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Nom original: ETT_Transmission de puissance.pdfAuteur: vincent fleury

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ENSEIGNEMENT
TECHNOLOGIQUE
TRANSVERSAL

TRANSMISSION ET
TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT
NOM

I.

WU

C

1ère

X TD

PRENOM

Tle

X

TP

E

FS

DAVIDE

APPROCHE FONCTIONNELLE ............................................................... 2
a. Besoin ..........................................................................................................................2
b. Critères de choix ..........................................................................................................2

II. LOI D’ENTREE/SORTIE D’UN MECANISME ........................................... 4
III. TRANSMISSION SANS CHANGEMENT DE LA NATURE DU
MOUVEMENT ................................................................................................. 5
a. Les engrenages ...........................................................................................................5
i.

Classification ............................................................................................................5

ii. Roues cylindriques à denture droite .........................................................................6
iii. Roues cylindriques à denture hélicoïdale .................................................................7
iv. Roues coniques ........................................................................................................8
v. Roues et vis sans fin ................................................................................................8
vi. Différents rapports de réduction ...............................................................................9
vii. Train épicycloïdal......................................................................................................9
b. Transmission par poulie/courroie ...............................................................................10
c. Transmission par chaines ..........................................................................................11
d. Roues à frictions ........................................................................................................12

IV. TRANSMISSION AVEC CHANGEMENT DE LA NATURE DU
MOUVEMENT ............................................................................................... 12
a. De la rotation en translation continue ........................................................................12
i.

Système pignon crémaillère ...................................................................................12

ii. Système vis-écrou ..................................................................................................13
b. De la rotation en translation alternée .........................................................................13
i.

Système bielle-manivelle ........................................................................................13

c. De la rotation continue en rotation intermittente ........................................................14
i.

Croix de Malte ........................................................................................................14

d. De la rotation en translation intermittente ..................................................................14
i.

La came radiale ......................................................................................................14

ii. La came axiale .......................................................................................................15
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TECHNOLOGIQUE
TRANSVERSAL

TRANSMISSION ET
TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT

I.

C

X TD

1ère

Tle

X

TP

E

FS

APPROCHE FONCTIONNELLE
a. Besoin

MOTEUR

CHARGE

PC System

Partie Operative du Système

Utilisateur

FP1 : transmettre et adapter une puissance mécanique de rotation
FC1 : S’intégrer à la partie opérative (PO) du système
FC2 : Recevoir les consignes et informer la partie commande (PC) du système
FC3 : Assurer sécurité et confort à l’utilisateur
b. Critères de choix

FP1

FC1
FC2
FC3

Puissance
Couple
Vitesse
Pertes (rendement)
Précision
Réversibilité
Sens de rotation
Inertie
Géométrie des axes
Encombrement
Technologie de commande
Technologie de détection
Fiabilité
Bruit, vibrations

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Watt
Nm
Rd/s
En %
Homocinétisme
E/S
En Kg/m²
En m²
Energie disponible
Position, vitesse, température, niveaux
Dimensionnement
En dB, fréquences
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TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT

C

1ère

X TD

TP

Tle

X

E

FS

c. Les différentes solutions

RotationContinue
continue
Rotation

Rotation
intermittente
Rotation intermittente

Translation
continue
Translation continue

Translationalternée
alternée
Translation

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TECHNOLOGIQUE
TRANSVERSAL

TRANSMISSION ET
TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT
II.

C

X TD

1ère

Tle

X

TP

E

FS

LOI D’ENTREE/SORTIE D’UN MECANISME

On appelle loi d’entrée sortie d’un système mécanique, l’ensemble des relations entre les
position
d'orientation
paramètres de position
et/ou d’orientation
du « solide d’entrée » et ceux du « solide de
sortie ».
Exemple :
Dans une pompe hydraulique, le solide d'entrée est l'arbre du
moteur, et le solide de sortie le piston de la pompe.
La loi entrée-sortie est donc la relation entre la vitesse de rotation
de l’arbre et la vitesse de translation du piston.
La manière dont on obtient cette loi entrée-sortie dépend de la configuration de la chaine
cinématique.
Il existe 3 types de chaînes cinématiques :
Chaîne ouverte
Chaine
ouverte

