Étude et amélioration d’une gamme d’usinage d’un...

Faculté des Sciences de l’Ingéniorat

Département de Génie Mécanique

MEMOIRE

Présentée en vue de l’obtention du diplôme de MASTER

DOMAINE : Sciences Techniques

FLIERE : Génie Mécanique

SPECIALITE : PRODUCTIQUE MÉCANIQUE

PRESENTE PAR : YALAOUI TAREK

DIRECTEUR DE MEMOIRE : MEKHILEF Slimane MCA Université Annaba

DEVANT LE JURY

PRESIDENT : Pr. BOUCHELAGHM A. Prof. Université Annaba

EXAMINATEURS : MEKHILEF S. Dr Université Annaba

NEHAL A. Dr Université Annaba

AYAD A. Dr Université Annaba

HAIAHEM A. Prof Université Annaba

Année : 2016 / 2017

BADJI MOKHTAR - ANNABA

UNIVERSITY

UNIVERSITE BADJ MOKHTAR -

ANNABA

Étude et amélioration d’une gamme d’usinage

D’un système roue creuse et vis sans fin

عنابة -جامعة باجي مختار

ii

UNIVERSITE BADJI MOKHTAR-ANNABA

Étude et amélioration d’une gamme d’usinage

D’un système roue creuse et vis sans fin

Par : YALAOUI TAREK

Faculté des Sciences de l’Ingéniorat "Département de Génie Mécanique"

Mémoire présenté

En vue de l’obtention du grade de MASTER

En "Génie Mécanique"

Option : Productique mécanique

"Juin, 2017"

© YALAOUI TAREK, 2017

iii

DEDICACES

« Je dédie ce modeste travail à mes chers parents mes frères ma sœur tous mes

amis et mes professeurs.»

YALAOUI TAREK

iv

REMERCIEMENTS

On remercie dieu le tout puissant de nous avoir donné la santé et la

volonté d’entamer et de terminer ce mémoire.

Tout d’abord, ce travail ne serait pas aussi riche et n’aurait pas pu avoir le jour

sans l’aide et l’encadrement de Mr S. MEKHILEF, on le remercie pour la

qualité de son encadrement exceptionnel, pour sa patience, sa rigueur et sa

disponibilité durant notre préparation de ce mémoire. Notre remerciement

s’adresse à tout les travailleurs de le bureau de méthode au niveau des AMM

(SIDER-EL HADJAR) pour ses aides pratiques et ses soutiens moraux et ses

encouragements.

Notre remerciement s’adresse également à tous nos professeurs pour leurs

générosités et la grande patience dont ils ont su faire preuve malgré leurs

charges académiques et professionnelles.

A tous mes enseignants qui m’ont initié aux valeurs authentiques, en signe

d'un profond respect.

Merci à vous tous

v

RÉSUME

L’objet de la technologie de la fabrication n’est pas l’examen des principes qui sont à La base

des transformations des matériaux, mais à la confrontation de divers modes Opérationnels

d’élaboration des pièces mécaniques dans le but de guider le choix et l’application judicieuse de

telle ou telle gamme d’usinage suivant les conditions concrètes de la production.

Notre étude est consacrée sur un engrenage de roue à vis sans fin au niveau de

complexe Sider El-Hadjar exactement au niveau de l’ACO1 (Aciérie à oxygène N° 1, qui

produise les BIETTES en acier), où se trouve un réducteur de mouvement qui a plusieurs

pannes qui consiste à la défaillance de la roue creuse, avec un taux de fréquence très élevé.

On a proposé au AMM et ACO1 d’utilisé la technique de la correction de la denture de

roue creuse seulement, car cette solution est utilisé dans l’industrie moderne et elle est mois

couteuse que la solution de l’ACO1.

Il y a aussi un autre problème de manque de fraise mère pour tailler notre roue creuse, qui

nous a poussé à trouvé des autres solutions comme, l’utilisation d’un outil mouche.

Mots-clés: Engrenage. Roue creuse. Vis sans fin. Gamme d’usinage. Productique. Correction

de la denture.

vi

Table des matières

DEDICACES ............................................................................................................................ iii

REMERCIEMENTS ................................................................................................................. iv

RÉSUME .................................................................................................................................... v

NOMENCLATURE ................................................................................................................. xii

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 2

Chapitre 1 ................................................................................................................................... 7

GÉNÉRALITÉS SUR LES ENGRENAGES ........................................................................ 7

1.1 Introduction sur les engrenages ................................................................................... 7

1.1.1 Description ........................................................................................................... 8

1.1.2 Généralités ............................................................................................................ 8

1.1.3 Vocabulaire .......................................................................................................... 9

1.1.4 Les dents des engrenages ................................................................................... 10

1.1.5 Profil en développante de cercle ........................................................................ 10

1.1.6 Engrenage classique ........................................................................................... 11

1.1.7 Engrenage paradoxal .......................................................................................... 12

1.2 Génération des dents .................................................................................................. 13

1.2.1 Denture droite ..................................................................................................... 13

1.2.2 Denture hélicoïdale ............................................................................................ 13

1.2.3 Engrenages en chevrons ..................................................................................... 14

1.2.4 Engrenage à vis .................................................................................................. 14

1.3 Taillage ou fabrication des pignons et des roues ....................................................... 15

1.3.1 Conditions d’engrènement ................................................................................. 16

1.3.2 Interférence entre les dents ................................................................................. 16

1.3.3 Répartition des usures ........................................................................................ 16

1.3.4 Rapport de conduite : ......................................................................................... 16

vii

1.3.5 Déport de denture et modification d’entraxe : ................................................... 16

1.4 Types d’engrenages ................................................................................................... 17

1.4.1 Engrenage à roue crémaillère : ........................................................................... 17

1.4.2 Engrenage parallèles ou cylindriques ................................................................. 17

1.4.3 Engrenages concourants ou coniques : ............................................................... 18

1.4.4 Engrenages gauches ........................................................................................... 19

Chapitre 2 ................................................................................................................................. 21

SYSTÈME DE ROUE A VIS SANS FIN ........................................................................... 21

2.1 Généralité sur le système de roue et vis sans fin ....................................................... 21

2.1.1 Rapport de transmission ..................................................................................... 21

2.1.2 Vitesse de rotation .............................................................................................. 22

2.1.3 Exemples de vis sans fin .................................................................................... 22

2.1.4 Caractéristiques de la roue et vis sans fin .......................................................... 22

2.1.5 Modélisation de la roue creuse ........................................................................... 24

Chapitre 3 ................................................................................................................................. 27

LA CORRECTION DE LA DENTURE .............................................................................. 27

3.1 Définition de l’interférence ....................................................................................... 27

3.1.1 Interférence de taillage. ...................................................................................... 28

3.1.2 Inconvénients de l’interférence : ........................................................................ 28

3.2 Condition de non-interférence ................................................................................... 29

3.3 Déport de denture sans variation d’entraxe ............................................................... 30

3.3.1 Définitions .......................................................................................................... 30

3.3.2 Détermination graphique du déport de denture minimum ................................. 31

3.3.3 Limites du déport de denture sans variation d’entraxe ...................................... 31

3.3.4 Notion de déport ................................................................................................. 31

3.3.5 Influence du déport de denture ........................................................................... 32

3.3.6 Influence du déport sur la forme d'une denture (droite ou hélicoïdale) ............. 32

viii

3.3.7 Influence du déport sur un engrenage extérieur à denture droite à condition de

fonctionnement sans jeu ................................................................................................... 33

3.4 Les différents outils de taillage .................................................................................. 34

3.4.1 Taillage par outil crémaillère ............................................................................. 34

3.5 Conclusion ................................................................................................................. 35

Chapitre 4 ................................................................................................................................. 37

LES GAMMES D’USINAGE ET CALCUL DE LA CORRECTION DE LA DENTURE

DE LA ROUE CREUSE ...................................................................................................... 37

4.1 Introduction ............................................................................................................... 37

4.1.1 Les caractéristiques de la vis sans fin ................................................................. 37

4.2 Calcul de correction de déport de la roue creuse ....................................................... 39

4.3 Les Défauts de Fonctionnement : .............................................................................. 41

4.3.1 Défauts de lubrification ...................................................................................... 41

4.3.2 L’usure ............................................................................................................... 41

PROGRAMME CNC ........................................................................................................... 49

(A) Programme de perçage de Moyeu (Repère 2) ....................................................... 50

(B) Carte de réglage pour taillage de la roue creuse ................................................... 53

