Modélisation de la dynamique des boîtes de vitesses automobiles soumises à des sollicitations acycliques : applications à la prédiction du bruit de grenaille et validation expérimentale

par Guillaume Chauvineau

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Fabrice Thouverez et de Jean-Pierre Lainé.

Le président du jury était Éric Jacquelin.

Le jury était composé de Fabrice Danes.

Les rapporteurs étaient Jean-Luc Dion, Gaël Chevallier.


  • Résumé

    La boite de vitesses est un des principaux organes d’une automobile et son développement est complexe. De nombreuses contraintes doivent être prises en compte et notamment son comportement acoustique et vibratoire. Cet aspect de la conception est de nos jours assez mal maitrisé et les nuisances acoustiques des boites de vitesses, telle que le bruit de grenaille, sont bien souvent découvertes tardivement. L’objectif de ces travaux était le développement d’un modèle numérique de dynamique des engrenages applicable aux boites de vitesses et permettant de prédire les conditions d’apparition du bruit de grenaille. La modélisation proposée dans cette thèse repose sur une association originale de différentes modélisations et est applicable à la grande majorité des boites de vitesses. Les éléments flexibles tels que les arbres et les carters sont modélisés par la méthode des éléments-finis. Un modèle d’engrenage basé sur le modèle de contact de Kelvin-Voigt est développé. Ce dernier permet la prise en compte des pertes de contact et des chocs sur les flancs avants et arrières. Pour compléter la modélisation, des modèles de pertes mécaniques sont implémentés afin de prendre en compte l’influence des roulements, des paliers lisses, des synchroniseurs et du barbotage des pignons dans l’huile. Le modèle développé, couplé à un indicateur de bruit de grenaille, permet de réaliser des études de sensibilités afin d’identifier les paramètres influents sur le bruit de grenaille mais aussi de comparer les comportements vibratoires de différentes configurations. Pour finir, une campagne d’essais sur une boite de vitesse industrielle est réalisée et des résultats de simulations lui sont confrontés.


  • Résumé

    The gearbox is an important component of an automobile and its development is complex. Numerous constraints must be taken into account, particularly its noise and vibration behavior. This aspect of the conception is nowadays poorly mastered and the noise pollution of gearboxes, such as the rattle noise, are often discovered late. The aim of this work was the development of a numerical model of gear dynamics adapted to gearboxes’ modelling and allowing to predict the conditions of gear rattle noise appearance. The model proposed in this thesis is based on an original combination of different models and is applicable to the vast majority of gearboxes. Flexible components, such as shafts and housings are modeled by the finite element method. A gear model based on Kelvin-Voigt contact model is developed. It allows to take into account the contact losses and the back side contacts. To complete this model, mechanical loss models are implemented in order to take into account the influence of the bearings, plain bearings, synchronizers and gears’ immersion in oil. This model coupled with a noise indicator allows for sensitivity analyzes to identify influential parameters on the rattle noise but also to compare the dynamic behavior of different configurations. Finally, a test campaign on an industrial gerbox is conducted and simulation results are confronted to measurements.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 09-09-2019

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Informations

  • Détails : 1 vol. (187 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 09 septembre 2019
  • Annexes : Bibliogr. p. 183-186

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  • Bibliothèque : Ecole centrale de Lyon. Bibliothèque Michel Serres.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T2410
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