Chaine
fermée
Chaîne fermée

Chainecomplexe
complexe
Chaîne

Les
solides
des extrêmes
Un solides
extrêmes
sont diff
sont différents

Le
solide
initial
et final
Solide
initial
&final=idem
sont identiques

Comporteplusieurs
plusieurs
Comporte
chaines
ouvertes
Chaines O et Fermée et
fermées

Robot

Lève barrière

Plateforme élévatrice

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TECHNOLOGIQUE
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TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT

C

X TD

1ère

TP

Tle

X

E

FS

Certaines caractéristiques
géométriques (longueur de bielles, diamètre de roue…) du
caractéristiques
système sont invariantes et sont supposées connues.
D’autres paramètres
(angle de rotation d’un arbre, fréquence de rotation…) permettent de
paramètre
caractériser les mouvements des solides les uns par rapport aux autres.
La loi entrée-sortie est une loi exprimant le(s) paramètre(s) de sortie du système
uniquement
en fonction du (des) paramètre
paramètre(s)
d'entréed’entrée et des caractéristiques
uniquement
invariantes
géométriques invariantes
du système.

III.

TRANSMISSION SANS CHANGEMENT DE LA NATURE DU
MOUVEMENT
a. Les engrenages

2 roues dentée
Un engrenage est un mécanisme composé de deux
roues dentées. L’une des roues
entraîne l’autre par l’action des dents qui sont successivement en contact.

La roue qui a le plus petit nombre de dents est appelée pignon.
Une combinaison
pignon
d’engrenages est appelée train
d’engrenages.
train d'engrenage
i. Classification

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TRANSFORMATION DE
MOUVEMENT

C

1ère

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X

TP

E

FS

ii. Roues cylindriques à denture droite
L’effort transmis entre les deux roues dentées est équivalent à une force appliquée au point
de tangence des diamètres primitifs, inclinée de l’angle de pression  par rapport à la
tangente

Relations fondamentales :
Nombre de dents
Diamètre primitif
Diamètre de tête

da
Da

Diamètre de pied

df
Df

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Z
Z
d
D

n𝒎𝒎×𝒁𝒁
.Z

𝒅𝒅 + 𝟐𝟐𝟐𝟐
d+2m

d-2,5m
𝒅𝒅 − 𝟐𝟐, 𝟓𝟓𝟓𝟓

Creux
Saillie
Pas

hf
Hf

ha
Ha
p
P

Entraxe

a
a

1,25m
𝟏𝟏,
𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐
m
𝒎𝒎
m

𝒎𝒎𝒎𝒎
Z1+Z2
𝒁𝒁𝒁𝒁
+ 𝒁𝒁𝒁𝒁
m
𝒎𝒎×(
)
2𝟐𝟐

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MOUVEMENT

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X TD

TP

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X

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iii. Roues cylindriques à denture hélicoïdale
L’obtention de la pièce se fait avec un outil « peigne » qui va, par passes successives,
réaliser le profil.
Il suffit d’incliner le peigne d'un
d’unangle
angleB𝜷𝜷 par rapport au plan apparent.

Du fait de l’inclinaison des dentures, il est nécessaire de définir des
descaractèristiques
caractéristiques
réelles
apparentes (mesurées sur la face du pignon) :
réelle setet
apparaentes

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1ère

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Tle

X

E

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iv. Roues coniques
Appelé souvent renvoie
renvoid'angle
d’angle ces engrenages permettent d’entraîner par des roues de
forme conique des arbres qui sont pour la plupart des cas perpendiculaires et concourants.
Les dentures peuvent être de différentes formes : droites, hélicoïdales, spirales ou
hypoïdes (axes non concourants).

v. Roues et vis sans fin
La plupart du temps la vis entraîne la roue. C’est un système que l’on dit irréversible
irréversible car la
sortie ne peut pas entraîner l’entrée si l’on souhaitait inverser le mécanisme.
Cela vient du frottement, très important entre les filets de la vis et les dents de la roue, ainsi
que de l’angle des dents.

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MOUVEMENT

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X TD

1ère

TP

Tle

X

E

FS

vi. Différents rapports de réduction

vii. Train épicycloïdal

Un train épicycloïdal est un train d'engrenages particulier
paspas
fixe fixe par rapport
dans lequel l'axe d'une des roues n'est
n'est
au bâti (son déplacement est circulaire).

