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RépubliqueAlgérienneDémocratique etPopulaire Ministère de l’Enseignement Supéri

RépubliqueAlgérienneDémocratique etPopulaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abderrahmane MIRA- BEJAIA Faculté De Technologie Département génie mécanique Mémoire de fin d’étude Pour obtenir le titre de master en génie mécanique Option : IMAO THéme : ETUDE ET CONCEPTION D’UN REDUCTEUR DE VITESSE COAXIAL A DEUX ETAGES Réalisé par : Mr. Zerkak fares Mr. Rachedi fayçal Année universitaire:2011/2012 Encadreur : Mr .Hamri Okba Co-encadreurs : Mr. Ziani Hocine Remerciement Nous tenons à remercier le bon Dieu de nous avoir donné la foi, la Force et le courage pour réaliser ce travail dans des bonnes conditions. Nous tenons à exprimer notre gratitude et reconnaissance à notre encadreur : Mr O. Hamri et les Co-encadreurs: Mr A. Ati et Mr H.Ziani pour le dévouement incessant, leurs enthousiasmes et surtout d’avoir accepté de nous encadrer. Nous tenons également à remercier tous enseignants de l’IMAO pour leur disponibilité, suggestion et encouragement. Que tout le personnel et tous les étudiants du département de génie mécanique de l’université Abderrahmane mira trouvent mes incères remerciement. Nos remerciements vont également aux membres du jury pour qu’ils font, en acceptant d’examiner et du juger le présent travail, à travers eux nous remercions tous les enseignants, travailleurs et étudiants qui ont contribué dans notre cycle de formation. Nos vifs remerciement s’adressent aussi au tous le groupe d’IMAO pour leur aimable coopérations. Dédicaces Avant tout, je tiens à rendre grâce a dieu qui ma guidé sur la bon voie, Je tiens à rendre hommage a mon père, et a celle qui a su et avoir pu faire de moi l’homme que je suis, à ‘’ma mère’’ pour son indéfectible assistance et son soutien tout le long de ma formation ; les mots ne peuvent exprimer mon entière gratitude et ma reconnaissance pour tous leurs sacrifices. A mes sœurs : Sonia, mabrouka A mes frères : Rafik, abd slam, abd latif A mes oncles et leurs familles : mestapha, el meki, hocine A mes cousines et cousins : El djoudi, Sans oublie ma grande mere fatma A la mémoire de mon grand père mouhand akli que dieu le accueille dans sans paradis Ames amis : Larbi, Nadir, Fahim et son cousin lias, idir, Elhouas, Fahem,hakim, toue le Groupe IMAO à toutes les personnes qui me connaissent A mon collègue fares et sa famille. Je pris dieu de leurs accorder longue vie et bonne santé. Dédicaces Avant tout, je tiens à rendre grâce a dieu qui ma guidé sur la bon voie, Je tiens à rendre hommage a mon père, et a celle qui a su et avoir pu faire de moi l’homme que je suis, à ‘’ma mère’’ pour son indéfectible assistance et son soutien tout le long de ma formation ; les mots ne peuvent exprimer mon entière gratitude et ma reconnaissance pour tous leurs sacrifices. A mes sœurs : Samira, Wisame A mes frères : Raid, Tarik, Juba A mes oncles et leurs familles : Rachid, Yazid, Nacre A mes cousines et cousins : Abd slam, Wahid, Massinissa, Rayane, Nadjim, Mounir, Faycal, Hichem, A la mémoire de mon grand père Saci que dieu le accueille dans sans paradis A mes amis : Nadjate, Larbi, Ahmed, Nadir, Fahim et son cousin lias, idir, Elhouas, Fahem, toue le Groupe IMAO à toutes les personnes qui me connaissent A mon collègue faycal et sa famille. Je pris dieu de leurs accorder longue vie et bonne santé. Sommaire Résume Introduction générale………………………………………………………….………………………..1 Chapitre I : Généralités sur les réducteurs I.1) Définition d’un réducteur………………………………………………………………………..3 I.2) Rôle d’un réducteur…………………………………………………………………………….. 4 I.3) Divers types des réducteurs……………………………………………………………………...5 I.3.1) Réducteurs a un engrenage………………………………………………………..6 I.3.2) Réducteurs a vis sans fin………………………………………………………….6 I.3.3) Réducteurs a trains d’engrenages…………………………………………….…...7 I.3.3.1) Définition d’un train d’engrenages………...……………………….7 I.3.3.2) Classifications………………………………...……………….…....7 I.4) Conception des réducteurs de vitesse a engrenage………………………………………………10 I.4.1) Conception des composantes élémentaire d’un réducteur………..……………………….…..11 I.4.2) Conception a base de graphe………………………………………..…………………….…..11 I.4.3) Conception basé sur une méthode analytique……………………………...……………….…...12 I.4.4) Contraintes de conception des réducteurs…………………………………….…………….…...12 Conclusion…………………………………………………………………………...…….…………..13 Chapitre II : Dimensionnement II.1. Calcul cinématiques et énergétiques…………………………..…………….……………….….14 II.1.1. Choix du moteur électrique……….……………………………..…………….…14 II.1.2. calcul cinématique ……………………...………………………..…………...… 16 II.1.2.1.Détermination des rapports de transmission ……… ………………...…….16 II.1.2.2. Calcul de la vitesse de rotation des arbres ………………………………...16 II.1.3.calcul énergétique ……………………………………………………………..….17 II.1.3.1. calcul des puissances transmises par les arbres …………………………....17 II.1.3.2. calcul des moments transmissent par les arbres ……………………………17 II.2. Dimensionnement préliminaires des arbres ………..…………….………………………………18 II.3.Dimensionnement préliminaires des engrenages……………………………………………….…18 II.3.1. Choix des matériaux pour les roues dentées...... …......................................…...18 II.3.2.Dimensionnement préliminaire des engrenages……………..……………………19 II.4. Eléments géométriques des roues dentées ………………….……………………………………25 Sommaire II.4.1.Calcul des éléments géométriques des roues de train rapides ….