CONCLUSION .................................................................................................................... 55

REFERENCES ..................................................................................................................... 58

RÉSUME .................................................................................................................................. 59

ix

LISTE DES FIGURES Figure 1 - Engrenages d'une usine de concassage. ..................................................................... 9

Figure 2 - Mise en évidence du point de contact entre les dents .............................................. 10

Figure 3 - Tracé d'une dent par profil en développante de cercle (équation paramétrique) ..... 11

Figure 4 - Engrenage classique : la droite intérieure roule sans glisser ................................... 12

Figure 5 - Engrenage paradoxal : la tangente commune est extérieure aux deux cercles. ....... 12

Figure 6 - Denture droite et denture hélicoïdale : Les trois pignons ont le même module

apparent et les deux grandes roues ont le même nombre de dents. .......................................... 13

Figure 7 - Engrenages à chevrons en V d’André Citroën, ....................................................... 14

Figure 8 - Roue et vis sans fin. ................................................................................................. 15

Figure 9- Engrenage à roue crémaillère ................................................................................... 17

Figure 10 - Les axes des deux roues dentées sont parallèles. .................................................. 18

Figure 11 - Engrenages concourants ou coniques. ................................................................... 18

Figure 12 - Engrenages gauches. .............................................................................................. 19

Figure 13 - Roue et vis sans fin. [9] ........................................................................................ 21

Figure 14 - Les mouvements dans le système à roue et vis sans fin ....................................... 21

Figure 15 - Exemples de vis sans fin. ....................................................................................... 22

Figure 16 - Caractéristiques géométrique de la vis sans fin.[10] ............................................ 23

Figure 17 – Représentation de la roue et vis sans fin.[10] ....................................................... 23

Figure 18 – Position des filets. ................................................................................................. 25

Figure 19 – Profil de la roue creuse.[11] .................................................................................. 25

Figure 20 - Lieu de sommet « a » de la crémaillère de fonctionnement.[12] .......................... 27

Figure 21- Lieu de sommet « b » de la crémaillère de fonctionnement.[12] ........................... 28

Figure 22 - Détermination graphique de l’interférence de fonctionnement. ............................ 29

Figure 23 - Détermination analytique de l’interférence de fonctionnement.[12]..................... 29

Figure 24 - Déport de denture sans variation d’entraxe.[12] ................................................... 30

Figure 25 - La denture normale et la denture déportée.[12] ..................................................... 30

Figure 26 - Le déport de denture minimum.[12] ...................................................................... 31

Figure 27 – la géométrie de référence.[14] .............................................................................. 33

Figure 28 – Fonctionnement sans jeu.[14] ............................................................................... 33

Figure 29 – Taillage par outil crémaillère. [14] ....................................................................... 34

Figure 30 – La crémaillère utilisée.[14] ................................................................................... 35

x

Figure 31 – Le système écrou et vis sans après usure. ............................................................. 40

Figure 32-Usure des dentures après fonctionnement. .............................................................. 42

Figure 33-la vue éclaté de notre roue creuse à vis sans fin sous SOLIDconcept. .................... 42

xi

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 – Modules normalisés. ............................................................................................. 15

Tableau 2 – Nombre minimal de dents (pour éviter l’interférence) ......................................... 16

Tableau 3 – Désignation et symbole. ....................................................................................... 22

Tableau 4 – Principales caractéristiques des engrenages à roue et vis sans fin.[10] ................ 24

Tableau 5 - Caractéristiques de la roue. .................................................................................. 24

Tableau 6 – Les matériaux des Repères à usinés. .................................................................... 37

Tableau 7 – Les caractéristiques de la vis sans fin avant usure. .............................................. 38

Tableau 8 – Les caractéristiques de la vis sans fin après usure. ............................................... 38

Tableau 9 – Les caractéristiques de la roue creuse corrigée. ................................................... 40

xii

NOMENCLATURE

Zv Nombre de filets (entier positif sans unité).

βv Angle d’hélice (en degré)

mn Module réel (réel positif sans unité).

mz Module axial (réel positif sans unité).

Pn Pas réel (en mm).

Px Pas axial (en mm).

Pz Pas de l’hélice (en mm).

d Diamètre primitif (en mm).

da Diamètre extérieur (en mm).

df Diamètre intérieur (en mm).

L Longueur de la vis (en mm).

i Rapport de transmission (réel positif sans unité).

a Entraxe (en mm).

N Fréquence de rotation (en tr/mn).

V Vitesse linéaire (en mm/mn).

ω Vitesse angulaire (en rad/mn).

X Coefficient de déport (réel sans unité)

δ Déport de denture (en mm).

h Hauteur de la dent (en mm).

ha Hauteur de la saillie (en mm).

hf Profondeur du creux (en mm).

INTRODUCTION

INTRODUCTION

2

INTRODUCTION

1. Contexte et problématique de l’étude

Les engrenages sont largement utilisés dans l’industrie mécanique comme moyen de

transmission de puissance d’un arbre vers un autre. Ils sont obtenus par taillage sur des

machines-outils spéciales soit par reproduction soit par génération. La précision d’exécution

dépend essentiellement de la valeur et de la précision du rapport des trains d’engrenages

introduits dans la chaîne cinématique qui lie la rotation de la fraise et la rotation de la broche

porte-pièce.

Les engrenages sont utilisés comme moyen de transmission de puissance dans les boites de

vitesses et d’avances des machines où ils réalisent les vitesses, les couples et les sens de

rotation des éléments de machines. Ces transmissions peuvent être simples ou composées.

Ces engrenages doivent réaliser des rapports de transmission qui sont égaux au rapport des

nombres de dents des roues qui constituent la chaîne cinématique. Pour en arriver là il faut

calculer les nombres de dents des roues dentées qui doivent réaliser les différents rapports de

transmission. Le problème de détermination du nombre de dents pour une paire de roues

dentées qui doit réaliser un rapport de transmission donné a fait l’objet de plusieurs études.

Mais ces méthodes ne considèrent que le cas de la transmission simple. Maintenant, si la

transmission est composée et que l’on veuille garder l’entraxe invariable et éviter la correction

de denture, il faut envisager une autre méthode de calcul.


complexe Sider-Elhadjar exactement au niveau de l’ACO1 (Aciérie à oxygène N° 1, qui

produise les BIETTES en acier), où se trouve un réducteur de mouvement qui a chaque foie

des plusieurs pannes qui consiste à la défaillance de la roue creuse, avec un taux de fréquence

très élevé.

En premier lieu le Bureau technique de l’ACO1 a fait des demandes de travail (D.T)

au niveau des AMM (Ateliers maghrébin de mécanique) pour la confection de la roue creuse

défectueuse, mais malheureusement l’assemblage de cette roue creuse avec l’ancienne vis

sans fin ne fonctionne pas.

INTRODUCTION

3

Après ils ont proposé (Bureau technique de l‘ACO1) au AMM, une autre solution qui

consiste à confectionné la roue creuse et la vis sans fin ensemble.

Et comme la maintenance consiste toujours à recherché la solution la moins couteuse et

efficace.

On a proposé au AMM et ACO1 d’utilisé la technique de la correction de la denture de roue

creuse seulement, car cette solution est utilisé dans l’industrie moderne et elle est mois


Car l’apparition de l’option productique réponde aux aspirations des mécanicien avec en

Programme d’actualité à développer les capacités de l’élevé ingénieure par l’acquisition de

Nouvelles techniques lui permettant de résoudre les problèmes posés aux entreprises par de

nouvelles méthodes de conception et de réalisation des produits, ainsi que le réglage de la

production selon les fluctuations du marché en se basant sur l’analyse des problèmes posés.

La technologie de fabrication mécanique traite aussi des gammes d’usinage et des leurs

calculs à cette technologie une dimension scientifique.



Ce modeste mémoire est le fruit d’une étude approfondie basé sur le jumelage entre la théorie

et la pratique.

2. Organisation du mémoire

Ce mémoire est partagé en quatre chapitres suivant:

Chapitre 1 : GÉNÉRALITÉ SUR LES ENGRENAGES.

Il est dédié à une généralité sur les engrenages, qui est répartie en quatre volets comme suit:

Volet 1 : Est orienté vers une introduction sur les engrenages en générale.

Volet 2 : Méthode de génération des dents des engrenages.

Volet 3 : Est orienté vers les méthodes de taillage ou fabrication des pignons et des roues.

Volet 4 : Est destiné aux types d’engrenages.

INTRODUCTION

4

Chapitre 2 : SYSTÈME DE ROUE A VIS SANS FIN.

