Un guide des engrenages : 7 engrenages, leurs caractéristiques et leur fonctionnement

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Sans engrenages, se déplacer ne serait pas aussi facile qu'il l'est. Ces composants d'ingénierie pourraient être appelés les héros silencieux de notre vie quotidienne, car ils vaquent à leurs occupations à l'intérieur de machines qui s'attribuent tout le mérite de leur travail acharné.

Voici un bref aperçu des différents types d'engrenages et de leur utilisation, pour tous les ingénieurs en herbe ou tous ceux qui cherchent à approfondir leurs connaissances et à passer à la vitesse supérieure, au sens propre comme au sens figuré.

CONNEXION: CONCEPTION DE MACHINE 101 : RAPPORTS D'ENGRENAGE

Les engrenages droits sont l'un des types d'engrenages les plus courants. Ils ont des surfaces à pas cylindrique et appartiennent au groupe d'engrenages à arbres parallèles. Ils ont une ligne de dents droite et parallèle à l'arbre.

Les engrenages droits sont couramment utilisés car ils peuvent être produits relativement facilement tout en obtenant une précision de haute performance. Le plus grand de la paire en prise s'appelle l'engrenage (photo ci-dessus) et le plus petit s'appelle le pignon. Ils sont généralement utilisés pour augmenter ou diminuer le couple dans des machines telles que les machines à laver, les sèche-linge, les tournevis, les réveils à manivelle et les mélangeurs.

Comme pour les engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux sont utilisés avec des arbres parallèles. Ce sont également des engrenages cylindriques avec des lignes de dents sinueuses. Cependant, ils constituent une nette amélioration en termes de conception par rapport à l'engrenage droit. Contrairement aux engrenages droits, les bords d'attaque des dents des engrenages hélicoïdaux ne sont pas parallèles à l'axe de rotation - ils sont plutôt inclinés.

Cet engrènement lisse des dents signifie que les engrenages peuvent transmettre des charges plus élevées et sont plus silencieux que les engrenages droits, qui peuvent être bruyants à des vitesses plus élevées. Comme ces engrenages créent une force de poussée dans la direction axiale, ils nécessitent l'utilisation de paliers de butée. Ils sont utilisés dans des machines telles que les ascenseurs et dans l'automatisation des usines.

Les engrenages coniques ont l'apparence d'un cône dont le sommet a été coupé. Dans la famille des engrenages coniques, il existe plusieurs sous-ensembles différents, notamment les engrenages coniques hélicoïdaux, les engrenages coniques droits, les engrenages coniques en spirale et les engrenages coniques à onglet.

Les engrenages coniques sont utilisés pour transmettre la force entre deux arbres qui se croisent en un point spécifique. Ils sont utilisés dans les entraînements différentiels, tels que ceux d'une automobile en virage, car ils peuvent transmettre de la puissance à deux essieux tournant à des vitesses différentes.

Les engrenages coniques en spirale sont des engrenages coniques qui ont des lignes de dents incurvées. Comme pour les engrenages hélicoïdaux par rapport aux engrenages droits, la courbure permet un rapport de contact des dents plus élevé, ce qui signifie que les engrenages coniques en spirale sont plus efficaces que les engrenages coniques standard ; ils sont plus forts, moins bruyants et vibrent moins.

Pourquoi les engrenages coniques en spirale n'ont-ils pas complètement remplacé l'utilisation d'engrenages coniques standard, demandez-vous ? Les engrenages coniques en spirale sont plus difficiles à produire et, dans certaines utilisations, ils peuvent également créer une poussée indésirable dans les directions axiales, en raison des dents incurvées.

La «vis sans fin» de l'engrenage à vis sans fin fait référence à une forme de vis coupée dans un arbre auquel l'engrenage d'accouplement, ou la roue à vis sans fin, est attaché. En raison du contact glissant des surfaces de l'engrenage, un matériau dur est généralement utilisé pour la vis sans fin, afin de réduire le frottement. Bien que le contact glissant signifie que les engrenages à vis sans fin ne sont pas incroyablement efficaces, leur rotation est très douce et silencieuse. En tant que tels, ils sont souvent utilisés pour des applications industrielles, des équipements lourds et parfois des biens de consommation.

Les engrenages à vis sans fin offrent des rapports de réduction très élevés et sont souvent autobloquants, car ils ne peuvent pas fonctionner dans le sens inverse. Cette caractéristique inhérente en fait une option sûre à utiliser dans certains types de machines. Un exemple courant d'engrenage à vis sans fin autobloquant est la tête d'accord de machine que l'on trouve sur de nombreux instruments à cordes, y compris la guitare.

Les engrenages à couronne, également connus sous le nom d'engrenages à contre-courant, sont un type d'engrenage conique dont les dents se projettent à angle droit par rapport au plan de la roue. Cela fait ressembler les dents aux pointes d'une couronne, donnant son nom à l'engrenage. Contrairement aux engrenages coniques coniques, les couronnes dentées sont cylindriques. Ils peuvent être associés à d'autres engrenages coniques ou à engrenages droits, selon la conception des dents.

Les engrenages en couronne sont généralement utilisés pour les applications nécessitant des engrenages à faible émission de bruit. Une couronne dentée utilisée avec les sabots de verrouillage d'une crémaillère permet à l'engrenage de rouler avec la crémaillère même s'il doit monter ou sur le côté. Ils sont utilisés pour les trains sur les voies en montée, les montagnes russes, les portes verrouillables sur les voies et les volants de voiture.

Nous n'avons probablement pas besoin de vous dire pourquoi l'engrenage solaire et planétaire s'appelle ainsi. Le mouvement de son volant d'inertie imitant l'orbite permet à l'engrenage solaire et planétaire de convertir un mouvement alternatif en mouvement rotatif. C'est pourquoi James Watt l'a utilisé dans ses premières machines à vapeur.

Dans l'illustration ci-dessus, le soleil est jaune, la planète est rouge, tandis que le bras alternatif est bleu, le volant est vert et l'arbre de transmission gris. Les engrenages solaires et planétaires sont un exemple d'engrenage épicycloïdal, ou d'engrenage planétaire, dans lequel le centre d'un engrenage tourne autour du centre d'un autre. Ils sont utilisés sur tout, des taille-crayons aux moteurs de locomotive.