Prédiction du bruit rayonné par les carters des transmissions à engrenages

par Philippe Ducret

Thèse de doctorat en Acoustique

Sous la direction de Jean Sabot.

Soutenue en 1997

à l'Ecully, Ecole centrale de Lyon .


  • Résumé

    Cette étude a eu pour objet la définition d'une méthodologie de prédiction du bruit rayonné par les carters des transmissions à engrenages, ainsi que l'élaboration et la validation de l'outil numérique associé. Ce type de bruit a pour principale origine l'excitation vibratoire générée par le processus d'engrènement (l'erreur statique de transmission sous charge). Le développement de la méthode comporte plusieurs étapes. Tout d'abord, une modélisation dynamique complète de la transmission (engrenages, arbres, roulements et carter) est réalisée par la méthode des éléments finis (code ANSYS®). Ensuite, une méthode spectrale itérative permet de recoudre le grand système d'équations différentielles à coefficients périodiques régissant la réponse vibratoire forcée induite par l'erreur de transmission. Cette méthode fournit directement le spectre de la réponse vibratoire du carter. Enfin, la formulation intégrale directe, associée à une resolution numérique par éléments finis de frontière, permet de calculer le bruit rayonné. L'outil numérique associé à cette dernière étape est exploité pour l'etude des carters de transmissions de forme proche d'un parallélépipède rectangle. De nombreuses simulations numériques ont été effectuées dans le cadre de l'etude de deux réducteurs simplifiés à engrenage hélicoïdal cylindrique parallèle. Bien qu'ayant considéré des transmissions simplifiées, les études entreprises ont permis de foumir un ensemble d'informations relatives aux caractéristiques du bruit rayonné. Elles renseignent notamment sur les influences dynamique et acoustique de certains constituants, tels que les arbres, les roulements et le carter. Elles permettent par ailleurs d'identifier, parmi toutes les faces vibrantes d'un carter, la face la plus rayonnante. Le rôle acoustique de certaines simplifications de calcul (suppression des détails géométriques des carters, insertion d'un baffle) est également examiné et permet de mettre en évidence les avantages et les inconvénients qu'apportent ces techniques simplificatrices sur l'etude acoustique des transmissions.

  • Titre traduit

    Noise prediction of the housings of gearboxes


  • Résumé

    The basic subject of the work is concerned with the definition of a methodology of predicting the noise radiated by the casings of gearboxes, as well as the elaboration and the validation of the associated numerical computing tool. This kind of noise has the vibratory excitation produced by meshing process (static transmission error) as principal origin. The development of the method is made up of numerous stages. First, the whole dynamic modelling of the geared transmission (gears, shafts, roller bearings and the casing) is realised using the finite element method (ANSYS® code). Next, an iterative spectral method allows to solve the steady state forced response of the great system of differential equations with periodically varying parameters induced by the transmission error. This method provides a direct spectral description of the vibratory response of the casing. Finally, the direct integral formulation, associated with the collocation numerical resolution using boundary elements, allows to compute the radiated noise. The numerical computing tool associated with this last stage is utilised for the study of the gearbox casings which have a geometrical form close to a right-angled parailelepipedic rectangle. Numerous numerical simulations have been realised as part of the study of two single reduction helical gear systems. Although the transmissions are simplified, the studies have allowed to provide general informations about the radiated noise characteristics. Especially, the numerical results shed the light on the dynamic and acoustic influence of some gearbox components like the shafts, the roller bearings and the housing. In addition, they allow to identify the more radiating face between all the vibrating faces. The use of some acoustic computing simplifications (removal of casing geometrical details, insertion of a rigid baffle) is also analysed and that exhibits the advantages and the inconvenients of these simplifications in the acoustic study of a gearbox.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (150 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 117 références

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