Il est dédié à l’étude du système de roue à vis sans fin, qui est répartie en trois volets comme

suit:

Volet 1 : Est orienté vers une généralité sur le système de roue et vis sans fin.

Volet 2 : Est destiné à méthode de la correction de la denture.

Volet 3 : En fin une conclusion.

Chapitre 3: LA CORRECTION DE LA DENTURE.

Il est dédié à la méthode de la correction de la denture de la roue creuse, qui est répartie en

cinq volets comme suit:

Volet 1 : Est orienté vers une définition de l’interférence.

Volet 2 : Est destiné la condition de non-interférence.

Volet 3 : Est orienté vers le principe de déport de denture sans variation d’entraxe.

Volet 4 : Est destiné aux différents outils de taillage.

Volet 3 : En fin une conclusion.

Chapitre 4: LES GAMMES D’USINAGES ET CALCUL DE LA CORRECTION DE LA

DENTURE DE LA ROUE CREUSE.

Il est orienté à la préparation des gammes d’usinage : de le moyeu, l’outil mouche et la roue

creuse, et calcul de la correction de la denture de la roue creuse, qui est répartie en trois

volets comme suit:

Volet 1 : Est orienté vers une introduction.

Volet 2 : Est destiné au calcul de correction de déport de la roue creuse.

Volet 3 : Est orienté aux défauts de Fonctionnement.

Volet spécial: Est destiné au PROGRAMME CNC.

En fin une conclusion suivit des références utilisées dans ce mémoire.

INTRODUCTION

5

(1)

(2)

Défaillance

De la roue creuse

AMM

(Usinage de la roue

creuse)

Assemblage R.C +

V.S ne fonctionne

pas

AMM

Usinage de vis

sans fin

Assemblage

Fonctionne

AMM

Usinage R.C

Avec correction

Assemblage

Fonctionne

Couteux

Moins

couteux

REDUCTEUR

(ACO1)

CHAPITRE 1

GÉNERALITÉS SUR LES ENGRENAGES

Chapitre 1 : Généralités sur les engrenages.

7

Chapitre 1

GÉNÉRALITÉS SUR LES ENGRENAGES

1.1 Introduction sur les engrenages

Un engrenage est un système mécanique composé de deux roues dentées ou plus engrenées

servant ;

soit à la transmission du mouvement de rotation entre-elle.

soit à la propulsion d'un fluide (on parle alors de pompe à engrenages).

Dans le cas de la transmission de mouvement, les deux roues dentées sont en contact l’une

avec l’autre et se transmettent de la puissance par obstacle. Un engrenage est composé

d’un pignon, c’est ainsi que l’on nomme la seule roue ou la roue la plus petite, et d’une roue,

d’une crémaillère, d’une couronne ou d'une vis. Quand plus de deux roues dentées sont

présentes, on parle de train d’engrenages. On a utilisé dans ce qui suit les références [1], [2],

[3], [4], [5], [6], [7], et [8].

https://fr.wikipedia.org/wiki/Roue_dent%C3%A9e

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pompe_%C3%A0_engrenages

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pignon_(m%C3%A9canique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cr%C3%A9maill%C3%A8re


8

1.1.1 Description

Le profil le plus répandu, en mécanique générale, est le profil en développante de

cercle utilisé le plus souvent en mécanique générale ; le profil en épicycloïde était utilisé le

plus souvent dans les mécanismes horlogers.

On distingue différents types de dentures :

les dentures droites ;

les dentures hélicoïdales ;

les dentures à chevrons (Citroën) ;

les engrenages à collets.

De même, il existe plusieurs types d’engrenages :

les engrenages à axes parallèles ;

à axes concourants ;

à axes non concourants - dont font partie les engrenages à roue et vis sans fin et les

engrenages à pignon et crémaillère.

Le plus vieux mécanisme à engrenage connu est la machine d'Anticythère.

En horlogerie, ne pas confondre avec mobile, assemblage d'une roue montée sur son pignon.

1.1.2 Généralités

L'engrenage est l'une des huit machines simples. Les engrenages sont utilisés dans toutes les

branches de la mécanique pour transmettre des mouvements, de l’horlogerie jusqu’aux

réducteurs de l’industrie lourde. La transmission se fait avec un très bon rendement

énergétique étant donné qu'il est généralement supérieur à 95 % dans des conditions correctes

de montage et de lubrification en service.

https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9veloppante_du_cercle


https://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9lice

https://fr.wikipedia.org/wiki/Citro%C3%ABn

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vis_sans_fin

https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_d%27Anticyth%C3%A8re

https://fr.wikipedia.org/wiki/Horlogerie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Roue


https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_simple

https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9canique_(science)


9

Figure 1 - Engrenages d'une usine de concassage.

Le rapport de vitesses angulaires obtenu entre l’entrée et la sortie, également connu sous les

dénominations de « rapport d'engrenage » et « rapport de transmission », ne dépend que des

nombres de dents des roues en contact. Il est également égal au rapport des rayons, et, a

fortiori, des diamètres des roues (au signe près).

Pour des transmissions à grand entraxe, en regard de la dimension des pièces, on préférera

une chaîne, une courroie ou une cascade d’engrenages.

1.1.3 Vocabulaire

Les termes suivant sont employés dans la suite de l’article :

Denture : partie dentée d’une pièce mécanique.

Profil : il s'agit de la forme, dans une section droite, du flanc d’une dent.

Module : paramètre dimensionnel générateur relatif à la périodicité des dents donc

à leur taille.

Engrenage : ensemble de deux ou plusieurs pièces mécaniques comportant des

dentures et destinées à engrener ensemble.

Engrenage à axes parallèles : engrenages dont les axes sont parallèles.

Engrenage concourant : engrenages dont les axes ont un point d’intersection.

Engrenage gauche : engrenage dont les axes ne sont ni parallèles, ni concourants

à la rotation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_angulaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Transmission_(m%C3%A9canique)#Rapport_d.27une_transmission_de_mouvement_de_rotation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cha%C3%AEne_(m%C3%A9canique)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Courroie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Notion_de_module

https://fr.wikipedia.org/wiki/Axe_(m%C3%A9canique)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rock_crusher_gears.jpg?uselang=fr


10

Rapport de transmission : rapport de la vitesse angulaire de sortie sur la vitesse

d’entrée, soit aussi nombre de dents de l’entrée - dit menant - sur le nombre de

dents de la sortie - dit mener - de l’engrenage. Si R est supérieur à 1 on parle de

multiplicateur, si R est inférieur à 1 on parle de réducteur.

1.1.4 Les dents des engrenages

Il existe plusieurs types de dentures, aux propriétés particulières. La quasi-totalité des formes

sont dites conjuguées : pendant la rotation, les dents restent en contact dans un plan sagittal, et

quand le lieu géométrique de ce point de contact est une droite, les profils des dents sont des

développantes de cercle. Une exception notable est l’engrenage « Novikov », dit aussi

quelquefois de « Fisher », dans lequel le contact entre deux dents se fait pendant un temps

« ponctuel » tout le long du profil.

Figure 2 - Mise en évidence du point de contact entre les dents

1.1.5 Profil en développante de cercle

C’est le profil presque universellement utilisé pour la transmission de puissance.

La développante du cercle est la trajectoire d’un point d’une droite qui roule sans glisser sur

un cercle. Ce cercle est appelé « cercle de base », de diamètre. (db = d primitif*cos(α)) La zone

d’existence de la développante se situe entre le cercle de base et l’infini. Il n’existe pas de

développante à l’intérieur du cercle de base. Il ne faut donc pas chercher à faire fonctionner

un engrenage à l’intérieur des cercles de base des dentures qui le constituent.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Transmission_(m%C3%A9canique)#Rapport_.28aussi_appel.C3.A9_raison.29_d.27une_transmission_de_mouvement_de_rotation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fraction_(math%C3%A9matiques)


https://fr.wikipedia.org/wiki/Droite_(math%C3%A9matiques)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cercle

https://fr.wikipedia.org/wiki/Infini

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Involute_wheel.gif?uselang=fr


11

Si on considère deux cercles de base associés à deux roues d’un même engrenage, il est

possible de faire rouler sans glisser une droite simultanément sur les deux cercles. De ce fait

la vitesse circonférentielle des points des cercles est la même que ceux de la droite. Un point

de la droite (point d’engrènement) va générer, sur les deux pignons, le flanc de dent.

