Déterminer la précision des engrenages

2.6 Degré de précision.

Dans le choix du degré de précision de l’engrenage conçu, il est nécessaire de tenir compte des conditions de fonctionnement, de la fonctionnalité et de la praticabilité de la production. La conception devrait être basée sur:

  • La vitesse périphérique, la puissance transférée.
  • Les conditions de fonctionnement, la durée de vie désirée et la fiabilité.
  • Les conditions de la précision cinématique, le bruit, les vibrations.

La précision de la denture est choisie jusqu’au degré nécessaire seulement, parce que la réalisation d’un degré de précision élevé est coûteuse, difficile et nécessite un équipement technologique plus sophistiqué.

Qualité des engrenage, NF ISO 1328

La norme ISO prévoit 13 classes de qualité (0 à 12) pour les dentures, 0 est la plus précise et 12 la moins précise (progression de √2 entre chaque classe). La norme donne les définitions, règles, formules, domaines de validité et les valeurs admissibles des écarts sous formes de tables de valeurs (idem ajustements). Écarts concernés : pas, division, profil, hélice, composés radiaux et faux rond.

Exemple de désignation : 8-af (af = précision courante, df = bonne précision, etc. définissant la tolérance d’épaisseur de la dent). Voir norme NF E 23-006.

Domaines d’emplois indicatifs :

Classes 1 à 4 : pour denture de précision exceptionnelle ou pour grandes vitesses (V > 30 m/s). Engrenages étalons, turbines…

Classes 5 et 6 : denture rectifiée ou rasée, Ra <0,2 ou 0,4 μm. Pour engrenages sous vitesses élevées (V < 20 m/s). Machines outils, appareils de mesure, turbines, automobiles…

Classe 7 : cas de denture taillée par fraise mère et rectifiée, Ra = 0,8 à 3,2 μm, V < 10 m/s. Bonne qualité en mécanique générale : manutention, automobiles, machines outils, machines de bureau…

Classes 8 et 9 : qualité courante pour roues trempées non rectifiées, Ra = 3,2 μm, V < 7m/s.

Classe 10 : procédés usuels et aussi extrusion, filage, frittage, moulage par injection pour engrenages en plastique…

Classes 11 et 12 : engrenages lents (V < 2 m/s) et engrenages à gros modules.

Tableau de la rugosité extérieure et de la vitesse périphérique maximale
Degré de précision
ISO 1328
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Degré de précision
AGMA
13 12 11 10 9 8 7 6 5
Rugosité extérieure max. Ra max. [nm] 0.1-0.2 0.4 0.8 1.6 1.6 3.2 6.3 12.5 25
Vitesse périphérique max. [m/s] dents droites 80 60 35 15 8 5 3 3 3
Vitesse périphérique max. [m/s] dents obliques 100 80 50 30 12 8 5 3 3
Valeurs d’orientation pour le choix du degré de précision selon les spécifications.
Spécification Degré de précision

ISO

Degré de précision

AGMA

Roue motrice 2 – 4 13-12
Instruments de mesure 3 – 6 13-10
Réducteurs de turbine 3 – 5 13-11
Réducteurs d’aviation 3 – 6 13-10
Machines-outils 3 – 7 13-9
Moteurs d’aviation 5 – 6 11-10
Boîtes de vitesse à grande vitesse 5 – 6 11-10
Osobní automobily 6 – 7 10-9
Voitures civiles 7 – 8 9-8
Moteurs de bateau légers 7 9
Laminoirs, locomotives 8 – 9 8-7
Moteurs de bateau lourds, tracteurs 8 – 9 8-7
Machines de construction et agricoles 8 – 10 8-6
Machines textiles 7 – 9 9-7

2.7 Coefficient de surcharge unique.

Ce coefficient donne le rapport entre les moments de torsion maximal (de démarrage) et nominal de la machine motrice. Le coefficient affecte sensiblement le calcul du coefficient de sûreté avec la surcharge unique (de démarrage) de l’engrenage. Le coefficient peut être trouvé dans le catalogue du producteur de l’unité motrice.

Valeurs recommandées:

Moteur électrique asynchrone triphasé … 2-3

2.8 Durée de vie désirée.

Ce paramètre indique la durée de vie désirée en heures. Des valeurs d’orientation en heures sont indiquées dans le tableau.