……………… 25 II.4.2.Calcul des éléments géométriques des roues de train lent …………….………….27 II.5. Calcul des forces dans les engrenages…………..….………………………….…………….…...29 II.6.Vérification des engrenages……………………………..….………………….……………….…31 II.6.1. Vérification du sous-taillage des dents…….………………….………………….31 II.6.2. Vérification de la continuité de l’engrènement ……………….………………….32 II.6.3. Vérification des interférences des dents ……………..………..………………….33 II.6.4. Vérification du jeu a la tête des dents ………………………….…………………35 II.6.5. Vérification de l’épaisseur des dents sur le cercle de tête. …….………..………..36 II.6.6. Vérification de la résistance de la denture des roues dentées ….…………………37 II.6.6.1. Vérification de la sollicitation au pied de la dent……..…..……………37 II .6.6.2. Vérification de la résistance a la pression superficielle (Vérification au Pitting) …...……………………………………… 40 II.7. Calcul des réactions. Trace des diagrammes des moments fléchissant…………..………………43 II.8. Dimensionnement des arbres………………………………………………………………….….55 II.8.1 Choix des matériaux…………………..……………………………………………55 II.8.2. Calcul des diamètres des arbres…………………………………………………...55 II.8.3 .Calcul des diamètres de solide d’égale de résistance des arbres ………..………...56 II.9. Choix et vérification des clavettes……………….…………………………………………........60 II.10. Choix et vérification des roulements……….….….………………………………………….…63 II.11. Choix et vérification d’accouplement……………….…..………………...………...……….…70 II.12. Les traitements thermiques des aciers…………………………….……....……………………..72 Chapitre III : Modélisation Introduction ……………………………………………………………………………………………74 III.1.Méthodologie……………………………………………………………………………………..74 III.2. modélisation géométrique des composantes de la maquette….…………………………………75 III.2.1.Modélisation géométrique des arbres…………….………………………..………75 III.2.2.Modélisation des roues dentées…………………….………………………...……78 III.2.3.Réalisation de train d’engrenage ………………………………………………….84 III.2.4.Modélisation de carter……………………………………………………….…….84 III.2.4.1.Choix de matériau pour le carter…………………………………………….86 III.2.4.2.Etude de résistance de carter par éléments-finis……………… .……….…..88 III.2.5.Modélisation d’accouplement élastique a boulon....................................................93 III.3. Assemblage de la maquette………………………………………………………………….......94 Sommaire Conclusion ……………………………………………………………………………….……………95 Conclusion générale…………………………………………………………………………………..96 Bibliographies Liste des figures Liste des tableaux Annexes Résumé Résumé : La formation de l’ingénieur mécanicien requiert la réalisation de projets mettant en œuvre des organes de machine. Un tel projet comporte une phase de calcul et de dimensionnement suivi d’une phase de conception et de dessin. Tout projet mécanique doit impérativement respecter des normes de secteur et valoriser les expériences antérieures. On se propose de concevoir un mécanisme de transmission mécanique d’utilisation générale. Cette transmission est un réducteur à deux étages d’engrenages cylindriques hélicoïdaux. Nous allons faire ce travail à la manière d’un bureau d’étude, en effet, nous devrons procéder, dans un premier temps, aux dimensionnements des différents éléments du réducteur afin d’en minimiser l’encombrement et respecter les différentes contraintes que l’on pourra rencontrer tout au long de ce projet. Dans un deuxième temps, nous nous pencherons sur certaines vérifications afin de voir si notre réducteur est réalisable et si ces éléments ne subissent pas trop de contraintes. Finalement nous réaliserons la conception graphique sous logiciel solidworks avec le carter associé au réducteur de vitesse et nous tâcherons d’en faire une coupe en y joignant le cartouche correspondant. Introduction générale Etude et Conception d’un réducteur de vitesse Page 1 Introduction générale : Les réducteur sont largement utilisés dans l’industrie mécanique comme moyen de transmission de puissance d’un moteur vers un une machine réceptrice. Nous retrouvons les réducteurs notamment dans le monde d’automobile, ou plus généralement dans tous les types d’engins motorisés (aéronautique, robotique, aérospatial,…etc.).Par exemple dans les mécanismes permettant l’ouverture des vitres des voitures, pour lever des barrières de parking ou même dans les ascenseurs. L’étude de ce mécanisme est donc source d’intérêt. Nous allons, dans ce projet, réaliser l’étude d’un réducteur de vitesse à entrée et sortie alignées comportant quatre roues. Les engrenages sont utilisés comme moyen de transmission de puissance dans les réducteurs de vitesses où ils réalisent la réduction de la vitesse, l’augmentation du couple 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 [3, 4,8]. 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 [6]. Dans cette optique, nous proposons une méthode de conception adaptée à la classe de mécanisme de transmission de mouvement rotatif à structure non linéaire, à 1 degré de mobilité et à rapport constant. Le logiciel solidworks a été développé pour des utilités générales de conception et de simulation peut illustrer cette démarche qui comporte 3 étapes: À l'étape de synthèse topologique, un algorithme créatif génère l'ensemble des mécanismes-solutions admissibles. Il est basé sur l'exploration combinatoire d'une base de mécanismes (arbres, engrenages, accouplements, uploads/Geographie/ etude-et-conception-d-x27-un-reducteur-de-vitesse-coxial-a-deux-etages.pdf