Figure 3 - Tracé d'une dent par profil en développante de cercle (équation paramétrique)

1.1.6 Engrenage classique

Si la droite passe entre les centres des cercles, on obtient l’engrenage classique. Les

roues tournent alors en sens contraire et le rapport de transmission dépend des diamètres.

Lorsqu’elle est extérieure, l’engrenage est dit paradoxal et les roues tournent dans le même

sens.

Dans le cas de l’engrenage classique, et plus particulièrement des engrenages standards, les

cercles de base sont rapprochés de telle sorte que la droite intérieure forme un angle de

pression α avec la perpendiculaire à la droite qui passe par les axes. Selon le standard, α

vaut 20 ° en Europe, 25 ° aux US et 14,5 ° pour les anciens engrenages.

Les dents sont limitées à une zone autour du point I, dit « point d’engrènement », où les

vitesses de glissement des dents sont infimes, ce qui contribue à un rendement optimal de

l’engrenage. On obtient les deux flancs de dent en considérant les deux tangentes intérieures.

La force exercée d’une dent sur l’autre se décompose en deux : une tangentielle (utile) qui

transmet le couple, et une radiale (parasite) qui tend à éloigner les roues. Un angle de pression

petit à l’avantage de limiter cette force de répulsion parasite, mais donne une forme de dent

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse

https://fr.wikipedia.org/wiki/Rapport

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Engrenage_paradoxal&action=edit&redlink=1

https://fr.wikipedia.org/wiki/Rendement

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gear_tooth_drawing.png?uselang=fr


12

fragile. À l’opposé, un angle de pression élevé donne des dents trapues donc plus résistantes,

mais génère beaucoup de forces sur les axes.

Figure 4 - Engrenage classique : la droite intérieure roule sans glisser

Simultanément sur les deux cercles de base.

1.1.7 Engrenage paradoxal

L’engrenage paradoxal : est un engrenage à deux roues tournant dans le même sens1 ; il est

utilisé dans certains différentiels (comme le différentiel Mercier, ingénieur chez Renault).

Les vitesses importantes de glissement relatif sur les dents permettent un « blocage » partiel

du différentiel lorsque les roues du véhicule ne disposent pas de la même adhérence au sol. Il

ne s’agit pas de blocage à proprement parler puisque la résistance au mouvement n’est pas

obtenue par obstacle, mais par frottement. Pour assurer le relais de la prise des dents, il est

souvent nécessaire de disposer les dents dans des plans radiaux différents, ou avoir recours à

une dent en hélice (solution continue).

Figure 5 - Engrenage paradoxal : la tangente commune est extérieure aux deux cercles.

Les deux roues tournent dans le même sens.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Engrenage#cite_note-1

https://fr.wikipedia.org/wiki/Diff%C3%A9rentiel

https://fr.wikipedia.org/wiki/Frottement


https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Engrenage_interieur.svg?uselang=fr

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Engrenage_paradoxal.svg?uselang=fr


13

1.2 Génération des dents

1.2.1 Denture droite

La génératrice de forme des dents est une droite parallèle à l’axe de rotation. C’est le type de

denture le plus courant. Il est utilisé dans toutes les applications de mécanique générale. En

effet, il s'agit du système qui permet de transmettre le maximum d’effort. Néanmoins, son

principal défaut est d’être bruyant.

Figure 6 - Denture droite et denture hélicoïdale : Les trois pignons ont le même module apparent et les deux

grandes roues ont le même nombre de dents.

1.2.2 Denture hélicoïdale

La génératrice de forme des dents est une ligne hélicoïdale de même axe que l’axe de

rotation. Ce type de denture présente l’avantage d’être plus silencieux que la denture droite,

en créant moins de vibrations. Les dentures hélicoïdales permettent également d’augmenter la

conduite de la transmission, en faisant en sorte que le nombre de dents simultanément en

contact devienne constant, ce qui permet de transmettre des efforts plus importants et surtout

d’atténuer les vibrations et les bruits.

En contrepartie ce type de denture engendre un effort axial dont l’intensité dépend de l’angle

d’inclinaison de denture. Les roulements ou les paliers doivent être dimensionnés pour

reprendre cet effort. Pour les engrenages à axes parallèles, les hélices sont obligatoirement de

sens contraires pour que les dentures puissent engrener, sauf dans le cas très particulier de

l’engrenage paradoxal.


https://fr.wikipedia.org/wiki/Effort_axial

https://fr.wikipedia.org/wiki/Roulement_m%C3%A9canique


14

1.2.3 Engrenages en chevrons

Une denture en chevrons, ou denture « Citroën », est composée de deux dentures

hélicoïdales de dimensions identiques, mais d'hélices en sens contraires de manière à annuler

l’effort axial sur l'ensemble. Bien que séduisant du point de vue théorique, ce type de denture

est, en pratique, compliqué à réaliser lorsque le profil n'est pas dégageant à l'intersection des

deux hélices ; il est de ce fait cher à réaliser. Certains constructeurs usinent une rainure

centrale pour permettre de dégager facilement les outils de taillage à l'intersection des deux

hélices ; la rainure facilite également l'évacuation du lubrifiant, permettant ainsi de diminuer

la température de fonctionnement. Les dentures en chevrons ne sont utilisées que dans

l’industrie lourde. Dans ce cas, il s’agit souvent de deux engrenages à hélices contraires

associés et plus rarement de pignons monoblocs.

Figure 7 - Engrenages à chevrons en V d’André Citroën,

devenus emblème et logo des automobiles Citroën.

1.2.4 Engrenage à vis

Un engrenage à vis est un engrenage gauche constitué d’une vis sans fin et d’une roue à vis

conjuguée, appelé « roue et vis sans fin ». Le profil de la vis est en général trapézoïdal.

Dans de nombreux cas, ce dispositif est « irréversible », ce qui signifie que si la vis peut

entraîner la roue, la roue ne peut pas, en raison des frottements et de l'angle de l'hélice de la

vis, entraîner celle-ci. Cet aspect est intéressant notamment pour la commande d’un treuil qui

ne peut pas se dérouler tout seul. Son rôle de réducteur de vitesse est aussi très intéressant,

car il permet un rapport de rotation très élevé avec seulement deux éléments, et ce dans un

espace réduit et avec un renvoi d'angle à 90 ° au prix d'un rendement nettement inférieur à

celui d'un engrenage conique. C'est d'ailleurs ce mauvais rendement qui lui permet d'assurer

dans certaines conditions l'irréversibilité.


https://fr.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9_Citro%C3%ABn


https://fr.wikipedia.org/wiki/Vis_sans_fin

https://fr.wikipedia.org/wiki/Treuil

https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9ducteur_de_vitesse

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Engrenages_-_85.488_-.jpg?uselang=fr


15

Figure 8 - Roue et vis sans fin.

1.3 Taillage ou fabrication des pignons et des roues

Pour les pièces métalliques, les dentures sont réalisées, principalement, par enlèvement de

matière (usinage). Il s’agit le plus souvent d’un engrènement simulé entre un outil (pignon,

crémaillère, ou fraise) et la roue à tailler. De ce fait, le module de denture est imposé par

l’outillage. Le mouvement d'engrènement contribue dans tous les cas au mouvement d'avance

dans l'opération d'usinage. Le mouvement de coupe dépend du procédé.

Pour les pièces en matière plastique, les pièces unitaires sont généralement taillées, mais pour

les fabrications en série, elles sont généralement moulées.

Les modules sont normalisés. Il y a les valeurs principales, les valeurs secondaires (entre

parenthèses) et les valeurs admises à titre exceptionnel (entre parenthèses et en italique) :

Tableau 1 – Modules normalisés.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Notion_de_module


16

1.3.1 Conditions d’engrènement

Il n’est pas possible de réaliser n’importe quel engrenage. Les bonnes conditions

d’engrènement limitent le choix du nombre de dents de chaque pignon. Les critères à

considérer sont :

1.3.2 Interférence entre les dents

Le nombre minimal de dents est donné dans le tableau ci-dessous, pour éviter toute

interférence.

Tableau 2 – Nombre minimal de dents (pour éviter l’interférence)

Za 13 14 15 16 17

Zb 13 - 16 13 - 26 13 - 45 13 - 101 14 à ∞

1.3.3 Répartition des usures

Les nombres de dents doivent être si possible choisis premiers entre eux, ce qui permet

à chaque dent d’une roue de rencontrer toutes les dents de l’autre.

