Academic literature on the topic 'Machines à tailler les engrenages'

Janello Torriani, also known by his Spanish name Juanelo Turriano (Cremona ca. 1500–Toledo 1585), was a blacksmith, locksmith, constructor of scientific instruments, famous inventor of mechanical devices, automata-maker, clockmaker to Emperor Charles V, hydraulic engineer, mathematician, star-gazer, bell-designer, surveyor, and author of mathematical treatises to King Philip II of Spain. He was especially famous for his amazing planetary clocks, which he both designed and physically crafted (thanks to the invention of the first known machine-tool to cut gears), and for his hydraulic device of Toledo, the first giant machine in history that elevated water over a slope of ninety metres a distance of three hundred meters. Given this multifaceted professional profile, Torriani has been considered a Renaissance polymath and a genius. This article goes beyond the anachronistic understanding of these two categories, which it deconstructs, by analyzing Torriani’s education and the context of the mathematical professions during the sixteenth century. Janello Torriani, aussi connu sous le nom espagnol de Juanelo Turriano (Crémone c. 1500 – Tolède 1585) fut d’abord au service de l’empereur Charles Quint comme forgeron, serrurier, facteur d’instruments scientifiques, inventeur célèbre pour ses dispositifs mécaniques, constructeur d’automates et horloger ; au service du roi Philippe II d’Espagne, il fut ingénieur hydraulique, mathématicien, astronome, concepteur de cloches, arpenteur géomètre et auteur de traités de mathématiques. Il est surtout connu pour ses étonnantes horloges astronomiques qu’il a à la fois conçues et construites (grâce à l’invention des premières machines à couper les engrenages), et pour ses dispositifs hydrauliques de Tolède, dont la toute première machine permettant d’amener de l’eau vers le haut d’une pente sur une distance de 300 mètres. Pour ses multiples compétences professionnelles, Torriani est considéré comme un véritable polymathe et un génie de la Renaissance. Cet article cherche à dépasser une compréhension anachronique de ces deux catégories, qu’il pour déconstruit, en analysant la formation de Torriani et le contexte de la profession de mathématicien au XVIe siècle.

Aujourd’hui, un nouveau pas est franchi dans l’industrialisation de la thermographie infrarouge par induction ! Automatisation, robotisation, sanction automatique, intelligence artificielle peuvent être associées à cette méthode de contrôle pour réaliser un contrôle 4.0. Les derniers développements réalisés par le CETIM ont abouti à la mise en place d’ilots de contrôle automatisé ou robotisé en production avec une détection automatique des défauts de surface. Un temps de cycle de quelques secondes, un fonctionnement 24h/24, des centaines de milliers de pièces contrôlées, voici les principaux atouts de ces machines industrielles qui permettent de détecter les défauts de surface et d’assurer une sanction sans l’intervention d’un opérateur grâce à un traitement d’images adapté. Le CETIM a démontré depuis plusieurs années que la thermographie infrarouge avec une excitation par induction permet de mettre en évidence des défauts de surface débouchants ou sous-jacents sur produits métalliques, magnétiques ou non (replis de forge, tapures de trempe, criques de rectification, défauts de soudage…). L’absence de produits chimiques et l’automatisation possible du contrôle et de la sanction rendent cette méthode particulièrement intéressante pour tout contrôle en production en alternative au contrôle par ressuage et par magnétoscopie. Elle est particulièrement bien adaptée pour les pièces forgées, la boulonnerie, les pièces soudées, les engrenages…

On definit d'abord la valeur a donner au principal parametre de conception des engrenages pour rendre minimum les degradations d'energie lors de l'engrenement, puis on recherche une grandeur mesurable dynamiquement, liee a ces degradations d'energie, pour controler les engrenages en cours de fabrication