Il est constitué :
-

-

D’un pignon central appelé planétaire
planétaire.
satellites
D’un ou plusieurs pignons appelés satellites
engrenant avec le planétaire et la
couronne.
porte-satellite
o Les satellites sont portés par un porte-satellite
animé d'un mouvement de
rotation. Il y a le plus souvent deux ou trois satellites ce qui permet
équilibrage et répartition des efforts
couronne
D'une roue à denture intérieure appelée couronne.

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MOUVEMENT

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X TD

1ère

TP

Tle

X

E

FS

b. Transmission par poulie/courroie

adhérance
L’adhérence
au contact des roues et de la courroie permet
transmettre le mouvement
et la puissance et la puissance d’entrée
de transmettre
le mouvement
(roue menante) à la roue de sortie (roue menée).

adhérance sanssans
glissement
Pour un bon fonctionnement, il faut assurer une adhérence
glissement en utilisant
un couple de matériaux avec un fort coefficient d’adhérence.

Il existe de nombreuses applications d’utilisation des poulies mais
pour améliorer le fonctionnement, il sera souvent nécessaire
d’ajouter un « galet
galet
tendeur ».
tendeur

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TP

Tle

X

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FS

c. Transmission par chaines
Le système pignon chaîne permet de transmettre un mouvement de rotation sans
sans
glissement
à
une
distance
pouvant
aller
jusqu'à
plusieurs
mètres.
glissement

Contrairement aux courroies, une tension initiale n'est pas nécessaire pour obtenir
l'adhérence, ce qui diminue l'effort.
les pertes
énérgitique
introduite parintroduites
les frottements par
Encore une fois, le but recherché est de réduire les
pertes
énergétiques
les frottements au niveau des organes de transmission. Bien que plus bruyante qu'une
de l'ordre
transmission par courroie, une transmission par chaîne a un meilleur rendement (de
l'ordre
de
97%
comparé
93%
une courroie).
de 97%
comparé
à 93%àpour
unepour
courroie
manutention et
Les chaînes sont utilisées en transmission de puissance mais aussi en manutention
et
convoyage
et dans de nombreuses réalisations. Le système pignons chaînes permet de
convoyage
transmettre un mouvement de rotation sans glissement à une distance pouvant aller à
plusieurs mètres.

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Tle

X

TP

E

FS

d. Roues à frictions

adhérance
Deux roues cylindriques (ou coniques) sont en contact linéique. L’adhérence
au contact
transmettre le mouvement
des deux roues permet de transmettre
le mouvement d’entrée (roue menante) à la roue
de sortie (roue menée).

Pour un bon fonctionnement, il faut assurer un roulement
glissement en utilisant
roulement sanssans
glissement
-

Un
matériaux
avec un fort
coefficient
Uncouple
couple
matériaux
avec
un fortd'adhérance
coefficient d’adhérence,
Uneffort
effort
presseur
les deux roues
Un
presseur
entre lesentre
deux roues

IV.

TRANSMISSION AVEC CHANGEMENT DE LA NATURE DU
MOUVEMENT
a. De la rotation en translation continue
i. Système pignon crémaillère

95%
Le rendement de ce système est compris entre 85
85àet
95%

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MOUVEMENT

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ii. Système vis-écrou

de de
Système parfois réversible. Tout dépend des matériaux
matériaux en contact et de l'angle
l’angle
l'hélice
l’hélice. Ce système est réversible lorsque l’on a interposition d’éléments roulants limitant
le frottement.

b. De la rotation en translation alternée
i. Système bielle-manivelle

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c. De la rotation continue en rotation intermittente
i. Croix de Malte

d. De la rotation en translation intermittente
Ce dispositif permet de convertir une rotation continue en un mouvement de translation qui
qu'une foisfois
par tour
partour
exemple
n’arrive qu’une
par
par exemple.
La
valeurdede
l’excentricité
de lapar
came
paraurapport
au rayon
donnera
la course de la
La valeur
l'excentricité
de la came
rapport
rayon donnera
la course
de la translation
translation.
i. La came radiale

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ii. La came axiale

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