Chapitre un : Qu'est-ce qu'un engrenage planétaire ?

Un engrenage planétaire est un engrenage épicycloïdal qui se compose d'un engrenage central, appelé engrenage solaire et qui sert d'engrenage d'entrée, qui comporte trois engrenages ou plus qui tournent autour de lui et sont appelés planètes. Les engrenages planétaires s'engagent dans une couronne qui entoure les engrenages solaires et planétaires et a la forme d'un engrenage droit interne. La conception des engrenages planétaires les rend exceptionnellement robustes et faciles à convertir en différents rapports de démultiplication.

Chapitre deux : Comment sont fabriqués les engrenages planétaires

Les trains planétaires sont une méthode permettant de convertir un mouvement alternatif en mouvement rotatif. Ils ont été développés par William Murdoch en 1781 pour être utilisés avec des moteurs à vapeur en remplacement des manivelles utilisées pour produire un mouvement de rotation. Une application courante des engrenages planétaires est la réduction de la vitesse dans un espace limité.

Les composants principaux et essentiels d'un engrenage planétaire sont le planétaire ou engrenage central, plusieurs autres engrenages appelés planètes, une couronne extérieure et un porte-satellites. Les quatre composants d'un engrenage planétaire assurent la stabilité grâce à la répartition uniforme de la masse et de la rigidité en rotation. Le couple est appliqué radialement aux engrenages et transféré radialement sans exercer de pression sur les dents des engrenages.

Engrenage solaire

L'engrenage solaire est l'engrenage central d'un train planétaire qui reçoit l'entrée du train d'engrenages. Comme le planétaire est entraîné par l’arbre d’entrée, les engrenages planétaires sont habilités à entraîner la couronne dentée. La structure d'un engrenage planétaire est configurée de telle sorte que les pignons du support, qui est fixé aux engrenages planétaires, sont en prise avec l'engrenage solaire.

Engrenages planétaires

Les engrenages planétaires sont montés sur un support et se déplacent en fonction du mouvement du planétaire. Lorsqu'ils tournent contre le planétaire, leurs dents s'engrènent avec les dents de la couronne dentée. Lorsque les engrenages planétaires se déplacent, ils tournent autour du soleil et des couronnes dentées. Les engrenages planétaires ont un ou plusieurs engrenages planétaires et contrôlent la vitesse de transmission de la puissance.

Couronne

La bague extérieure d'un système d'engrenage planétaire est la couronne dentée ou la couronne annulaire. il comporte des dents sur sa circonférence intérieure et est lisse sur son bord extérieur. Les dents d'une couronne planétaire sont pointées vers l'intérieur pour s'engrener avec les engrenages planétaires. Le support et les satellites sont liés et entourés par la couronne qui est fixée dans sa position. Toutes les dents des engrenages planétaires engrènent avec le planétaire et la couronne. Lorsque les engrenages planétaires tournent autour du planétaire, la couronne est forcée de tourner dans le même sens que le planétaire.

Transporteur

Les engrenages planétaires sont fixés sur un support qui relie leurs centres au planétaire et garantit qu'ils s'engrènent de telle sorte que leurs cercles primitifs roulent sans glissement. Normalement, le support est mobile et tourne par rapport au planétaire. il est relié aux centres de chacun des engrenages planétaires pour fournir un support. La forme la plus simple d'engrenage planétaire comprend un soleil, une planète, une couronne et un support. Les engrenages planétaires composés comportent plus d'un engrenage de chacun des différents engrenages, qui deviennent plus complexes à mesure que

le nombre d'engrenages planétaires augmente.

Construction d'engrenages planétaires

Les engrenages planétaires nécessitent la définition de plusieurs entrées pour obtenir une sortie spécifique. L'engrenage solaire est au centre de l'assemblage et engrène avec les dents des engrenages planétaires, qui sont petites et reliées au cadre porteur en aluminium moulé. du fer ou de l'acier. Le support comporte un arbre pour chacun des engrenages planétaires qui entourent le planétaire et sont entourés par la couronne.

La construction d'un train planétaire peut inclure des engrenages droits ou hélicoïdaux. La différence entre les deux engrenages réside dans leur angle d'hélice, les engrenages droits ayant un angle d'hélice nul tandis que les engrenages hélicoïdaux ont un angle d'hélice de 10 à 30 degrés. Quelle que soit la forme d'engrenage, les roulements jouent un rôle important dans la transmission du couple d'un engrenage planétaire. Les roulements à aiguilles ont la bonne taille mais ne supportent pas les forces axiales. Le type de roulements idéal est celui des roulements à rouleaux coniques pour les forces axiales et est plus grand que les roulements à aiguilles.

