Transmission de puissance : Réducteurs mécaniques - Cours

Transmission de puissance ETT
Première
- 1 -
Centres d’intérêts  CI 7.5 - Les modulateurs d'énergie : Réducteurs mécaniques. Séquence 5
Objectifs 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
S
ystème
bielle
-
manivelle
Type de transformation :
Réversibilité :
Souvent irréversible sauf lorsque l’on interpose des
éléments roulants limitant le frottement.
Utilisation :
Type de transformation :
Réversibilité :
Utilisation :
Système pignon crémaillère
Système croix de malte
Type de transformation :
Réversibilité :
Utilisation :
Type de transformation :
Réversibilité :
Utilisation :

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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.
Réel Utilisation Schématisation
Dentures
droites
Les plus courants, simples et
économiques.
Transmission entre des arbres
parallèles.
Roue :
Engrenage :
Dentures
hélicoïdales
Plus silencieux, ils sont plus
utilisés lorsqu’il faut transmettre
une puissance importante.
Dentures
coniques
Les engrenages coniques (ou
concourants) permettent la
transmission du mouvement de
rotation entre arbres non
parallèles.
Roue et vis
sans fin
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.

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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.
 2ième 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 ci-
contre.
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.

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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.
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.
Za Zb1 Zb2 Zc1 Zc2 Zc3 Zd1 Zd2 Zd3 ZS
16 18 14 24 12 32 28 20 16 24