Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 *****************************************************************************

1 ******************************************************************************************************************** REPUBLIQUE TUNISIENNE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA TECHNOLOGIE DIRECTION GENERALE DES ETUDES TECHNOLOGIQUES INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE GAFSA DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE ******************************************************************************************************************** SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION: TRANSMISSION DE PUISSANCE Niveau: CFM3 Elaboré par : RABEH Abbès Février 2008 SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 2 SOMMAIRE ETUDE MECANIQUE DES ARBRES 03 LES ACCOUPLEMENTS PERMANENTS 11 LES EMBRAYAGES 20 LES FREINS 30 LES ROUES DE FRICTIONS 36 LES ENGRENAGES 38 POULIES-COURROIE 46 ROUES ET CHAINE 52 LES REDUCTEURS 57 LES BOITES DE VITESSES 62 LES VARIATEURS 69 SYSTEME VIS ECROU 75 CALCUL DE RESSORT 81 BIBLIOGRAPHIE 85 ANNEXE 86 PROGRAMME 86 SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 3 ETUDE MECANIQUE DES ARBRES I- FONCTION : Les charges appliquées aux arbres, leur fréquence de rotation, entraînent des contraintes, des déformations et des vibrations qu’il faut limiter pour un bon fonctionnement et une durée de vie plus longue des systèmes mécaniques. Le calcul de prédétermination de l’arbre peut être : - à partir d’un calcul classique de R.D.M. à la résistance, à la déformation. - à partir d’un calcul à la fatigue. - A partir d’un calcul aux vibrations. Les arbres servent à transmettre un couple entre les éléments et systèmes de transmission tels que : accouplements, embrayages, courroies, chaînes, engrenages, boite de vitesses, réducteurs, … Ils servent également de support d’organes mécaniques ou d’axes d’articulation. II- MODELISATION DES LIAISONS PIVOTS ENTRE ARBRE ET BATI. 1- Une seule zone de contact assure le guidage. C’est le cas de contact direct entre arbre et alésage, paliers lisses et les roulements rapprochés.  Modélisation.  Torseur associé. 2- Deux zones de contact assurent le guidage. (deux éléments de liaisons) 2.1- Rotule en (A) et linéaire annulaire en (B)  Modélisation.  Torseurs associés 2.2- Demi rotule en A et en B.  Modélisation.  Torseurs associés. 2.3- Appui plan en A + Linéaire annulaire en B.  Modélisation.  Torseurs associés. SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 4 III- CONTRAINTES DANS UN ARBRE. L’état des contraintes en un point quelconque M d’un solide est représenté par un tenseur qui s’exprime dans une base orthonormée   z y x , , par :            z zy zx yz y yx xz xy x           Ce tenseur est symétrique : yx xy    ; zx xz    ; zy yz    Si les contraintes sont constantes au cours du temps, elles sont dites Statiques mais si elles sont variables au cours du temps, elles sont dites dynamiques. Dans le cas des arbres : (section circulaire) En un point d’une section droite circulaire de l’arbre l’état des contraintes dans la base   z y x , , est            0 0 0 0 xz xy xz xy x       avec fx nx x      nx  : Contrainte due à l’effort Normal fx  : Contrainte normale due au Moment de flexion xy  et xz  : Contraintes tangentielles dues au moment de torsion et à l’effort tranchant. IV- RELATION ENTRE CONTRAINTES ET EFFORTS INTERIEURS : Le torseur des efforts intérieurs est : S N = nx ζ avec N : effort normal s : aire de la section droite z Mfy fx IGZ   Mfy : moment fléchissant suivant y IGz : moment quadratique de la section droite par rapport à l’axe (G, z) Z : distance du centre au point considéré { } { } y Mf + x Mt z T + x N η G G = i SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 5 r Mt xy IG   Mt : moment de torsion IG : moment quadratique polaire de la section droite par rapport à G r : distance du centre au point considéré I . GY ) z ( b ) z ( A . T xz  T : effort tranchant suivant z A(z) : moment statique de la surface s(z) b(z) : largeur de la surface s(z) IGy : moment quadratique de la section droite par rapport à l’axe (G, y) V- CONTRAINTE EQUIVALENTE DANS L’ARBRE : * Matériaux fragiles : Critère de Rankine La défaillance du matériau se produit lorsque la plus grande des contraintes principales atteint une valeur limite fixée. + x + . 