Une approche systématique destinée à l'analyse du rôle de défauts de forme et de montage sur le comportement dynamique d'engrenages est proposée. Les conditions de contact entre corps rigides et corps déformables sont exploitées afin de caractériser les différentes sources d'excitation du train d'engrenages. Un modèle dynamique tridimensionnel à paramètres concentrés est construit, les contacts entre flancs actifs sont supposés linéiques et sont discrétisés en segments de raideur normale constante. Les équations du mouvement et le problème de contact sont résolus simultanément grâce à une procédure originale introduisant un algorithme de contact normal unilatéral dans un schéma d'intégration numérique pas à pas. Des comparaisons avec l'expérimentation et des résultats issus de la littérature sont satisfaisantes et prouvent l'intérêt et la versatilité de la méthode développée. Le modèle est ensuite exploité afin de caractériser l'influence de défauts tels que des ondulations sur les flancs. Des erreurs de pas, des excentricités et mésalignements sur le chargement dynamique des dentures et l'erreur de transmission. Le rôle de corrections de profil est analysé, il est montré que des corrections longues peuvent améliorer le comportement dynamique d'engrenages droits et hélicoïdaux parfaits sur une certaine gamme de charges transmises. Ce gain peut être remis en cause par des défauts inévitables et les déflexions élastiques du système d'engrenages
A systematic approach for analyzing the contribution of shape deviations and mounting errors on gear dynamics is proposed. Co1_1tact conditions for bath rigid and deformable solids are used for defining the excitations of the gear unit. A three dimensional lumped parameter non linear dynamic model with a foundation model for tooth contacts is set up. The contact problem and the equations of motion are simultaneously solved using an original iterative method combining a time step integration and a normal contact algorithm. Comparisons with some experimental evidence and several results of the literature illustrate the interest and the versatility of the procedure. The model is sued for characterizing the influence of shape defects and mounting errors such as flank undulations, tooth spacing errors, eccentricities and misalignment on tooth loads and transmission errors. The role of tooth profile modifications is carefully analyzed, it is demonstrated that long reliefs can substantially improve spur and helical gear dynamic behavior on a given load range. Finally, it is shown that inevitable defects and det1ections of the geared unit may strongly reduce the expected gain in dynamic transmission error

Dans le cadre du développement des engrenages à courbes primitives non circulaires SPILOG, l'étude réalisée concerne l'équilibrage du mouvement de rotation d'un moteur diesel monocylindrique afin d'augmenter sa régularité de fonctionnement à certains régimes et de diminuer sa vitesse de ralenti, ceci sans accroître l'inertie du volant moteur. L'équilibrage est réalisé par un volant d'inertie entraîné par le moteur au moyen d'un engrenage à courbes primitives non circulaires. Pour déterminer les courbes primitives de l'engrenage et le moment d'inertie du volant, il a été nécessaire de modéliser le couple moteur et le couple de frottement instantanés. Un montage d'essai a été réalisé. Les évolutions mesurées de la vitesse instantanée en fonction du temps sont différentes des évolutions prévues, essentiellement sur la moitié du cycle correspondant à la phase de combustion―détente, en raison de l'apparition d'oscillations amorties d'amplitudes importantes. Ce phénomène peut être interprété comme dû au comportement vibratoire en torsion de la ligne d'arbre du mécanisme. Les essais effectués font apparaître une diminution significative de la vitesse minimale du moteur. L'étude des performances du système à différents régimes est effectuée à l'aide d'un modèle numérique qui met en évidence l'intérêt de ce dispositif d'équilibrage le coefficient d'irrégularité est considérablement réduit au voisinage de la vitesse d'équilibrage, sans pour autant que le moment d'inertie total (rapporté au vilebrequin du moteur) du système équilibré dépasse celui du moteur non équilibré