1.3.4 Rapport de conduite :

Il faut optimiser le nombre de dents en prise pour mieux répartir les charges, et ainsi à

la fois diminuer les effets de fatigue sur les dents, et réduire le bruit. On a alors souvent

recours aux engrenages hélicoïdaux.

1.3.5 Déport de denture et modification d’entraxe :

Un couple de pignons donnés peut fonctionner dès lors que les dentures sont

suffisamment imbriquées. Même s’il y a du jeu, l’entraxe étant alors plus grand. Dans ce cas,

il est possible d’annuler le jeu en gonflant les dents d’un ou des deux pignons (ce qui revient à

réduire la saillie au profit de la dent). Le rapport de transmission et les diamètres primitifs

sont inchangés.

La plupart des engrenages standards sont sans déport de denture (la dent étant alors aussi

grosse que la saillie), mais dans des cas très pointus (boîte de vitesses) cela est pratiqué pour

deux raisons principalement. La première est qu'il n’existe pas de couple (Z1, Z2) permettant

d’assurer à la fois le rapport (Z1/Z2) et l’entraxe (Z1+Z2), il faut donc faire varier

(modification géométrique artificielle) sa valeur en déportant au moins une denture. La

https://fr.wikipedia.org/wiki/Nombres_premiers_entre_eux


17

seconde est que les dents du petit pignon, plus souvent sollicitées, sont grossies, et celles du

grand pignon réduites, afin de leur conférer une même durée de vie (notions de résistance de

la dent, et de fatigue). Le déport de denture permet de même d'améliorer le glissement entre

les dents.

En règle générale, s’il y a déport de denture, il n’est pas toujours possible de ne changer qu’un

seul pignon dans un engrenage.

1.4 Types d’engrenages

1.4.1 Engrenage à roue crémaillère :

Le système de pignon-crémaillère est principalement utilisé pour transformer un

mouvement rotatif en mouvement de translation ou le contraire. Il est constitué d’une roue

dentée (Pignon) et d’une barre elle aussi dentée (Crémaillère). La roue dentée, en tournant,

entraine les dents de la barre qui se déplace, alors, en translation. Ce mécanisme est

couramment utilisé dans les systèmes de direction d'automobiles.

Figure 9- Engrenage à roue crémaillère

1.4.2 Engrenage parallèles ou cylindriques

La figure ci-dessous montre les axes parallèles des deux roues dentées.


https://fr.wikipedia.org/wiki/Cr%C3%A9maill%C3%A8re

https://fr.wikipedia.org/wiki/Direction_(automobile)


18

Figure 10 - Les axes des deux roues dentées sont parallèles.

1.4.3 Engrenages concourants ou coniques :

Les axes des deux roues dentées sont concourants. Les sommets des cônes primitifs

(ou cônes tangents aux roues de frictions de mêmes dimensions) doivent être confondus.

Ces engrenages sont généralement utilisés afin d'avoir un angle entre l'entrée et la sortie du

système de pignon. Ce système est utilisé dans les différentiels automobiles afin d'avoir un

angle droit entre l'entrée et la sortie de la transmission (en plus de la fonction différentiel).

Figure 11 - Engrenages concourants ou coniques.


19

1.4.4 Engrenages gauches

Les axes des deux roues dentées ne sont pas dans le même plan. C'est notamment le

cas des engrenages gauches hélicoïdaux, des engrenages hypoïdes (à ne pas confondre avec

les engrenages coniques) ou encore la roue et vis avec engrenage restreint.

Figure 12 - Engrenages gauches.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Engrenage_hypo%C3%AFde

https://fr.wikipedia.org/wiki/Couple_conique

CHAPITRE 2

SYSTÈME DE ROUE A VIS SANS FIN

Chapitre 2 : Système de roue à vis sans fin.

21

Chapitre 2

SYSTÈME DE ROUE A VIS SANS FIN

2.1 Généralité sur le système de roue et vis sans fin

Une roue creuse est une roue cylindrique légèrement creusée, ce qui accroît la surface de

contact entre les dents et permet d'augmenter les efforts transmissibles. Même principe avec la

vis globique (assemblage plus difficile).

Figure 13 - Roue et vis sans fin. [9]

2.1.1 Rapport de transmission

Figure 14 - Les mouvements dans le système à roue et vis sans fin


22

2.1.2 Vitesse de rotation

N = VITESSE DE ROTATION

Z = NOMBRE DE DENT POUR LA ROUE

ET NOMBRE DE FILETS POUR LA VIS.

2.1.3 Exemples de vis sans fin

(le nombre de filets n’a à priori pas de limite)

Figure 15 - Exemples de vis sans fin.

2.1.4 Caractéristiques de la roue et vis sans fin

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).

Tableau 3 – Désignation et symbole.


23

Figure 16 - Caractéristiques géométrique de la vis sans fin.[10]

Figure 17 – Représentation de la roue et vis sans fin.[10]


24

Tableau 4 – Principales caractéristiques des engrenages à roue et vis sans fin.[10]

Tableau 5 - Caractéristiques de la roue.

2.1.5 Modélisation de la roue creuse

Elle consiste à déterminer le profil d’une dent dans un plan quelconque normal à l’axe

de la roue, le profil dans le plan médian étant connu.


25

Figure 18 – Position des filets.

Le profil de la roue creuse est constitué de deux parties:

la partie active (involuté modifiée);

le raccord (trochoïde modifiée).

Figure 19 – Profil de la roue creuse.[11]

CHAPITRE 3

LA CORRECTION DE LA DENTURE

Chapitre 3 : La correction de la denture.

27

Chapitre 3

LA CORRECTION DE LA DENTURE

3.1 Définition de l’interférence

Lorsqu’un pignon de faible nombre de dents (donc de creux de denture étroit) engrène avec

une roue de grand nombre de dents (donc de sommet de dent large) le fonctionnement peut se

révéler impossible si le sommet des dents de la roue ne peut se déplacer dans le creux de

denture du pignon. Dans ce cas on dit qu’il y a interférence de fonctionnement ou

interférence d’engrènement.

Figure 20 - Lieu de sommet « a » de la crémaillère de fonctionnement.[12]


28

3.1.1 Interférence de taillage.

Lorsqu’un pignon de faible nombre de dents est taillé avec un outil crémaillère, il peut arriver

que lors de l’usinage, le profil de denture du pignon soit tronqué au pied de la dent et présente

un point anguleux. Dans ce cas on dit qu’il y a interférence de taillage.

D’une manière générale : Interférence de taillage > Interférence de fonctionnement.

Figure 21- Lieu de sommet « b » de la crémaillère de fonctionnement.[12]

D’une manière générale : Interférence de taillage > Interférence de fonctionnement.

3.1.2 Inconvénients de l’interférence :

3.1.2.1 Interférence de taillage :

affaiblissement de la dent à la base et concentration de contraintes diminuent la résistance de

la dent.

3.1.2.2 Interférence de fonctionnement :

Génère usure, vibrations, rendement faible, et souvent impossibilité de fonctionnement

(blocage). Elle doit être évitée.


29

3.2 Condition de non-interférence

Figure 22 - Détermination graphique de l’interférence de fonctionnement.

Figure 23 - Détermination analytique de l’interférence de fonctionnement.[12]

Comment supprimer l’interférence ?

augmenter l’angle de pression : peu utilisé car cela nécessite un outillage spécial pour le

taillage des dents et aussi car on diminue le rapport de conduite C .

réduire la hauteur de saillie : peu utilisé car on diminue également rapport de

conduite C .

Par déport de denture (avec ou sans variation d’entraxe) : c’est la méthode

couramment utilisée pour résoudre les problèmes d’interférence.


30

3.3 Déport de denture sans variation d’entraxe

3.3.1 Définitions

Figure 24 - Déport de denture sans variation d’entraxe.[12]

On définit le déport de denture : (m : module ; x : coefficient de déport).

Figure 25 - La denture normale et la denture déportée.[12]

Les diamètres de tête et de pied ont changé.

Pignon ha1 = ha + = m + hf1 = hf - = 1,25.m -

Roue h’a1 = ha - = m - h’f1 = hf + = 1,25.m +

Si x > 0, la denture est déportée positivement la crémaillère s’éloigne du pignon.

Si x < 0, la denture est déportée négativement la crémaillère se rapproche du pignon.

Si x1 + x2 = 0, le déport de denture est réalisé sans variation d’entraxe.


