105814620-Technologie-de-Construction

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REPUBLIQUE TUNISIENNE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR, DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ET DE LA
TECHNOLOGIE
DIRECTION GENERALE DES ETUDES TECHNOLOGIQUES
INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE GAFSA
DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE
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SUPPORT DE COURS
DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION:
TRANSMISSION DE PUISSANCE
Niveau: CFM3
Elaboré par : RABEH Abbès
Février 2008

SUPPORT DE COURS DE TECHNOLOGIE DE CONSTRUCTION RABEH Abbès
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SOMMAIRE
ETUDE MECANIQUE DES ARBRES 03
LES ACCOUPLEMENTS PERMANENTS 11
LES EMBRAYAGES 20
LES FREINS 30
LES ROUES DE FRICTIONS 36
LES ENGRENAGES 38
POULIES-COURROIE 46
ROUES ET CHAINE 52
LES REDUCTEURS 57
LES BOITES DE VITESSES 62
LES VARIATEURS 69
SYSTEME VIS ECROU 75
CALCUL DE RESSORT 81
BIBLIOGRAPHIE 85
ANNEXE 86
PROGRAMME 86

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ETUDE MECANIQUE DES ARBRES
I- FONCTION :
Les charges appliquées aux arbres, leur fréquence de rotation, entraînent des
contraintes, des déformations et des vibrations qu’il faut limiter pour un bon
fonctionnement et une durée de vie plus longue des systèmes mécaniques.
Le calcul de prédétermination de l’arbre peut être :
- à partir d’un calcul classique de R.D.M. à la résistance, à la déformation.
- à partir d’un calcul à la fatigue.
- A partir d’un calcul aux vibrations.
Les arbres servent à transmettre un couple entre les éléments et systèmes
de transmission tels que : accouplements, embrayages, courroies, chaînes,
engrenages, boite de vitesses, réducteurs, …
Ils servent également de support d’organes mécaniques ou d’axes d’articulation.
II- MODELISATION DES LIAISONS PIVOTS ENTRE ARBRE ET BATI.
1- Une seule zone de contact assure le guidage.
C’est le cas de contact direct entre arbre et alésage, paliers lisses et les
roulements rapprochés.
 Modélisation.
 Torseur associé.
2- Deux zones de contact
assurent le guidage. (deux éléments de liaisons)
2.1- Rotule en (A) et linéaire annulaire en (B)
 Modélisation.
 Torseurs associés
2.2- Demi rotule en A et en B.
 Modélisation.
 Torseurs associés.
2.3- Appui plan en A + Linéaire annulaire en B.
 Modélisation.
 Torseurs associés.

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III- CONTRAINTES DANS UN ARBRE.
L’état des contraintes en un point quelconque M d’un solide est représenté par un
tenseur qui s’exprime dans une base orthonormée
zyx ,,
par :
zzyzx
yzyyx
xzxyx
Ce tenseur est symétrique :
yxxy
;
zxxz
;
zyyz
Si les contraintes sont constantes au cours du temps, elles sont dites Statiques
mais si elles sont variables au cours du temps, elles sont dites dynamiques.
Dans le cas des arbres : (section circulaire)
En un point d’une section droite circulaire de l’arbre l’état des contraintes dans la
base
zyx ,,
est
00
00
xz
xy
xzxyx
avec
fxnxx
nx
: Contrainte due à l’effort Normal
fx
: Contrainte normale due au Moment de flexion
xy
et
xz
: Contraintes tangentielles dues au moment de torsion et à l’effort
tranchant.
IV- RELATION ENTRE CONTRAINTES ET EFFORTS INTERIEURS :
Le torseur des efforts intérieurs est :
S
N
=nx
avec N : effort normal
s : aire de la section droite
z
Mfy
fx IGZ
Mfy : moment fléchissant suivant y
IGz : moment quadratique de la section droite par rapport à l’axe (G, z)
Z : distance du centre au point considéré
{ }
{ }
yMf+xMt zT+xN
G
G=
i

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r
Mt
xy IG
Mt : moment de torsion
IG : moment quadratique polaire de la section
droite par rapport à G
r : distance du centre au point considéré
I. GY
)z(b )z(A.T
xz
T : effort tranchant suivant z
A(z) : moment statique de la surface s(z)
b(z) : largeur de la surface s(z)
IGy : moment quadratique de la section droite
par rapport à l’axe (G, y)
V- CONTRAINTE EQUIVALENTE DANS L’ARBRE :
* Matériaux fragiles : Critère de Rankine
La défaillance du matériau se produit lorsque la plus grande des
contraintes principales atteint une valeur limite fixée.
+
x
+.
2
1
=4
 2
2
xeq
avec
fxnxx
 xz
2
xy
2
2
* Matériaux ductiles : Critère de Trésca
Pour les aciers doux et les alliages légers, la défaillance du matériau se
produit lorsque le cisaillement maximal atteint une valeur limite fixée.
 42
x
2
eq
* Critère de Von Mises : Pour l’ensemble des matériaux métalliques. La
défaillance du matériau se produit lorsque l’énergie de variation de forme
atteint une valeur limite fixée.
 32
x
2
eq
VI- COMPORTEMENT DU MATERIAU ET COEFFICIENT DE SECURITE.
Une limite est un état ou le comportement du matériau change.
Pour le calcul des arbres on utilise les états limites de la traction.
(Voir courbe contrainte – déformation)
Le coefficient de sécurité S est toujours défini
suivant la limite utilisée et est choisi en fonction
de l’étude réalisée par le concepteur (mais
toujours>0)
Le coefficient de sécurité traduit l’incertitude liée
à la détermination des efforts appliqués et à la
théorie utilisée pour le calcul de σeq.
Ce coefficient est fonction des conséquences
d’une rupture éventuelle :
- Danger pour la vie humaine.