L'accréditation des Machines à Mesurer Tridimensionnelles (MMT) est envisageable pour les engrenages à condition d'évaluer les incertitudes de mesures, les mesurandes étant parfaitement définis par la normalisation. Nos travaux s'appuient principalement sur la méthode de Monte Carlo et sur des techniques de permutations linéaires ou circulaires pour séparer les défauts et chiffrer les incertitudes de mesures associées, conformément au Guide pour l'expression des incertitudes de mesures (GUM). L'analyse de l'effet de la géométrie de la MMT sur la mesure d'une pièce de forme circulaire ou d'une roue dentée montre qu'il est impossible de caractériser complètement la géométrie de la MMT à partir d'une pièce supposée parfaite. Cependant, nous avons mis en place un concept de « défauts équivalents » propre à la géométrie de la machine et à la définition théorique de la pièce étudiée. Les systèmes de palpage utilisés ont été évalués afin de corriger les défauts systématiques identifiables et chiffrer les incertitudes associées. En prenant l'exemple d'un engrenage cylindrique droit, trois approches sont comparées : l'analyse des caractéristiques métrologiques de la MMT, la méthode de permutation et celle de comparaison. La méthode proposée permet de diminuer les incertitudes de mesures et peut être généralisée pour différentes applications. Nous proposons comme exemple l'étude des taux de pénétration et des volumes d'usure sur des explants de prothèses totales de hanches
Because measurands are perfectly defined in standards, Coordinate Measuring Machines (CMM) accreditation is possible for gears provided measurements uncertainties are assessed. In accordance with the Guide to the expression of Uncertainty in Measurement (GUM), our work is mainly based on the Monte Carlo method and linear or circular error separation techniques to differentiate defaults and quantify associated measurements uncertainties. Analysis of the CMM geometry effect on a circular ring or gear measurement shows that it is impossible to characterize completely the CMM geometry with a part supposed to be perfect. However, we set up a concept of “Equivalent defaults” characterizing the CMM geometry for the theoretical definition of the studied part. The probing systems used were assessed in order to compensate the identifiable systematic defaults and quantify associated uncertainties. Based on the example of a cylindrical gear, three different approaches are compared: the analysis of the CMM metrological characteristics, by error separation method and by comparison. This contribution in term of uncertainties measurements has numerous applications; for example the study of penetration rates and wear volumes of explanted total hip prostheses

Depuis une dizaine d'années, plusieurs méthodes de traitement du signal vibratoire ont été développées pour le diagnostic des machines tournantes en régime stationnaire. Or, de plus en plus de machines sous surveillance fonctionnent en régime variable telles que les éoliennes, les concasseurs, etc... Les méthodes développées pour la surveillance et le diagnostic de ces machines en régime stationnaire ne sont plus adaptées en régime variable. Certains outils proposés pour le régime variable sont limités à des applications bien spécifiques ou offrent un cadre théorique qui limite leur utilisation dans les situations réelles. Le but de cette thèse est justement de pallier ces limitations, et ce, en proposant une nouvelle approche permettant d'analyser les signaux vibratoires acquis en régime variable. La stratégie mise en oeuvre dans cette thèse repose sur une modélisation du signal vibratoire dans l'espace d'état et une estimation H∞ des grandeurs caractéristiques de l’état de fonctionnement de la machine. Tout d’abord, nous avons décrit le signal vibratoire dans l'espace d'état grâce à une projection de l'enveloppe de chaque composante fréquentielle du signal sur la base canonique orthogonale. Ensuite, nous avons proposé une estimation de l’enveloppe. Cette approche d'estimation repose sur une optimisation minimax et consiste à minimiser le maximum de l'erreur d'estimation sans faire d'hypothèse sur la nature statistique des bruits du modèle d'état. Cette stratégie a conduit à ce que nous avons appelé dans cette thèse ‘estimateur BCOH∞’. La nouvelle approche proposée a été appliquée à des signaux synthétiques et expérimentaux pour le diagnostic de l’état des engrenages et des roulements en régime variable
Over the past ten years, several vibration signal-processing methods have been developed for the diagnosisof stationary rotating machines. However, more and more machines under surveillance operate in variable speed condition such as wind turbines, crushers, etc... The methods developed for the monitoring and diagnosis of these machines in steady state are no longer suitable for variable regimes. Some tools proposed for the variable regime case are limited to specific applications or offer a theoretical framework that limits their use in real situations. The purpose of this thesis is precisely to overcome these limitations, and this, by proposing a new approach to analyse the vibration signal acquired in variable regime. The strategy implemented in this thesis is based on a modelling of the vibration signal in the state space and an estimation H∞ of the characteristic quantities of the operating state of the machine. First, we described the vibration signal in the state space through a projection of the envelope of each frequency component of the signal on the orthogonal canonical basis. Then we proposed an estimate of the envelope. This estimation approach is based on a minimax optimization and consists of minimizing the maximum of the estimation error without making any assumptions about the statistical nature of the state model noise. This strategy ledto what we called in this thesis 'BCOH∞ estimator'. The proposed new approach has been applied to synthetic and experimental signals for the diagnosis of gears and bearings condition in variable speed

