Répartition de charges et résistance en conception d'engrenages cylindriques
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
[The optimal design of high contact ratio cylindrical gear is principally based on the knowledge one has on the load sharing and load distribution on the gear teeth. The tooth stiffness that intervene in the computation depends naturally on the geometry but also on ether parameters that define the gear geometry (rim, web, etc. The aim of this study was to establish a method of designing cylindrical gears C. A. D. Context. The Finite Prism Method (FPM) , a semi-analytical approach was then developed for a rapid analysis of a 3D problem. It consist of discretizing the transverse section of gear teeth only. The method is highly more economical both in CPU time and in the size of memory disk required than the Finite Element Method. The potential points of contact obtained through a tooth contact kinematic simulation and the influence coefficients obtained through FPM allow us to determine the load sharing and load distribution and perform the stress analysis. The different computer programs developed were assembled in a X-WINDOW and OPENDIALOGUE environment in order to form a coherent software baptized PRINCE (Programme INteractif de Conception d'Engreanges ). A 3D parametric analysis of a spur gear taking into account the tip relief, crowning, pitch error, axes misalignement, rim and web is also presented. ]
Abstract FR:
La conception des engrenages cylindriques à grand rapport de conduite repose sur la connaissance des répartitions de charges entre les dentures en contact. La rigidité des dentures, qui intervient dans le calcul, dépend naturellement de la géométrie de la denture mais aussi de tous les paramètres qui définissent la géométrie de l'engrenage (jante, voile, etc. . . ). L'objectif de ce travail a été de mettre en place des méthodes et des outils pour mener à bien la conception d'engrenages cylindriques droits et hélicoïdaux. La Méthode des Prismes Finis (MPF, une approche semi-analytique) a été développée pour traiter un problème en 3D avec des temps de réponse faible. La méthode consiste à faire une discrétisation de type Eléments Finis dans le plan apparent de la denture. La MPF permet d'obtenir des gains importants en temps et en place mémoire par rapport à la MEF 3D. La connaissance des points potentiels de contact à l'aide d'une simulation cinématique permet, avec des valeurs, des coefficients d'influence, de calculer les répartitions de charges puis les contraintes. Les différentents modules informatiques ont été regroupés dans un environnement X-WINDOW et OPEN-DIALOGUE pour former un logiciel cohérent appelé PRINCE (PRogramme INteractif de Conception d'Engrenages). Une analyse paramétrée en 3D en tenant compte des corrections de tête, du bombé, des erreurs de pas, du mésalignement des axes, du voile et de la jante a été effectuée sur un engrenage cylindrique à denture droite.