est soumise la pièce, ainsi que tous les phénomènes traduisant son fonctionnement. Les synchronisateurs sont des éléments de liaison au sein des boîtes de vitesses mécaniques, constitués d’un grand nombre de pièces aux géométries complexes. Dans ce cas, l’approche de modélisation doit intégrer les phases successives variées, et l‘imbrication entre eux des différents composants. Cet article présente des modèles élémentaires axisymétriques et d’autres permettant la simulation dynamique du synchronisateur.

Cet article est consacré aux synchronisateurs, ces éléments de liaison des boîtes de vitesses mécaniques, constitués de pièces imbriquées aux géométries compliquées. Même si les interactions entre les composants de base sont bien maîtrisées, les synchronisateurs n’en sont pas moins des éléments spécifiques soumis à des conditions de fonctionnement très variables et devant s’inscrire dans la durée. Après une présentation très détaillée de l’élément synchronisateur, sa géométrie, les matériaux, son usure et sa caractérisation sur bancs d’essais sont définis avec précision.