Le monde de l'industrie et le monde des transports disposent de machines et d'installations de plus en plus performantes. Les exigences d'exploitations donnent à la maintenance une rôle prépondérant. Elle doit permettre de n'intervenir qu'en présence d'éléments défectueux, de fournir un diagnostic fiable et facilement interprétable. Ce travail a permis de fournir des éléments supplémentaires concernant le diagnostic de transmission de puissance à engrenages dans le cas de défauts combinés d'engrenages et de roulements. A partir d'un modèle expérimental de réducteur simple étage, des défauts d'engrenages et de roulements ont été simulés. Les grandeurs physiques mesurées pour différentes conditions de fonctionnement étaient l'erreur de transmission, ainsi que les accélérations recueillies sur trois paliers différents. L'analyse de ces données a permis de conclure que l'analyse spectrale et cesptrale du signal enveloppe des accélérations était un outil de diagnostic des roulements quelles que soient les conditions de fonctionnement et l'état des autres organes mécaniques. D'autre part, il a été montré que seules les accélérations mesurées à proximité du roulement à surveiller étaient distinctement porteuses de la signature de l'avarie. Concernant les engrenages, il est connu que l'analyse des accélérations au palier est efficace pour leur diagnostic. Cependant, il a été montré que ce résultat n'est valable qu'en cas de roulements sains. Dans le cas contraire, le signal d'erreur de transmission s'avère être un outil supplémentaire, représentatif de l'état des engrenages. Ces différents résultats ont abouti à l'établissement d'une démarche de diagnostic pour la surveillance de transmissions de puissance à engrenages. D'autre part, nous avons abordé le problème de l'automatisation de diagnostic par l'utilisation de réseaux de neurones. Ceux-ci sont efficaces pour l'automatisation d'une démarche préétablie, mais aussi pour l'optimisation des paramètres d'identification d'avaries recherchées
Machinery used in industrial and transport domains have to be more and more efficient. So, the maintenance of such systems is very important. Interventions must only happen in presence of real damage, and the diagnostic must be reliable and easy to read. This work gave a new elements about the diagnostic of gears power transmissions in case of combined faults of gears and bearings. Gear and bearing faults have been artificially created on an experimental set-up. Transmission error and the bearings accelerations were measured for different operating conditions. Result analysis showed that accelerations envelope signal is an efficient tool for bearings diagnostic, for all operating conditions even in the presence of other defective mechanical components. Moreover, we showed that only accelerations measured in the vicinity of the defective bearing produce a significant pattern of fault presence. According to literature, accelerations analysis produce reliable information about gears health. Yet, we showed that such results are only valid in the case of bearings without any fault. In the presence of simultaneous bearing and gear faults, the transmission error appears as an useful tool giving supplementary information about the gear faults. The obtained results and the established indicators lead to an efficient diagnostic process applied on gear power transmission systems. Moreover, automation of maintenance preventive has been assessed, using neural networks, the used approaches seem to be efficient for the automation procedures, and provides a powerful tool for the optimisation of established indicators