Chapitre trois : Types d'engrenages planétaires

Les différents types d'engrenages planétaires se distinguent par leurs performances, leur efficacité et leur polyvalence. Chaque type a la capacité de transformer deux entrées en une seule sortie, un facteur qui rend leur conception et leur analyse compliquées. La forme la plus courante d'engrenage planétaire est un seul soleil et une seule planète avec un support et une couronne extérieure.

Les trains planétaires se comportent de manière contre-intuitive, un facteur qui rend leur analyse difficile, mais intrigante et intéressante. Ils offrent un excellent couple avec une rigidité appropriée et peu de bruit dans un encombrement compact. Les engrenages planétaires se présentent sous une grande variété de formes et de conceptions, ce qui explique en partie leur large utilisation.

Une courte liste d’engrenages planétaires comprend :

En une seule étape

Multi-étapes

En ligne

Compenser

Coaxial

Angle droit

Entraînement harmonique

Différentiel

Simpson

Ravigneaux

Ces dix trains planétaires ne constituent qu'un très petit échantillon de la liste complète des engrenages planétaires, qui comprend des engrenages spéciaux conçus pour des applications uniques et inhabituelles. Il est important de noter que chaque type de train épicycloïdal présente ses avantages et ses inconvénients. Leur utilisation est déterminée par la manière dont ils répondent aux besoins d'une application.

Ensemble d'engrenages planétaires à un étage

Un train planétaire à un étage se compose d'un engrenage solaire, de trois engrenages planétaires, d'un support et de la couronne dentée. L'arbre d'entrée fait tourner le planétaire, ce qui amène les engrenages planétaires à faire tourner le support et l'arbre de sortie. Des engrenages de différentes tailles avec différents nombres de dents modifient la vitesse et le couple de sortie. Les engrenages planétaires à un étage sont utilisés avec les machines lourdes, les équipements industriels et les transmissions automobiles. Comme pour la plupart des engrenages planétaires, les engrenages planétaires à un étage sont utilisés en raison de leur conception compacte et de leur poids.

Ensemble d'engrenages planétaires à plusieurs étages

Les trains planétaires à plusieurs étages comportent deux engrenages planétaires ou plus pour atteindre la vitesse et le couple requis. Ils ont la même construction que les trains planétaires à un étage, mais comportent plusieurs engrenages supplémentaires ajoutés à l'arbre d'entrée du premier train, qui est relié à l'engrenage solaire du premier train. Le support du premier jeu est relié à l'engrenage solaire du deuxième jeu, un modèle qui se poursuit avec tous les engrenages planétaires du train planétaire à plusieurs étages. Les trains planétaires à plusieurs étages sont utilisés dans les applications qui nécessitent un couple élevé et plusieurs vitesses de sortie. Ils atteignent des rapports de démultiplication élevés dans un boîtier compact et léger.

Ensemble d'engrenages planétaires en ligne

Avec un train planétaire en ligne, les arbres d'entrée et de sortie sont en ligne droite et se composent d'un seul engrenage solaire et de plusieurs engrenages planétaires contenus dans une couronne dentée. Les engrenages planétaires sont montés sur un support qui tourne autour du soleil. L'arbre d'entrée fait tourner l'engrenage solaire central, qui fait tourner les engrenages planétaires qui engrènent avec la couronne dentée, la rotation autour de l'axe central envoie de la puissance à l'arbre de sortie. Les trains planétaires en ligne sont utilisés pour leur efficacité, leur densité de couple et leur faible jeu.

Ensembles d'engrenages planétaires décalés

Les trains planétaires décalés sont appelés engrenages planétaires à arbres parallèles. Ils ont les arbres d'entrée et de sortie placés dans une position décalée ou parallèle. Comme pour les trains planétaires en ligne, les trains planétaires décalés comportent un engrenage solaire avec plusieurs engrenages planétaires montés sur un support qui engrène avec la couronne extérieure. au lieu que la sortie soit en ligne droite avec l'entrée, elle est alignée différemment par rapport à l'arbre d'entrée. Le choix du diamètre et du nombre de dents corrects du pignon fou permet aux arbres d'entrée et de sortie d'être sur un axe commun.

Ensembles d'engrenages planétaires à angle droit

Avec les trains planétaires à angle droit, les arbres d'entrée et de sortie sont disposés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Le planétaire, les engrenages planétaires, le support et la bague extérieure sont tous montés dans la même configuration que les autres trains d'engrenages. La rotation des engrenages planétaires transmet la puissance à un train d'engrenages coniques à angle droit connecté à l'arbre de sortie.

Ensemble d'engrenages planétaires à entraînement harmonique

Les trains planétaires à entraînement harmonique sont également connus sous le nom de réducteurs à ondes de déformation et de réducteurs à générateur d'ondes. Ils utilisent une coupelle métallique flexible et une cannelure circulaire pour transférer le couple. Les composants d'un train planétaire à entraînement harmonique sont la cannelure circulaire et la coupelle flexible appelée générateur d'ondes. De plus, le jeu d'engrenages comporte des engrenages elliptiques ou circulaires appelés flexspline.

