Transmission de puissance - Sti2d à Saint
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ETT Première Transmission de puissance Centres d’intérêts CI 7.5 - Les modulateurs d'énergie : Réducteurs mécaniques. Objectifs Séquence 5 Pré requis Connaître les différents éléments d’une transmission de mouvement. Identifier cette transmission sur un schéma cinématique. Calculer le rapport entre la vitesse du mouvement d’entrée et de sortie. Représentation du réel : savoir lire un dessin technique. Représentation schématique : savoir lire un schéma cinématique. Dans la chaîne cinématique d’un système, l’énergie mécanique produite par l’actionneur n’a pas forcement les caractéristiques utile à l’effecteur. Pour adapter cette énergie, on ajoute des éléments de transmission de puissance qui la transmettent en l’adaptant ou en la transformant. 1 – Transformation de mouvement Système vis-écrou Système bielle-manivelle Type de transformation : Type de transformation : Réversibilité : Souvent irréversible sauf lorsque l’on interpose des éléments roulants limitant le frottement. Réversibilité : Utilisation : Utilisation : Système croix de malte Système pignon crémaillère Type de transformation : Type de transformation : Réversibilité : Réversibilité : Utilisation : Utilisation : -1- ETT Première Transmission de puissance 2 – Transmission par engrenages Les engrenages permettent d’adapter le couple et la vitesse entrée d’un moteur en un couple et une vitesse de sortie : La vitesse du moteur est souvent trop importante vis-à-vis de la vitesse souhaité sur l’arbre de sortie par conséquent l’interposition d’un réducteur permet d’adapter cette vitesse de rotation. Généralement le couple résistant imposé par l’effecteur en sortie est trop important pour le moteur. Le réducteur permet donc d’augmenter le couple sur l’arbre de sortie. Utilisation Schématisation Les plus courants, simples et économiques. Roue : Transmission entre des arbres parallèles. Dentures hélicoïdales Dentures coniques Engrenage : Plus silencieux, ils sont plus utilisés lorsqu’il faut transmettre une puissance importante. Les engrenages coniques (ou concourants) permettent la transmission du mouvement de rotation entre arbres non parallèles. Roue et vis sans fin Dentures droites Réel Les engrenages roue et vis sans fin permettent l'irréversibilité et une grande réduction avec un seul couple de roues. Vocabulaire : Définitions et terminologie d’une denture : avec Le module est une grandeur normalisée. Il correspond à la taille de la dent. Pour un bon fonctionnement les modules doivent être identiques. -2- ETT Première Transmission de puissance Rapport de transmission d’un engrenage : avec : N: ω: Remarque : dans le cas du système roue et vis sans fin Z est le nombre de filets de la vis. 3 – Exercices Exercice 1 - Trains d’engrenages Question 1.1 - Pour les deux trains d’engrenages suivant, déterminer le rapport de transmission ainsi que la fréquence de rotation de l’arbre de sortie. Question 1.2 - Pour le premier train, que peut-on dire du nombre de dents du pignon 5 ? Quel est son rôle ? Données : N1 = 1500 tr/min, Z1 = 15 dents, Z2 = 30 dents, Z3 = 17 dents, Z4 = 51 dents, Z5 = 20 dents. Données : N1 = 800 tr/min, Z1 = 20 dents, Z2 = 20 dents, Z3 = 3 filets, Z4 = 45 dents. Exercice 2 - Réducteur à deux étages Un moteur est couplé avec un réducteur à deux étages : 1er étage composé d’un pignon moteur (1) de 25 dents et d’une roue (2) de 39 dents. ième 2 étage composé d’un pignon (2’) de 18 dents et d’une roue (3) de 77 dents sur l’arbre de sortie Question 2.1 - Compléter le schéma cinématique cicontre. Question 2.2 - Déterminer le rapport de transmission de ce réducteur à 2 trains d’engrenage en fonction des nombres de dents. Question 2.3 - Calculer la vitesse de sortie en tr/min sachant que ωentrée = 150 rad/s. -3- ETT Première Transmission de puissance Exercice 3 - Voiture radiocommandée Le schéma ci-dessous représente le réducteur d’une voiture radiocommandée. Le rapport de transmission du réducteur peut être adapté pour augmenter ou diminuer la vitesse maxi du véhicule selon l’âge et la dextérité de l’utilisateur. Za Zb1 Zb2 Zc1 Zc2 Zc3 Zd1 Zd2 Zd3 ZS 16 18 24 14 24 12 32 28 20 16 Pour modifier ce rapport de transmission l’utilisateur doit faire glisser, à l’arrêt, l’arbre « d » vers la droite ou vers la gauche. Le schéma ci-dessus représente le réducteur dans la position « 1ère vitesse ». Pour passer en « 2ième vitesse » l’utilisateur doit faire glisser l’arbre « d » d’une position vers la gauche. La roue d1 n’est alors plus en contact avec le pignon c2 et le pignon d2 rentre alors en contact avec la roue c3. Lors du changement de vitesse, le pignon d3 reste en contact avec la roue de sortie S. Le moteur M, ainsi que la roue a, tourne à une vitesse d’environ 4000 tr/min et les roues de la voiture ont un diamètre de 7 cm. Question 3.1 - Donner l’expression littérale permettant de calculer le rapport de transmission correspondant à chacune des vitesses Rv1 et Rv2. Faire l’application numérique Question 3.2 - Exprimer sous forme littérale puis calculer les vitesses de l’arbre de sortie S (NS1 et NS2) pour chacune des vitesses. La vitesse d’avance de la voiture peut être aussi obtenue à partir de la vitesse angulaire de l’arbre de sortie avec la relation suivante : V = r.ω Avec V la vitesse (m/s), r le rayon des roues (m) et ω la vitesse angulaire (rad/s). Question 3.3 - Calculer les vitesses V1 et V2 en m/s à l’aide de cette formule. Question 3.4 - Déterminer ces mêmes vitesses en km/h. -4-