31

3.3.2 Détermination graphique du déport de denture minimum

Figure 26 - Le déport de denture minimum.[12]

Pour supprimer cette interférence il faut donc ramener le point A à l’intérieur du segment T1T2 :

min i AT1O1O2

3.3.3 Limites du déport de denture sans variation d’entraxe

La crémaillère de taillage s’enfonçant moins dans le pignon, elle devra s’enfoncer plus sur la

roue. L’opération est possible tant que l’on ne reporte pas l’interférence sur la roue, Pour

éviter de reporter l’interférence sur la roue, on devra respecter la condition suivante :

Z1 Z2 34 (Pour =20°).

Dans le cas où Z1+Z2 34 ; il faudra envisager un déport de denture avec variation

d’entraxe.

3.3.4 Notion de déport

Dans certains cas, on décale (en s'avançant ou en reculant) la ligne de référence de

l'outil crémaillère par rapport à la ligne primitive, tangente au cercle primitif de référence. On

obtient alors un pignon corrigé avec déport de denture. On appelle (cf. figure page

précédente) :

δ = = déport de denture (en mm) X = coefficient de déport (réel sans unité)


32

La valeur de ce coefficient de déport va impliquer de nombreuses conséquences sur la forme

de la dent et le fonctionnement de l’engrenage.

3.3.5 Influence du déport de denture

Dans le paragraphe précédent ont été introduites les proportions normales de denture,

générées notamment par l'utilisation d'un outil-crémaillère, ainsi que les modules normalisés.

Mais ces proportions ne permettent pas toujours d'obtenir un fonctionnement correct pour un

engrenage simple constitué de deux roues (indicées 1 et 2 par la suite).

C'est pourquoi on fait alors appel aux corrections de denture ou déports (repérés dd1 et

dd2) lors de l'usinage des deux roues, des modifications qui restent purement géométriques

et qui ne nécessitent pas l'utilisation d'un outillage spécialisé (aucune augmentation du coût

de fabrication). Nous allons observer par la suite l'influence du déport sur une roue droite

seule (à denture droite ou hélicoïdale : même principe) puis sur un engrenage constitué de

deux roues avec déports respectifs.

3.3.6 Influence du déport sur la forme d'une denture (droite ou

hélicoïdale)

On ne considère généralement pas le coefficient de déport X1 sur une roue 1

indépendamment de son association avec X2 sur une roue 2, par l'intermédiaire d'un

engrènement.

Observons néanmoins l'influence de la variation de x sur la forme d'une dent, pour en déduire

Quelques règles de taillage à respecter.

La figure ci-après permet de visualiser l'influence de X sur la forme de la dent et sa position

relative par rapport à la géométrie de référence (soit X = 0, le cercle de base Cb et le cercle

primitif d'engrènement Co).


33

Figure 27 – la géométrie de référence.[14]

Si X > 0 : l'épaisseur au pied de la dent sb augmente (plus de rigidité, la dent résiste

mieux aux efforts tangentiels) mais la dent devient aussi plus pointue (attention au

risque de tête tronquée- on ne respecte plus alors la norme de hauteur :

h = 2,25.m0 ainsi que l'épaisseur curviligne minimale de tête Sa > 0,2.m0) ;

Si X < 0 : la dent se creuse progressivement au niveau de son pied (risque de

fragilisation si x est trop important) au contraire de l'épaisseur de tête qui augmente.

3.3.7 Influence du déport sur un engrenage extérieur à denture droite à

condition de fonctionnement sans jeu

Pour que deux roues dentées 1 et 2 engrènent correctement, il convient de vérifier un

certain nombre de paramètres (comme tout d'abord l'égalité des modules m1 = m2), mais

également une condition de fonctionnement sans jeu angulaire, pour éviter notamment les

vibrations.

Figure 28 – Fonctionnement sans jeu.[14]


34

La condition de fonctionnement sans jeu angulaire associée au roulement sans

glissement au point I se traduit par :

3.4 Les différents outils de taillage

On peut distinguer trois types d ‘outils de taillage :

l’outil crémaillère ;

l’outil pignon, utilisé notamment pour l’usinage de dentures intérieures ;

l’outil fraise mère, utilisé notamment pour l’usinage des dentures hélicoïdales.

La notion de déport est ici introduite grâce au cas du taillage par l’outil crémaillère.

3.4.1 Taillage par outil crémaillère

Pour obtenir un profil en développante de cercle, il faut générer un mouvement équivalent à

Du roulement sans glissement, entre la crémaillère et le pignon. Pour cela, on peut par

exemple générer un mouvement de rotation pour la pièce à usiner, et de translation pour la

crémaillère.[12], [13].

Figure 29 – Taillage par outil crémaillère. [14]

S1 + S2 = pas de fonctionnement = P =


35

De façon plus fréquente, les deux mouvements (translation et rotation) sont effectués

par le pignon à usiner. Au cours de ce mouvement, l’enveloppe des flancs de crémaillère est

une développante de cercle.

La crémaillère utilisée est une crémaillère normalisée. Sa forme est définie en

particulier par sa ligne de référence (LR). Pour tailler un engrenage sans déport de denture,

cette ligne est placée tangente au cercle primitif du pignon à tailler (cercle défini par

r0=1/2.mo.Z).

Figure 30 – La crémaillère utilisée.[14]

3.5 Conclusion

La détermination des coefficients de déport dans un engrenage se fera souvent en recherchant

un compromis parmi tous les critères d'optimisation suivants :

éviter les interférences de taillage (si Z est faible) ;

rechercher un fonctionnement sans jeu (obligatoire !) ;

obtenir un rapport de conduite satisfaisant (très conseillé) ;

s'adapter à un entraxe de fonctionnement (imposé entre arbres, dans une BDV) ;

équilibrer les glissements spécifiques (critère d'usure) ;

équilibrer la résistance à la flexion en pied de dent (étude dynamique).

CHAPITRE 4

LES GAMMES D’USINAGE ET CALCUL DE LA

CORRECTION DE LA DENTURE DE LA ROUE CREUSE

Chapitre 4 : Les gammes d’usinage et calcul de la correction de la denture de la roue creuse.

37

Chapitre 4

LES GAMMES D’USINAGE ET CALCUL DE LA CORRECTION

DE LA DENTURE DE LA ROUE CREUSE

4.1 Introduction

Pour résoudre la problématique posée dans l’introduction de ce mémoire, qui consiste

à un outil mouche (Repère 1) pour usiner la roue creuse (Repère 3), et aussi on va usiner le

Moyeu (Repère 2), Voir tableau ci-dessous.

Tableau 6 – Les matériaux des Repères à usinés.

Pièce à usiné Repère Matière Quantité

Outil mouche (1) Acier rapide 01

Moyeu (2) 42CD4 01

Roue creuse (3) UA10N 01

UA10N : Cuivre à l’aluminium ou cupro-alu. Excellente résistance à l’eau de mer et aux

solutions acides. Très bonne tenue à l’usure. Utilisé dans les industries chimiques,

alimentaire, construction navale, réalisation de segments, glissières, anneaux d’usure, vis sans

fin, engrenages, cage de roulements, [15].

4.1.1 Les caractéristiques de la vis sans fin

Les caractéristiques de la vis sans fin donné par le constructeur (suivant plan) sont données

dans le tableau suivant :


38

Tableau 7 – Les caractéristiques de la vis sans fin avant usure.

NOMBRE DE FILETS z 1 Ne change pas

MODULE m 13.5 Ne change pas

PAS P 42.4115 Change

ANGLE D’HELICE 7°15’28ˮ Change

DIAMETRE PRIMITIF dp 106 Change

DIAMETRE

EXTERIEUR De 133 h8

Change

DIAMETRE DE FOND df 79 Change

ANGLE DE PRESSION 20° Ne change pas

SENS Gauche Ne change pas

ENTRAXE a 355.25 Change

Les caractéristiques de la vis sans fin après usure et contrôle dimensionnel sont données

dans le tableau suivant :

Tableau 8 – Les caractéristiques de la vis sans fin après usure.

NOMBRE DE FILETS z 1

MODULE m 13.5

PAS P 42.39

ANGLE D’HELICE 7°28’01ˮ

DIAMETRE PRIMITIF dp 103

DIAMETRE EXTERIEUR De 130

DIAMETRE DE FOND df 76

ANGLE DE PRESSION 20°

SENS Gauche

ENTRAXE a 355


39

4.2 Calcul de correction de déport de la roue creuse

Dans ce qui va suivre nous allons calculer le déport de la roue creuse et leur coefficient

comme suit :

On a d’abord le diamètre primitif de la roue creuse Dp donné par la formule suivante:

…………………………………………..(1)

A.N:

Avec:

m : module de la roue creuse.

z : nombre de dent de la roue creuse.