Spécification Longévité
Machines de ménage, dispositifs rarement utilisés 2000
Outils électriques manuels, machines pour les fonctionnements à court terme 5000
Machines pour un fonctionnement de 8 heures 20000
Machines pour un fonctionnement de 16 heures 40000
Machines pour un fonctionnement continu 80000
Machines pour un fonctionnement continu avec une longue durée de vie 150000

2.9 Coefficient de sûreté (contact/flexion).

Les valeurs recommandées du coefficient de sûreté varient dans l’intervalle:

  • Coefficient de sûreté en contact SH = 1.1 – 1.3
  • Coefficient de sûreté dans la flexion SF = 1.3 – 1.6
Conseil: Utiliser les recommandations dans l’aide pour l’estimation du coefficient de sûreté.

2.10 Conception automatique.

Décidez si vous voulez concevoir une denture droite ou oblique. Les recommandations suivantes peuvent être utilisées dans votre choix:

  • Denture droite – appropriée à la vitesse réduite et à l’engrenage fortement chargé, forces axiales nulles, un poids plus élevé.
  • Denture oblique – appropriée à l’engrenage à grande vitesse ; caractérisé par un bruit inférieur, une capacité de charge plus élevée, nécessité de supporter les forces axiales.

Dans la «  conception automatique «  le réglage des paramètres de l’engrenage est basé sur les paramètres de la puissance et de fonctionnement donnés [1.0 ; 2.0] et sur les recommandations généralement applicables. L’optimisation manuelle peut souvent donner à la denture de meilleurs paramètres (poids, dimensions) ou permettre des modifications des dimensions basées sur vos propres conditions de construction.

Avertissement : «  La conception automatique «  peut modifier les paramètres qui ont déjà été modifiés dans d’autres paragraphes. , Utilisez par conséquent «  la conception automatique « , surtout, pour la détermination préliminaire des paramètres d’engrenage.

Paramètres du profil de la dent. [3]

Dans ce paragraphe, déterminer les paramètres de la machine-outil et du jeu du bout de la dent. Ces paramètres affectent la majorité des dimensions de la denture, la forme de la dent et les paramètres de la résistance, la rigidité, la durée de vie, le bruit, le rendement et bien d’autres. Si vous ne connaissez pas les paramètres exactes de l’outil de production, utilisez le type normalisé sur la liste dans la rangée [3.1], à savoir:

1. DIN 867 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.38, d0=0, anp=0deg, ca=0.25) pour le calcul dans les unités SI et
3. ANSI B6.1 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.3, d0=0deg, anp=0, ca=0.35) pour le calcul en Pouces.

Denture externe.

Vous pouvez définir deux types d’outil dans le formulaire, avec protubérance (A) et sans protubérance (B). Si vous définissez un outil sans protubérance, déterminez la dimension de protubérance d0=0. Déterminer les dimensions de l’outil selon les cotes dans l’image comme multiples du module « valeur »x »module » (calcul dans les unités SI) ou comme quotient de « valeur »/ »Lancement Diametral » (calcul en pouces). Choisir l’angle de pression dans le paragraphe [4]. La base de la dent peut être taillée ou arrondie. Choisir donc une seule possibilité.

Le diagramme montre la forme d’une dent de l’outil pour la roue/le pignon. Si vous changez les dimensions de l’outil, appuyez sur le bouton approprié qui effectuera la correction selon les valeurs actuelles inscrites.

La forme exacte de la dent et de la roue dentée, le contrôle des interférences, etc. est décrite dans le paragraphe sur le résultat graphique et les systèmes de DAO.

Denture interne.

La denture interne est produite, en majorité, par usinage à l’aide d’un outil circulaire. Dans ce calcul nous considérerons un outil avec des paramètres de base identiques à ceux de la denture conçue (an0=an, b0=b, mn0=mn). Cependant, l’angle b ne peut pas être librement choisi dans la production de la denture interne, car il est nécessaire de procéder selon les propriétés de la machine-outil et les outils disponibles et il est conseillé de consulter ce choix avec un technologue.

Vous pouvez voir l’exemple d’un tel outil dans l’image. L’état actuel de l’outil correspond à sa correction unitaire x0. Le reaffiliage de l’outil cause le changement de sa correction et donc le changement du diamètre de la tête de l’outil. Si vous ne connaissez pas la valeur de la correction x0, il suffit de mésurer le diamètre actuel de la tête et utiliser le changement de la correction x0 [3.13] pour ajuster le diamètre de la tête da0 [3.14] à la valeur désirée.

