Types d'entraînement des engrenages: structure, caractéristiques et applications
Les engrenages sont des composants essentiels des systèmes de transmission mécanique, offrant une régulation précise de la vitesse, une conversion du couple et un contrôle directionnel.Ils sont divisés en quatre catégories principales avec des caractéristiques distinctes pour les cas d'utilisation dans l'industrie et l'automobile.
1. Les engrenages à arbre parallèle
Idéal pour la transmission électrique en ligne, ce groupe comprend quatre conceptions communes.
1.1 Les engrenages d'entraînement
Structure: dents droites parallèles à l'axe; maillage extérieur entre arbres parallèles.
Caractéristiques: Facile à fabriquer, peu coûteux, pas de poussée axiale; faible rapport de contact, bruit élevé, impropre aux hautes vitesses.
Paramètres clés: rapport i = 1 ‰ 5; vitesse de surface v ≤ 3 m/s (5 ‰ 8 m/s pour une haute précision); efficacité η = 0,95 ‰ 0.97; module m = 1 ‰ 10 mm.
Applications: Machines à faible vitesse et légères (convecteurs, machines-outils de base, équipements agricoles).
1.2 engrenages hélicoïdaux
Structure: angle d'hélice de 8° à 20°; maillage progressif pour un fonctionnement harmonieux.
Caractéristiques: fonctionnement silencieux et stable; capacité de charge 20% à 30% supérieure à celle des engrenages à éperons; poussée axiale présente (requiert des roulements de poussée).
Paramètres clés: rapport i = 1 ¢8; vitesse v = 25 ¢30 m/s (40 ¢50 m/s pour les engins au sol); efficacité η = 0,97 ¢0.99; angle d'hélice β = 12° ≈ 15°.
Applications: moyenne à haute vitesse, moyenne à lourde charge (boîtes de vitesses, boîtes de vitesses automobiles, ventilateurs, compresseurs).
1.3 engrenages à os de hareng
Structure: les dents symétriques à double hélice “herringbone” annulent la poussée axiale.
Caractéristiques: pas de charge axiale; capacité 30%~50% supérieure à celle des engrenages hélicoïdaux; excellente douceur; usinage complexe et coût élevé.
Paramètres clés: rapport i = 1 ‰ 10; efficacité η ≥ 0.98; le module m = 315 mm.
Applications: industries lourdes (moules à laminage, machines minières, réducteurs de main de bateau).
1.4 Les engrenages internes
Structure: les engrenages à anneaux internes sont reliés par un petit pignon; même direction de rotation.
Caractéristiques: faible usure, mouvement en douceur; utilisation de l'espace 30% à 50% plus élevée que les engrenages externes.
Paramètres clés: rapport i = 1,5 ̊7; module m = 1,5 ̊8 mm.
Applications: boîtes de vitesses planétaires, grues, entraînements compacts.
2- Les engrenages de l' arbre se croisent
Utilisé pour le changement de direction sous angle droit (90°).
2.1 engrenages à béquille droites
Structure: dents coniques droites; arbres qui se croisent à 90°.
Caractéristiques: structure simple, installation facile, faible rapport de contact, bruit, charge limitée.
Paramètres clés: rapport i = 1 ′; vitesse v ≤ 5 m/s; efficacité η = 0,94 ′.96; module m = 2 ‰ 8 mm.
Applications: Retour de charge légère à basse vitesse (outils auxiliaires de machines, machines agricoles).
2.2 engrenages à béquille en spirale
Structure: trace de dent incurvée; la surface de contact est 2 à 3 fois supérieure à celle des engrenages côtelés droits.
Caractéristiques: douceur, faible bruit; capacité 30%~40% plus élevée; poussée axiale élevée, exigences de précision strictes.
Paramètres clés: rapport i = 1 ¢6; vitesse v ≥ 40 m/s (maximum 60 m/s); efficacité η = 0,96 ¢0.98; module m = 3 ∼ 12 mm.
Applications: direction lourde à grande vitesse (essieux automobiles, machines de construction, boîtes de vitesses maritimes).
3. Les engrenages à axe croisé
Pour une transmission de puissance non parallèle et non intersectrice.
3.1 engrenages hélicoïdaux croisés
Structure: axes croisés à 90°; contact entre les dents.
Caractéristiques: disposition souple, conception simple; tension de contact élevée, faible rendement, couple faible (≤ 500 N·m).
Paramètres clés: ratio i = 1 ‰ 10; efficacité η = 0,85 ‰ 0.90; module m = 1 ‰ 5 mm.
Applications: entraînements auxiliaires légers (instruments, machines de l'industrie légère).
3.2 Les engins de traction à vers
Structure: arbres croisés à 90°; ver à 1 ̊4 démarrages.
Caractéristiques: Grand rapport monopase, ultra-silencieux; auto-verrouillage (démarrage unique); frottement de glissement élevé, faible efficacité; roues de ver de bronze.
Paramètres clés: rapport i = 8 ¢80; démarrage unique η = 0,70 ¢0.75, le démarrage multiple η = 0,80·0.92; la distance du centre a = 20×200 mm.
Applications: Grand ratio, auto-verrouillage, utilisation limitée par l'espace (élévateurs, soupapes, alimentation des machines-outils).
3.3 engrenages hypoïdes
Structure: arbres décalés qui ne se croisent pas; surfaces dentées incurvées, contact de surface.
Caractéristiques: Plus lisse et plus résistant que les engrenages en forme de spirale; hauteur de montage inférieure; nécessite un lubrifiant à pression extrême.
Paramètres clés: rapport i = 3 ‰ 10; décalage e = 5 ‰ 50 mm; module m = 3 ‰ 10 mm.
Applications: essieux d'entraînement des véhicules (voitures particulières, VUS, camions).
4- Des engins spéciaux.
Pour les scénarios compacts, à rapport élevé et à haute précision.
4.1 Différence de dents mineures entraînement planétaire
Structure: engrenage d'anneau fixe, engrenage planétaire, entrée excentrique; différence de dent Δz = 1?? 4.
Caractéristiques: Grand ratio, compact (30% plus petit que les réducteurs standard), haute résistance aux chocs; charge radiale élevée.
Paramètres clés: rapport i = 10 ‰ 100; efficacité η = 0,90 ‰ 0.96.
Applications: équipements compacts à couple élevé à basse vitesse (mélangeurs, machines minières, convoyeurs).
4.2 engrenages à entraînement harmonique
Structure: spline circulaire, flexspline, générateur d'ondes; différence dentaire = 1 ‰ 2.
Caractéristiques: rapport ultra-haute, petit, léger, précision (réaction négative < 1′), résistant à la poussière; flexspline sensible à la fatigue, faible résistance aux chocs.
Paramètres clés: rapport i = 50 ‰ 500; efficacité η = 0,90 ‰ 0.95; précision de positionnement en secondes d'arc.
Applications: petits appareils de haute précision (articulations robotisées, aérospatiale, instruments médicaux).
Résumé du guide de sélection
La charge légère à basse vitesse → engrenages d'entraînement; charge lourde à moyenne et haute vitesse → engrenages hélicoïdaux; charge extrêmement lourde → engrenages à cône de hareng.
La direction à angle droit: basse vitesse → engrenages à virage droit; haute vitesse → engrenages à virage en spirale.
Les roues de freinage doivent être équipées d'un dispositif de freinage de freinage de freinage de freinage.
Compact à basse vitesse à couple élevé → petits entraînements à dent différentielle; haute précision → entraînements harmoniques.