2 1 = η 4 ζ ζ ζ 2 2 x eq avec fx nx x           xz 2 xy 2 2 * Matériaux ductiles : Critère de Trésca Pour les aciers doux et les alliages légers, la défaillance du matériau se produit lorsque le cisaillement maximal atteint une valeur limite fixée.      4 2 x 2 eq * Critère de Von Mises : Pour l’ensemble des matériaux métalliques. La défaillance du matériau se produit lorsque l’énergie de variation de forme atteint une valeur limite fixée.      3 2 x 2 eq VI- COMPORTEMENT DU MATERIAU ET COEFFICIENT DE SECURITE. Une limite est un état ou le comportement du matériau change. Pour le calcul des arbres on utilise les états limites de la traction. (Voir courbe contrainte – déformation) Le coefficient de sécurité S est toujours défini suivant la limite utilisée et est choisi en fonction de l’étude réalisée par le concepteur (mais toujours>0) Le coefficient de sécurité traduit l’incertitude liée à la détermination des efforts appliqués et à la théorie utilisée pour le calcul de σeq. Ce coefficient est fonction des conséquences d’une rupture éventuelle : - Danger pour la vie humaine. SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 6 - Dégradation partielle ou totale du mécanisme. VII- VALEUR MAXIMALE DES CONTRAINTES.  Pas de concentration de contrainte. Dans ce cas σMaxi = σeq ≤ σmad = R/S suivant la limite choisie.  Avec concentration de contrainte: Dans le cas ou l’arbre présente des discontinuités de forme (entaille, épaulement, rainure, trou, défaut métallurgique…), autour de ces zones les contraintes réelles sont plus importantes et ce phénomène est appelé concentration de contrainte. Le coefficient de concentration de contrainte est défini par le rapport Kt = σr/ σ σ contrainte nominale σr contrainte réelle Ce coefficient est noté : Ktt : pour une sollicitation de traction Ktf : pour une sollicitation de flexion Kto : pour une sollicitation de torsion Exemple : pour un arbre entaillé par une gorge ; σMaxi = Kt σeq ≤ σmad = R/S suivant la limite choisie. SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 7 Valeur de Kto en torsion pure Valeur de Ktf en flexion pure Valeur de Ktt en traction pure SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 9 APPLICATION : TOURET A MEULER Le touret à meuler représenté par le schéma ci-dessous est entraîné par un moteur de 2500w tournant à 3000tr/mn. L’entraînement se fait par deux courroies trapézoïdales pour lesquelles les lois de frottement permettent d’écrire la relation T=16t entre les tensions. La poulie motrice a même diamètre d=69mm que la poulie réceptrice et est disposée conformément au schéma ci-dessous. L’effort de meulage, applique en J, admet une composante axiale x X  . avec X=357N, une composante radiale y Y  . avec Y=100N et composante tangentielle z Z  .  . 1- Etablir un schéma faisant apparaître l’ensemble des efforts agissant sur l’arbre. 2- Ecrire les équations d’équilibre de l’arbre (2). 3- Déterminer les efforts exercés par les courroies sur la poulie réceptrice. 4- En déduire l’effort tangentiel Z et les réactions aux paliers A et B. 5- Vérifier que les roulements 35BC03 en A et 30BC03 en B peuvent fonctionner pendant 20000 heures. 6- Représenter les diagrammes, de l’effort normal, tranchant, du moment fléchissant et du moment de torsion de l’arbre (2), en déduire la section la plus sollicitée. 7- Vérifier la résistance de l’arbre ave le critère de Von Mises si σmaxad=300Mpa (pas de concentration de contraintes). J Z Y C B A O Z X SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 10 SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès _____________________________________________________________________________________________________ 11 Les accouplements permanents 1- Fonction : Leurs fonction principale est de permettre l’accouplement de deux arbres avec ou sans contraintes géométriques dans leurs positions initiales respectives on distinguera ; Les accouplements rigides : - Manchon à douilles - Manchon à coquilles - Manchon à plateaux Les accouplements mobiles :  Les accouplements positifs - Manchon de dilatation - Joint d’Oldham - Joint de Cardan Les accouplements élastiques (Élasticité torsionnelle) 2- Les accouplements rigides : un alignement parfait des deux arbres est indispensable car l’accouplement rigide assure un uploads/Voyage/ technologie-de-construction-pdf.pdf