3.11 Jeu unitaire du bout de la dent.

Le jeu unitaire du bout de la dent « ca » affecte le diamètre du cercle du bout. Normalement ca=0.25, ce qui garantit l’empêchement de l’interférence pour les corrections généralement utilisées. Si vous connaissez les paramètres exactes de l’outil, il est possible de choisir un plus petit c*, à savoir 0.15 – 0.1, et ainsi augmenter le coefficient de la morsure du profil. L’interférence peut et devrait être contrôlée dans le dessin détaillé, voir le paragraphe sur le résultat graphique et les systèmes de DAO. La rangée [3.10] donne le jeu minimal du bout de la dent qui peut être réalisé à l’aide de l’outil choisi. Le choix d’un plus petit jeu du bout est indiqué par la couleur rouge du champ d’insertion. Le bouton « < » sert à transférer la valeur minimale dans le champ d’insertion. Le jeu unitaire minimal du bout de la dent peut être réduit par une plus grande hauteur de la base de l’outil.

Conception du module et de la géométrie de la denture. [4]

La géométrie de l’engrenage peut être conçue dans ce paragraphe. La conception de la géométrie affecte sensiblement un certain nombre d’autres paramètres tels que la fonctionnalité, la sûreté, la longévité ou le prix.

4.1 Nombre de dents.

Écrire le nombre de dents du pignon. Le nombre de dents de la roue est en suite calculé sur base du rapport de transmission désiré. La détermination du nombre de dents optimal n’est pas une tâche claire et ne peut pas être résolue directement. Les nombres de dents affectent les conditions de maille, le bruit, le rendement et les coûts de production. Par conséquent, le nombre de dents est choisi et indiqué selon les index de qualité et de la résistance.

Une règle généralement applicable déclare que l’augmentation du nombre de dents (avec la même distance axiale) mène à la:

  • hausse de la capacité de charge de la surface (contact, pénétration, usure)
  • amélioration du coefficient d’engrenage
  • baisse dans la capacité de charge dans la flexion
  • réduction des coûts de production
Valeurs recommandées:

A) Pour toutes les deux roues recuites/améliorées thermiquement – roues molles

  • Denture droite, denture oblique, faible puissance, 15 – 30 dents.
  • Denture oblique, puissances plus élevées, 20 – 40 dents.

B) Pour un pignon durci et une roue non durcie (ou les deux roues nitrifiées)

  • Denture droite, denture oblique, faibles puissances, 15 – 35 dents.
  • Denture oblique, des puissances plus grandes, 18 – 40 dents

C) les deux roues avec surfaces durcies

  • Denture droite, denture oblique, faibles puissances, 10 – 30 dents.
  • Denture oblique, des puissances plus élevées, 15 – 30 dents.

La règle est que les nombres de dents plus élevés sont choisis pour de plus grandes puissances et les rapports de transmission inférieurs. Le texte accentué en rouge indique les nombres des dents, qui devraient être évités.

Conseil: Si vous connaissez les nombres de dents du pignon et de la roue et avez besoin de calculer le rapport de transmission, appuyez sur le bouton à la droite du domaine d’insertion et effectuez le calcul respectif dans le chapitre des compléments.

4.2 Angle normal d’engrenage.

Cet angle détermine les paramètres de base du profil et est normalisé à 20°. Les changements de l’angle a/F affectent les propriétés du fonctionnement et de la résistance. Les changements de l’angle d’engrenage, exigent les outils de production non standard. Au cas où il n’y aurait aucun besoin spécial d’utiliser un autre angle d’engrenage, utilisez la valeur de 20°.

La lettre « X«  indique le cercle de base.

La croissance de l’angle d’engrenage mène à la:

  • réduction du risque de dégagement et de l’interférence
  • réduction des vitesses de glissement
  • croissance de la capacité de charge en contact, pénétration et usure
  • plus grande rigidité de la denture
  • croissance du bruit et des forces radiales

Choix des valeurs:

  • Denture droite avec la capacité de charge accrue – 25 -28°
  • Denture oblique – jusqu’à 25°
  • Engrenage avec une condition spéciale de silence – 15 à 17.5°
Valeurs recommandées:

Si vous n’avez aucune condition spéciale pour l’engrenage conçu, il est recommandé d’utiliser 20°.

4.3 Angle d’inclinaison de la dent.

La denture avec une inclinaison des dents = 0 (denture droite) est utilisée pour l’engrenage à vitesse réduite et fortement chargé. Pour l’engrenage à grande vitesse, où le maintien des forces axiales pourrait être difficile et où le bruit ne pose aucun problème.
La denture avec une inclinaison des dents > 0 (denture oblique) est utilisée pour l’engrenage à grande vitesse ; il est caractérisé par un bruit réduit et une capacité de charge plus élevée, permettant l’usage d’un nombre inférieur de dents sans dégagement.

