Modèles et outils d’analyse des variabilités en phase de conception de produits à denture

Models and tools for the gear variation management during the design stage

• Auteur / Autrice : Jean-Paul Vincent
• Direction : Jean-Yves Dantan, Régis Bigot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinématique

Engrenages

Génie mécanique

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans la problématique de la maitrise de l’incertain / des variabilités en phase de conception de produit à denture / engrenage. Ces travaux ont porté plus particulièrement sur la maîtrise des variations géométriques et des incertitudes avec comme point central le modèle de spécification et comme objet d’étude les engrenages. En effet, la motivation des travaux, concernant la partie analyse, est la flexibilisation des approches pour supporter différentes représentations des modèles de spécification et la motivation des travaux concernant les incertitudes est la réduction de celles-ci en caractérisant et proposant des modèles de spécification. Concernant l’analyse des tolérances, deux formulations du comportement d’engrènement, deux modélisations discrète ou paramétrique de la géométrie et plusieurs méthodes de résolution ont été proposées et expérimentées. Elles permettent l’analyse de tolérances formulées d’une manière vectorielle, par zone ou hybride, par simulation de Monte Carlo. Concernant les incertitudes, une formalisation des incertitudes de corrélation a été proposée à partir de l’approche Axiomatic Design en définissant cette incertitude comme l’intervalle de confiance des coefficients de sensibilité de la matrice. Ainsi, plusieurs modèles de spécification ont été caractérisés au regard de ces incertitudes et celles de mesure afin d’avoir une vue globale des incertitudes entachant la prise de décision de conformité du produit.

With the improvement in technology and tightening of performance requirements, the cost and the required precision of assemblies increase as well. There is a strong need for increased attention to tolerance design in order to decrease the uncertainties of tolerancing decisions which can profoundly impact the quality and cost of a gear. Therefore, the objective of this PhD research is the management of geometrical variations and uncertainties focusing on specification models. This research concerning the tolerance analysis was motivated to incorporate and increase the flexibility of the approaches to support different representations of specification models. Also, the uncertainties were reduced by characterizing and proposing specification models. Concerning tolerance analysis, two meshing behavior formulations, two geometrical models (discrete or parametric) and several numerical methods have been proposed and tested. They allow analysis of vectorial tolerance, tolerance by zone, or hybrid formulation, using Monte Carlo Simulation. Concerning the uncertainties, correlation uncertainty formalization has been proposed. It isbased on the Axiomatic Design approach, by defining this uncertainty as a confidence interval of the sensibility matrix coefficients. Thus, several specification models have been characterized regarding these uncertainties (correlation uncertainties) and measurement uncertainties to have a global view of uncertainties which affect the conformity decision.