Comportement dynamique des chaînes de transmission automobiles

par Philippe Couderc

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Michel Lalanne.


  • Résumé

    Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale du comportement dynamique en torsion des chaînes cinématiques de transmission automobiles. Il comprend la réalisation d'un banc de simulation et d'un logiciel de calcul pour la prédiction du comportement dynamique et la recherche de solutions techniquement satisfaisantes. Le premier chapitre est consacré à la compréhension des phénomènes de vibrations en torsion de la chaîne cinématique soumise à l'acyclisme moteur. Il met en évidence les comportements dynamiques associés aux bruits de point mort, graillonnement, à-coups de couple, bruits de transmission et dresse un état de l'art dans le domaine. Dans le deuxième chapitre, l'étude des fréquences et modes est d'abord effectuée sur des modèles linéaires de chaînes cinématiques. L'étude des phénomènes transitoires non linéaires est ensuite réalisée sur des modèles simples permettant de mieux comprendre les phénomènes de chocs de denture associés aux non linéarités de l'embrayage. Les différents types de chocs sont identifiés, leurs conditions d'apparition sont étudiées, et les paramètres principaux ayant un effet bénéfique sur la réduction du bruit de point mort sont dégagés. Dans le troisième chapitre, une modélisation de type éléments finis est utilisée pour prévoir le comportement dynamique de systèmes réels et effectuer des simulations en régime transitoire. Un élément de poutre en torsion particulier est utilisé et des éléments non linéaires spécifiques aux chaînes cinématiques automobiles sont développés : embrayage avec multi-étages de raideur et hystérésis, engrenage avec jeu, différentiel. Une méthode d'intégration numérique alliée à la méthode pseudo-modale permet le calcul des réponses temporelles. La validation des modèles est effectuée par des comparaisons calculs/essais pour deux applications et l'accord théorie/expérience est très satisfaisant. Le quatrième chapitre concerne l'étude expérimentale. Un banc de simulation d'une chaîne cinématique a été conçu et réalisé. Il permet de reproduire les phénomènes rencontrés sur véhicule et de valider les modèles numériques. Les résultats expérimentaux sont analysés à l'aide d'un logiciel spécifique développé pour le traitement des signaux de vitesses de rotation instantanées.

  • Titre traduit

    = Dynamic behavior of drive powertrains


  • Résumé

    This work sets out the theoretical and experimental study of the torsional dynamic behavior of drive powertrains. It includes the design of an experimental set-up and computer software to predict dynamic behavior and seek efficient technical solutions. The first chapter deals with understanding the torsional vibration of a driveline excited by engine flywheel velocity fluctuations. The dynamic behavior corresponding to idle gear rattle, gear noise, surging, transmission noises are identified. A state of the art is also presented. In chapter two, a driveline linear analysis is achieved by using simple models. Then nonlinear effects are studied on simple models which lead to better understanding of gear tooth impacts associated with a multi-stage nonlinear clutch. The different types of impacts are identified, gear rattle criteria are studied, and finally, the main parameters influencing the noise reduction on idle gear rattle are discussed. In chapter three, a finite element model is used to study the dynamic behavior of actual systems and to perform transient analysis. A special rod element is used and three nonlinear elements are developed: multi-stage clutch with dry friction, gear backlash, differential. The time response is calculated with a Newmark time integration scheme and a pseudo-modal method. Models are validated on two industrial applications by comparing numerical and experimental results. This permits clearly identifying the transient phenomenon and it provides very satisfactory agreements. An industrial version of the software VICTOR is installed and used at RENAULT. Chapter four deals with the experimental study. An experimental set-up of the whole driveline has been designed and built. It allows simulation of the basic phenomenon occurring on vehicles and validation of the numerical models. A software including the signal processing of instantaneous rotational speed has been developed for analysing experimental results.

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Informations

  • Détails : 160 p.
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en 11/07/2002
  • Annexes : Bibliogr. p.135-140

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2564)
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