Valeurs recommandées:

L’angle b est choisi à partir de la série suivante: 6, 8, 10, 12, 15, 20 degrés (. A). En cas de denture double ou en flèche (B), les valeurs 25, 30, 35, 40 degrés peuvent également être utilisées.

Note: Pendant la production de la denture interne, il n’est pas possible de choisir n’importe quel angle b. Il est nécessaire de partir des propriétés de la machine et des outils disponibles et il est recommandé de consulter un technologue.

4.4 Réglage du rapport de la largeur du pignon à son diamètre.

En utilisant le glisseur, déterminer la valeur du coefficient, qui indique le rapport entre la largeur du pignon et son diamètre [4.5].

4.5 Le rapport de la largeur du pignon à son diamètre.

Ce paramètre sert à concevoir les dimensions du module, de ce fait les paramètres géométriques de base de la roue (largeur, diamètre). La valeur maximale recommandée est indiquée dans la colonne droite et dépend du matériel choisi des roues, de leur montage et du rapport de transmission de l’engrenage. Le réglage de ce paramètre peut être effectué en utilisant le glisseur dans la rangée [4.4]. Après réglage de ce paramètre, appuyer sur le bouton «  conception de la denture « . Ce procédé permet de concevoir la denture avec le niveau de sûreté désiré [2.9] et d’autres conditions du paramètre d’entrée.

Après avoir procédé à la «  conception de la denture «  vérifier les dimensions (les largeurs et les diamètres des roues, le poids). Au cas où le résultat ne serait pas satisfaisant, modifier le paramètre du rapport entre la largeur et le diamètre du pignon [4.4, 4.5] et répéter la «  conception de la denture « .

Valeurs recommandées:

Des valeurs plus petites – conception d’une roue plus étroite, un plus grand module, denture droite.
Des valeurs plus grandes – conception d’une roue plus large, un plus petit module, denture hélicoïdale

Note: Le changement de la couleur du chiffre indique le dépassement de la marge recommandée. Il est possible d’utiliser des valeurs inférieures à celles recommandées sans aucun problème. Des valeurs plus élevées que celles recommandées devraient être consultées avec un spécialiste.
Tip1: Au cas où vous ne pourriez pas rapprocher les dimensions désirées de l’engrenage en changeant ce paramètre, essayez de modifier le nombre de dents du pignon, l’angle de la spirale ou essayez de choisir un autre matériel.

4.6 Module de la denture/Pas Diametral.

C’est le paramètre le plus important, qui détermine la taille de la dent et donc de l’engrenage lui-même. Généralement pour un nombre de dents plus élevé il est possible d’utiliser un plus petit module (une valeur P plus élevée pour le calcul en pouces) et vice-versa. La liste á droite contient les valeurs normalisées du module/ (Pas Diamétral pour le calcul en pouces) et pendant le choix à partir de cette liste, la valeur choisie est automatiquement ajoutée au domaine à gauche.

La conception des dimensions correctes du module est une tâche assez complexe. Par conséquent, il est recommandé d’utiliser la conception de la denture basée sur le rapport de la largeur du pignon à son diamètre [4.5].

4.9 Largeur du pignon/de la roue.

La largeur b de la denture de différentes roues est mesurée sur le cylindre de lancement. La largeur de la denture du pignon est d’habitude supérieure à la largeur de la roue par la valeur d’un module.

Valeurs recommandées:

Ces valeurs dépendent du matériel choisi et du type d’engrenage [2.1, 2.2, 2.5]. La marge recommandée des valeurs est indiquée dans la rangée précédente.

4.10 Largeur fonctionnelle de la denture.

C’est la largeur commune des deux roues sur les cylindres de roulement. Si les positions des roues ne sont pas échangées (4.1), c’est souvent la largeur de la roue. Cette largeur est utilisée pour les contrôles de la résistance de la denture. Si la case dans cette rangée est cochée, « la largeur fonctionnelle de la denture » est automatiquement remplie par la plus petite valeur de la largeur de la denture de la rangée précédente [4.9]

Correction de la denture. [5]

Le choix des coefficients des décalages x1 et x2 est une tâche fondamentale dans la conception de l’engrenage, surtout, pour les roues avec des dents droites. Le décalage affecte les caractéristiques géométriques, cinématiques et de la résistance. Dans la conception des corrections, il est nécessaire de remplir d’abord les conditions de fonctionnement et puis optimiser les corrections pour améliorer certains paramètres de l’engrenage.

Principe des corrections, usage des corrections.