: Angle d’hélice. On a : ° ’ ˮ

Donc le déport est calculé par la formule suivante :

δ ………………………………….;.………..(2)

A.N: –

En fin le coefficient de déport x est donné par l’équation suivante:

δ

……………………………………………….(3)

A.N:


40

Tableau 9 – Les caractéristiques de la roue creuse corrigée.

NOMBRE DE DENTS z 45

MODULE m 13.5

PAS P 42.39

ANGLE D’HELICE 7°28’01ˮ

DIAMETRE PRIMITIF dp 607.5

DIAMETRE EXTERIEUR De 573.75

ANGLE DE PRESSION 20°

SENS Gauche

ENTRAXE a 355

Figure 31 – Le système écrou et vis sans après usure.


41

4.3 Les Défauts de Fonctionnement :

4.3.1 Défauts de lubrification

La lubrification est l’un des problèmes le plus important et le plus délicats qui puissent

se poser pour le bon fonctionnement des engrenages. La lubrification à un triple but :

1° Éviter le contact métal sur métal qui pourrait provoquer, au bout d’un temps très court, une

sorte de soudage des dentures conjuguées. Nous savons en effet que les conditions de

glissement et de pression superficielle sont souvent très sévères dans les engrenages. Il est

donc nécessaire d’interposer un film d’huile résistant entre les dentures conjuguées. Il ne faut

pas perdre de vue que le soudage peut se produire à des températures bien au dessous du point

de fusion du métal si la pression de contact est élevée.

2° la lubrification s’impose également pour la question du rendement de l’engrenage. Un

frottement métal sur métal entraînerait un coefficient de frottement beaucoup plus élevé.

3° Une autre fonction importante du lubrifiant consiste à absorbée la chaleur dégagée durant

l’engrènement (la perte de rendement est en effet matérialisée par un dégagement de chaleur).

Un volume d’huile souvent important est nécessaire pour éviter un échauffement anormal de

l’engrenage.

La lubrification est une source des différentes détériorations superficielles des dentures.

4.3.2 L’usure

L’usure est un ensemble complexe de phénomènes difficiles à interpréter, amenant une

Émission de débris avec perte de masse, de cote, de forme, et s’accompagnant de

transformations Physiques et chimiques des surfaces. C’est un phénomène local caractérisé

par un enlèvement de matière dû au glissement de deux surfaces l’une sur l’autre.


42

Figure 32-Usure des dentures après fonctionnement.

Les gammes d’usinage des trois repères à usinés seront détaillés dans ce qui suit avec

les phases nécessaires, les opérations d’usinages, les régimes de coupe (les vitesses linéaires

de coupe, Fréquence de rotation, avances, profondeurs des passes), les accessoires de

montage, les instruments de contrôle, les outils de coupes, et les temps estimé pour la

réalisation de chaque phase (Voir figure suivante de l’assemblage) :

Figure 33-la vue éclaté de notre roue creuse à vis sans fin sous SOLIDconcept.


Page 43

L’OUTIL MOUCHE (Repère 1)

N˚

PHA

SE

DETAIS DES Opération Groupe

machine

Code

outil

Instrume

nt de

contrôle

Accessoire

De montage

Condition de

coupe Temps

estimé Vc n a

10

20

30

40

Affûtage

Affuter le grain suivant croquis

Contrôle

TTH

Trempe a cœur HRC

Contrôle

AFFUTEU

SE

FOUR

MEULE

PC

ETAU

2H

12H


Page 44

Confection d’un moyeu (Repère2)

N˚

PHASE DETAIS DES Opération

Groupe

machine

Code

outil

Instrument

de contrôle

Accessoire

De montage

Condition de coupe Condit

ion de

coupe Vc n a

10

20

30

40

50

DEBITAGE

Débiter une ébauche

Ø500 x L = 520 mm

Contrôle

TOURNAGE

Dresser la 1ére face

(blanchissement)

Chariotage :

Ø480.5 x L =273

Ø393 x L =218

Ø316 x L =163

Ø220.5 x L =10

Percer et aléser au Ø179.5 (de

part en part).

Aléser au Ø208.5 x L =337

Réaliser la surface conique

avec un cassage

d’angles vifs.

Tourner la pièce et dresser la face

mise en longueur =504.

Charioter au Ø370 x L =231

Charioter au Ø350 x L =186

Charioter au Ø270.5 x L =135

Réaliser la surface conique

avec un cassage

d’angles vifs.

Contrôle

EBS360

1M65B

SXB

SCIE

alternative

à dresser

à charioter

Foret Ø40

à aléser

à charioter

Règle

PC

JP

Alésomet

tre

PC

Mandrin

Etau

11

0

11

0

11

0

11

0

40

50

11

0

11

0

75

90

110

160

70

78

75

90

110

0.3

0.3

0.3

0.3

0.2

0.4

0.3

0.3

0.3

2 h

40 h


Page 45

60

70

80

90

100

110

FRAISAGE CNC

Percer 12 trous équidistants

Ø16H8 sur l’entraxe Ø424

Percer 02 trous Ø8.5

entraxe= Ø320.


entraxe= Ø240.


entraxe= Ø240.

(selon programme ci-joint)

Contrôle

MORTAISAGE

Réaliser 02 rainures de clavette

opposées B= 35 Js9

Contrôle

AJUSTAGE

Exécuter le taraudage des trous

M10 et M12

Contrôle

RECTIFICATION

Rectifier l’alésage au Ø180 H7

x L=167

Rectifier Ø480 g6 –



SK700

SAX

alésoir

Ø16H8

Foret

Ø8.5

Foret

Ø10.25

à

mortaiser

taraud

M10

M12

Meule

PC

PALMER

Mandrin

Mandrin

110

4 h

5 h

2 h

2 h

30’


Page 46

120

Contrôle


Page 47

Roue creuse (Repère 3) N˚

PHASE DETAIS DES Opération

Groupe

machine

Code

Outil

Instrument de

contrôle

Accessoire

De montage

Condition de coupe Temps

estimé Vc n a

10

20

30

40

50

60

70

80

90

TOURNAGE

Monter sur machine une ébauche Ø790/Ø300

x L = 500 mm

Tronçonner une ébauche L=105

Dresser la 1ére face (blanchissement)

Charioter au Ø656

Aléser au Ø371 de part en part

Charioter au Ø480H7

x L= 55

tourner la pièce

dresser la face mise en L=90

Contrôle

FRAISAGE CNC

Percer 12 trous équidistants Ø16H8 sur

l’entraxe Ø424

Contrôle

AJUSTAGE

Assembler les repères 1, 2, 4,5 et 6

Contrôle

TOURNAGE CNC

Réaliser le Ø652 avec le rayon r=38,

flèche=8.75

Contrôle

TAILLAGE

Réaliser le taillage de la denture extérieur

selon les caractéristiques suivantes :

Nombre de dent Z=45

TV

1516

SXB

RT

PE

1508

A Tronçonner

à aléser

à charioter

alésoir

Ø16H8

TIGES

A RAYON

OUTIL

MOUCHE

PC Alésomettre

JP

MANDRIN

BRIDAGE

MANDRIN

MANDRIN

50 90 90

20

20 36 36

398

0.1 0.6 5

0.4

40H

5H

2H

2H

21H


Page 48

100

Module Mx =13.5

Pas P = 42.411

Angle d’hélice = 7 Sens = gauche

Profondeur h = 30,375

Outil BM048386M002

Avec la carte de réglage ci-joint

Contrôle

PROGRAMME CNC

PROGRAMME CNC

50

PROGRAMME CNC

(A) Programme de perçage de Moyeu (Repère 2)

