Modélisation du comportement dynamique des transmissions par engrenages

par Christophe Bard

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Daniel Play.

Soutenue en 1995

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Mecanique, Energetique, Genie Civil, Acoustique (MEGA) (Villeurbanne) , en partenariat avec CASM - Conception et Analyse des Systèmes Mécaniques, UMR 5006 (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Dynamique
• Engrenages
• Transmission (mécanique)
• Raccords (technologie)
• Paliers et coussinets
• Émission acoustique

Résumé

La maîtrise du comportement vibro-acoustique des transmissions par engrenages est devenue un facteur de qualité déterminant. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine de l'Automobile et de l'Aéronautique où l'augmentation du confort est indissociable de la réduction des nuisances sonores. Dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des excitations générées par l'engrènement apparaîssent comme indispensables. C'est dans ce cadre que se situe ce travail de thèse dont l'objet principal a été d'établir un modèle de comportement cinématique et dynamique. Ce modèle a été validé et recalé par rapport à des relevés expérimentaux de l'erreur de transmission dynamique. Ces mesures ont été effectuées sur un banc d'essais conçu pour reproduire des conditions de fonctionnement industrielles et sont associées à une technique originale. L'influence des principaux paramètres de conception (rapport de conduite, rapport de recouvrement, corrections de denture,. . . ) et de fonctionnement (vitesse, couple, désalignements,. . . ) a été étudiée. Les différentes approches développées dans la bibliographie pour modéliser l'interface d'engrènement ont été abordées et les résultats qu'elles fournissent systématiquement comparés. Dans ce contexte, la modélisation linéarisée (rigidité de denture constante) apparaît comme la plus performante. Enfin, les résultats obtenus confirment le rôle prépondérant des couplages de comportement entre les différents composants de la transmission. Ceci concerne tout particulièrement la modélisation des paliers qui conditionne pour une grande part la localisation des régimes de fonctionnement critiques.

Titre traduit

= Dynamic behaviour of geared transmission

Résumé

Prediction of vibro-acoustic behaviour became a decisive quality factor in geared transmission design. This is of great importance in Aeronautical and Automobile domains where convenience is inseparable of noise reduction. It's the subject of this PhD thesis which main purpose was to establish a kinematics and model of gear behaviour. Significant validations were obtained by dynamic transmission error measurement on an industrial test rig. An original technique was used for this experimental set-up. Influences of main design parameters (contact and overlap ratio, profile modifications,…) and operating conditions (speed, torque, misalignments,…) were studied. Main gear mesh interface dynamic models used in literature were considered and obtained results, were systematically compared. In this context, using a constant meshing stiffness appears as the most powerful modelization. At least, obtained results confirm the great influence of behaviour coupling between different components of geared transmission. This particularly the case for bearing modelization which directly critical operating range location.