L’approche ou l’éloignement de l’outil de production du centre de la roue change la forme et donc les propriétés de la denture spirale. Ce qui crée une denture corrigée. Dans l’image il y a:

  1. outil de production
  2. roue produite

La correction de la denture permet de:

  • Réaliser une distance axiale exacte
  • Empêcher le dégagement des dents (les racines d’un nombre restreint de dents pourraient être dégagées ; ce qui diminue le coefficient de la durée d’engrenage et réduit la capacité de charge des dents)
  • Éliminer l’acuité des dents
  • Empêcher la création de la production et l’interférence opérationnelle des dents
  • Améliorer le rapport de contact (réaliser un rapport de contact >1)
  • Réduire le bruit et les vibrations de l’engrenage.
  • Améliorer le rendement.
  • Augmenter la capacité de charge de l’engrenage (contact, flexion, saisie, usure).

Exemple d’un profil de dent (z=10, a=20 ; b=0), où quand X=0 les dents sont dégagées et X=0.7 cause l’acuité des dents.

Conseil: il est recommandé de rechercher l’information plus détaillée sur les possibilités et les méthodes de correction dans la littérature spécialisée.

base de l’engrenage. [6]

Ce paragraphe contient une liste bien disposée de tous les paramètres dimensionnels de base de la denture. Une illustration des paramètres dimensionnels les plus importants y est donnée. Il est recommandé d’utiliser la littérature spécialisée pour une description plus détaillée de différents paramètres.

Spécifications des dimensions selon OIN (DIN)

8.3 Coefficient d’allégement de la roue.

Ce paramètre donne le rapport du diamètre de racine au diamètre intérieur de la jante dentée dx/df (image 8.1). Il est caractérisé par des valeurs dans une marge de 0 à 1. Au cas où la roue évaluée sera produite comme disque plein (sans allégemeent), le paramètre = 0. Ce paramètre affecte les calculs de la vitesse critique de l’engrenage.

Avertissement: Pour la denture interne, ce paramètre exprime l’épaisseur de la jante dentée X comme multiple de la hauteur de la dent.

Dimensions de contrôle de la denture. [11]

Ce paragraphe donne deux dimensions de contrôle de base de la denture. Il s’agit de la dimension à travers les dents W [11.3] et de la dimension à travers les roulements et les billes M [11.6]. Après désactivation de la case de contrôle à la droite de la valeur du nombre de dents auxquelles la mesure s’applique [11.2] et du diamètre du roulement/bille [11.5] vous pouvez entrer vos propres valeurs. Les autres dimensions de contrôle exigées pour la production de la denture dépendent du polissage des roues dentées et de la technique de production et ainsi une collaboration étroite entre le concepteur et un technologue est recommandée.

Etats de force (forces agissant sur la denture). [12]

Un engrenage chargé crée des forces qui sont transférées à la structure de la machine. La connaissance de ces forces est essentielle pour le calcul correct des dimensions de l’équipement. L’orientation des forces est montrée dans l’illustration, l’intensité des forces est donnée dans ce paragraphe [12.1, 12.4]

12.5 Moment de flexion.

L’engrenage hélicoïdal crée un moment de flexion additionnel qui doit être pris en considération pendant la conception de l’arbre.

Lubrification des roues.

Utiliser le tableau suivant pour votre décision sur le type de lubrification de l’engrenage.

Type de lubrification  Vitesse périphérique en
[m/s] [ft/min]
lubrification par bain d’huile < 12 < 2400
Lubrification par jet de pression > 12 > 2400
A l’aide du brouillard d’huile > 60 > 12000
  • lubrification par bain d’huile …. Particulièrement pour de plus grandes vitesses. À des vitesses plus élevées, certaines modifications de construction (trous, canaux, etc.) sont nécessaires pour assurer l’approvisionnement d’huile aux points lubrifiés. Quantité – la roue est immergée dans des bains d’huile en 0.5 – 3 multiples de la hauteur de la dent.
  • Lubrification par jet de pression …. à la vitesse v=20-40m/s (4000 – 8000 ft/min) l’huile est apportée à l’entrée des roues dans l’engrenage ; à des vitesses plus élevées également à la sortie de l’engrenage (dissipation de la chaleur). Approvisionnements d’huile en utilisant des becs.
  • Lubrification à l’aide du brouillard d’huile … Choisir pour les plus grandes vitesses périphériques.

 Voir nos services en : taillage d’engrenage 

Les commentaires sont fermés.

  • Maintenance sous 24 h     Modélisation de vos outillage et machine en 3D     Venez voir nos vidéo