10 BEGIN PGM MM

20 BLK FORME 0.1 X -250.000 Y -250.000

Z -100

30 BLK FORME 0.2 X -250.000 Y -250.000

40 TOOL DEF 1 L 0.000

50 TOOL CALL 1 S1000

60 FN: Q1 = 40

70 L X+120.000 Y+0.000

Z+100.000N R0 F9998 M03

80 CC X+0.000 Y0.000

90 CPIPA +45

DR+ R0 F9998 M03

100 LZ 10

R0 F9998 M03

110 CYCL DEF 1.O Perçage profond

120 CYCL DEF 1.1 DIST -10

130 CYCL DEF 1.2 PROF –Q1

140 CYCL DEF 1.3 PASSE –Q1

150 CYCL DEF 1.4 TEMP 0.000

160 CYCL DEF 1.5 F100

170 CYCL CALL

180 CC X 0.000 Y 0.000

190 CPIPA +180.000

DR+ R0 F9998 M99

200 L Z100

R0 F9998 M06

210 TOOL DEF L0.000 M12

R5.125

PROGRAMME CNC

51

TOOL DEF 2 L 0.000

220 TOOL CALL 2 S1000

230 FN: Q2 = 40

240 L X+120.000 Y+0.000

Z+100.000N R0 F9998 M03

250 LZ 10

R0 F9998 M03






310 CYCL DEF 1.5 F100

320 CYCL CALL

330 CC X 0.000 Y 0.000

340 CPIPA +180.000

DR+ R0 F9998 M99

350 L Z100

R0 F9998 M06

360 TOOL DEF L0.000 M12

R5.125

370 TOOL DEF 3 L0.000

R8

380 TOOL CALL 3

S1000

390 FN: Q3 = 60

400 L X+212.000 Y+0.000 Z+100.000

R0 F9998 M03

410 CC X0.000 Y0.000

420 CPIPA +45

DR+ R0 F9998 M03



PROGRAMME CNC

52




480 CYCL DEF 1.5 F100

490 LBL1 CYCL CALL

500 CC X0.000 Y0.000

510 CPIPA +30

DR+ R0 F998 M99

520 CALL LBL1

REP 10/10

530 LBL0

L Z+100.000 R0 F9998 M02

PROGRAMME CNC

53

(B) Carte de réglage pour taillage de la roue creuse

(C) N0. FRAISE : 40 *R85*

(D) MODULE AXIAL MM 13.5 R50

(E) NOMBRE DE FILETS 1 R51

(F) ANGLE DE PRESSION DMS 20° R52

(G) ANGLE D’INCLINAISON +- DMS 0 R53

(H) NOMBRE DE GOUJURES 1 R54

(I) LONGUEUR DE GOUJURES +- MM 0 R55

(J) DIAMETRE REEL

(K) OU

(L) DIMENSION DIAGONALE

(M) PROFIL FE REFERENCE

(N) PAS AXIAL +- -42.411 R59

(O) NO. PIECE : …………………….. *R86*

(P) MODULE AXIAL MM 13.5 R60

(Q) NOMBRE DE DENT 45 R61

(R) ANGLE D’HELICE +- DMS 0 R62

(S) DIAMETRE EXTERIEUR MM 634.5 R63

(T) LARGEUR DE DENTURE MM 268 R64

(U) COEF .DEPORT DU PROFIL +- 0 R66

(V) COEF .DE MODIF. SAILLIE +- 0 R67

(W) POSITION –X- DEPART CYCLE MM 800 R68

(X) HAUTEUR DE MONTAGE MM 600 R69

(Y) DESSER. : EN MANUEL = 0 / EN AUTO = 1 0 R14

(Z) NOMBRE PALETTES VIDE R33

(AA) DONNES COUPE NO. : *R87*

(BB) COTE RADIAL D’EFLEUR. (0=CALCUL) MM 0 [R49]

(CC) PROFOND. TOT.

TAILLAGE MM 30.375 R70

(DD) NOMBRE DE PASSES 2 R71

(EE) 1RE

PASSE VITESSE DE COUPE +- M/MIN 26 R72

(FF) AVANCE RADIALE +- MM/TDP 0 R73

(GG) AVANCE AXIALE +-Z MM/TDP 1.2 R74

(HH) COEFF. D’AVANCE A L’ENTREE 1 R75

(II) COEFF. D’AVANCE A LA SORTIE 1 R76

(JJ) TEMPORIS. FIN DE PASSE TDP 0 R41

(KK) 2EME PASSE PROFOND. 2EME PASSE MM R77

(LL) VITESSE DE COUPE +- M/MIN 30 R78

(MM) AVANCE RADIALE MM/TDP 0 R79

(NN) AVANCE AXIALE / TANG. +-Z MM/TDP 0.6 R80

(OO) TEMPORIS. FIN DE PASSE TDP 0 R42

CONCLUSION

CONCLUSION

55

CONCLUSION

L’objet de la technologie de la fabrication n’est pas l’examen des principes qui sont à La

base des transformations des matériaux, mais à la confrontation de divers modes Opérationnels




complexe Sider-Elhadjar exactement au niveau de l’ACO1 (Aciérie à oxygène N° 1, qui

produise les BIETTES en acier), où se trouve un réducteur de mouvement qui a chaque foie

des plusieurs pannes qui consiste à la défaillance de la roue creuse, avec un taux de fréquence

très élevé.

En premier lieu le Bureau technique de l’ACO1 a fait des demandes de travail (D.T)

au niveau des AMM (Ateliers maghrébin de mécanique) pour la confection de la roue creuse

défectueuse, mais malheureusement l’assemblage de cette roue creuse avec l’ancienne vis

sans fin ne fonctionne pas.

Après ils ont proposé (Bureau technique de l‘ACO1) au AMM, une autre solution qui

consiste à confectionné la roue creuse et la vis sans fin ensemble.

Et comme la maintenance consiste toujours à recherché la solution la moins couteuse et

efficace.

On a proposé au AMM et ACO1 d’utilisé la technique de la correction de la denture de roue

creuse seulement, car cette solution est utilisé dans l’industrie moderne et elle est mois


Car l’apparition de l’option productique réponde aux aspirations des mécanicien avec en

Programme d’actualité à développer les capacités de l’élevé ingénieure par l’acquisition de

Nouvelles techniques lui permettant de résoudre les problèmes posés aux entreprises par de

nouvelles méthodes de conception et de réalisation des produits, ainsi que le réglage de la

production selon les fluctuations du marché en se basant sur l’analyse des problèmes posés.

La technologie de fabrication mécanique traite aussi des gammes d’usinage et des leurs

calculs à cette technologie une dimension scientifique.

CONCLUSION

56






REFERENCES

REFERENCES

58

REFERENCES

[1] H. Longeot et L. Jourdan, «Construction industrielle,» Edition Dunot, 1982.

[2] D. Nadira, « Automatisation de calcul des dents d'engrenage dans une transmission

composée,» Mémoire de magister à l'université Mentouri-Constantine, 2005.

[3] CPGE, «Poly engrenage techno,» TSI- Lycée P.P. Riquet- St Orens Gamme ville, pp. 1-

10.

[4] SWCAdDb, «La bibliothèque engrenages,» http://SWCAdDb.com.

[5] G. Henriot, «Traité pratique et théorique des engrenage, Tome 1,» Edition Dunot.

[6] G. Henriot, «Traité pratique et théorique des engrenages. Tome 2,» Edition Dunod.

[7] J. Bergere, «Correction par déport de profil des dentures d'engrenages parallèles».

[8] H. Boughoas, «Contribution à l'amélioration des transmission mécanique par

engrenage,» Thèse d'état, 1999.

[9] A. Chevalier et J. Lecrinier, «Guide de dessinateur industriel, Edition 2004,» Hachette

technique, 2004.

[10] JOHO, «Engrenages à roue et vis sans fin,» http://joho.monsite.orange.fr, pp. 1-3.

[11] K. Kassegne, «Contribution à la modélisation géométrique des profiles théoriques de vis

sans fin et roues creuses,» 4ème assemblée générale du réseau Carthagène

d'ingénirie(RCI),( des diapos), pp. 1-20, 2010.

[12] STC, «s et Conception industrialisation microtechniques, engrenages roue et vis sans

fin,» pp. 1-2.

[13] ISO-AFNOR, «Préparation à l'agrégation de mécanique. Fiche ressource sur les

correction de denture,» ISO-AFNOR, pp. 1-5, 2003-2004.

[14] STS, «Denture-Interférence et déport,» pp. 1-4.

[15] MDS, «Métaux détail services, principaux aliages bronze,» www.métaux-détail.com.

RÉSUME

L’objet de la technologie de la fabrication n’est pas l’examen des principes qui sont à La base

des transformations des matériaux, mais à la confrontation de divers modes Opérationnels




complexe Sider El-Hadjar exactement au niveau de l’ACO1 (Aciérie à oxygène N° 1, qui

produise les BIETTES en acier), où se trouve un réducteur de mouvement qui a plusieurs

pannes qui consiste à la défaillance de la roue creuse, avec un taux de fréquence très élevé.






Mots-clés: Engrenage. Roue creuse. Vis sans fin. Gamme d’usinage. Productique. Correction

de la denture.

Étude et amélioration d’une gamme d’usinage d’un...

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