L'arbre d'entrée entraîne le générateur d'ondes qui le déforme et crée des vagues qui se déplacent le long de la circonférence de la coupelle. Les ondes créées engagent les dents de la cannelure flexible qui tourne autour de l'axe central du train d'engrenages d'entraînement harmonique. La cannelure flexible s'engrène avec la couronne dentée extérieure qui envoie la puissance à l'arbre de sortie. Les trains planétaires à entraînement harmonique ont un jeu nul, une haute précision et une densité de couple élevée, ce qui les rend idéaux pour les applications où la précision et la répétabilité sont essentielles.

importants tels que les applications de robotique et d'automatisation

Ensemble d'engrenages planétaires Simpson

Un train planétaire Simpson comporte un seul engrenage solaire et deux ou trois ensembles de porte-satellites connectés en série. La structure d'un train planétaire Simpson comprend trois vitesses avant, une marche arrière, un point mort et est utilisée dans une transmission automatique à trois ou quatre rapports. le jeu d'engrenages porte le nom de Howard Simpson, un célèbre innovateur de conceptions pour l'industrie automobile.

Les deux ensembles d'engrenages planétaires sont interdépendants en raison du soleil commun. Le premier train d'engrenages est plus proche de l'arbre d'entrée et est synchronisé avec la couronne du deuxième train d'engrenages.

Ensemble d'engrenages planétaires Ravigneaux

Un train planétaire Ravigneaux est une amélioration du train planétaire Simpson et se compose de deux engrenages planétaires, de deux couronnes dentées et de deux jeux d'engrenages planétaires sur un seul support, ce qui rend le train planétaire Ravigneaux plus petit, plus léger et moins cher. . Les deux soleils sont situés au centre le long d’un axe de rotation commun et sont de tailles différentes.

Le processus pour un train planétaire Ravigneaux implique que le plus petit des engrenages solaires engage son ensemble de satellites qui engagent la couronne extérieure. La plus grande couronne extérieure est reliée aux planètes des deux engrenages planétaires et engage le plus grand des deux soleils. Un support, avec un rayon différent, maintient les jeux d'engrenages planétaires en place et est relié à l'arbre d'entraînement. Il tourne comme une unité par rapport au soleil et à la couronne.

Ensemble d'engrenages planétaires différentiels

Avec un train d'engrenages planétaires différentiel, chaque engrenage tourne, ce qui est un facteur clé dans le train d'engrenages pour entraîner les roues d'une voiture. Initialement, les voitures étaient configurées pour avoir l'une des roues motrices tandis que l'autre roue était montée librement. Même s'il s'agissait d'une méthode de conduite efficace, elle était dangereuse, ce qui nécessitait de trouver une méthode pour conduire les deux roues.

Le développement du train planétaire différentiel a nécessité que chaque roue ait son propre arbre de transmission. plusieurs engrenages coniques avec un support sont utilisés pour changer le sens de rotation de l'arbre d'entraînement. Le train d'engrenages comprend une grande couronne, un support, deux engrenages planétaires et un engrenage solaire. La couronne dentée est reliée à l'arbre d'une des roues tandis que le planétaire est fixé à l'autre roue, ce qui permet de modifier la rotation de l'arbre d'entraînement pour entraîner les roues.

Réducteurs planétaires

Les réducteurs planétaires sont alimentés par des moteurs hydrauliques, des moteurs électriques ou des moteurs à combustion. Ils constituent la forme de boîte de vitesses la plus courante et sont connectés directement à un moteur de précision ou intégrés. Les réducteurs planétaires sont exceptionnellement efficaces pour transmettre l’énergie d’un moteur à une sortie.

Roue motrice

Un réducteur planétaire à roues motrices est la forme de boîte de vitesses la plus simple et peut être connecté directement à une roue, les roues étant combinées sur le boîtier du système. Le support d'un réducteur planétaire à entraînement par roue est situé dans la boîte de vitesses. La connexion directe de la boîte de vitesses aux roues permet de réduire la taille de la boîte de vitesses.

Sortie d'arbre

Comme pour les autres réducteurs planétaires, le planétaire fait tourner les satellites, qui sont logés dans un support à l'intérieur de la boîte de vitesses à arbre d'entraînement. La couronne dentée est fixe tandis que le support fait tourner l'arbre d'entraînement. Le carter de la boîte de vitesses est fixé directement sur la machine, la sortie étant l'arbre rotatif.

Sortie de broche

Les réducteurs de sortie de broche sont comme les réducteurs de sortie d'arbre, la principale différence étant la sortie délivrée par une bride.