Les pertes de puissance dans les transmissions par engrenages grandes vitesses peuvent être importantes et doivent être prises en compte dès la conception afin de dimensionner au mieux les systèmes de refroidissement et d'éviter la rupture du mécanisme du fait des dilatations thermiques. Il est généralement admis que les principales dissipations d'énergie sont dues au frottement entre les dents, au procédé de lubrification (barbotage ou jet d'huile), au piégeage d'un mélange air-huile durant l'engrènement et à la ventilation de la denture. L'objectif du travail présenté est d'une part de développer différents modèles pour mieux évaluer chacune des pertes, modèles validés sur plusieurs bancs d'essais, d'autre part d'analyser le rendement et les pertes attendues de quatre transmissions à engrenages
Power losses in high-speed gears can be significant and must be taken into consideration at the design stage in order to define the cooling systems, and to avoid mechanism failures due to thermal distortions. It is generally accepted that the total power loss in gears can be decomposed into the contributions of the friction between the teeth, the lubrication process (oil splash or jet), the trapping of air-oil mixture during meshing and finally, tooth windage. The purpose of this work is twofold; on the one hand, to develop various validated models in order to analyse the contribution of each power loss source and, on the other hand, to calculate the efficiency and the expected power losses of four different geared transmissions

Cette thèse s'inscrit dans le domaine des nanosciences. Ce manuscrit présente les travaux réalisés dans le but de mieux comprendre les mouvements de rotation et de translation enregistrés au sein de molécules lorsque celles-ci sont manipulées à l'échelle de la molécule unique. Nous avons tout d'abord étudié la dissymétrisation du stator (partie inférieure du moteur) par deux groupements biphénylènes. Ce fragment a été choisi par analogie avec le sexiphényle qui peut se déplacer sur une surface dans un mouvement analogue à une reptation, les deux groupements biphénylènes devant permettre à la molécule de se déplacer sur une surface via l'excitation par la pointe STM. Dans cette synthèse, l'intermédiaire bipodal incorporant les biphénylènes a été obtenu, mais la troisième sous-unité indazole n'a pas pu être intégrée pour conduire au tripode dissymétrique. Inspiré du design du moteur moléculaire préparé précédemment dans l'équipe, nous avons ensuite étudié la dissymétrisation du rotor (partie supérieure du moteur) par un marqueur azoté pour faciliter le suivi de la rotation du rotor lorsque celle-ci est induite par l'action de la pointe du STM. Le but est d'utiliser ce rotor à cinq pales comme roue crantée, d'en aligner plusieurs comme des trains d'engrenage et d'induire le transfert de rotation d'une molécule à sa voisine. La dernière partie de cette thèse présente la synthèse d'une nouvelle famille de rotors basée sur l'architecture de complexes de type 'double-decker'. La partie supérieure est constituée d'un ligand porphyrine portant un fragment donneur et un fragment accepteur afin d'obtenir une molécule possédant un dipôle permanent estimé à 8 Debye pour contrôler sa rotation par le champ électrique induit par la pointe STM. Ce rotor est supporté par une naphtalocyanine d'europium afin que le rotor n'interagisse pas avec la surface. Ainsi, un complexe hétéroleptique d'europium a été synthétisé et entièrement caractérisé. Les molécules ont été étudiées à l'état de monocouche sur du Cu(111) à 80 K et à l'échelle de la molécule unique sur de l'Au(111) à 5 K à l'aide d'un STM sous ultra-vide. Des comportements d'interrupteur, de rotation libre ou synchronisée ont pu être mis en évidence en fonction de la tension du courant tunnel
This thesis contributes to the field of nanosciences. This manuscript reports the work achieved in order to better understand the rotational and translational motions observed in molecules while those are manipulated as single molecular machines. We first studied the dissymmetrization of the stator (lower anchoring part of the motor) by means of two biphenylene moieties. These fragments were selected to reproduce the behavior of sexiphenyls that can easily move on a surface with the motion analogue to a crawling. Therefore, biphenylenes were designed to allow the molecule to drift in a linear way on the surface using the excitation from the STM tip. In this synthesis, we succeeded to obtain the bipodal bearing two biphenylene moieties. The third indazole subunit could not be added to form the desired dissymmetric stator. Starting from the initial design of the molecular motor previously developed in the group, the first goal of this work was to dissymmetrize the rotor (upper rotating part of the motor) by introducing a nitrogen tag with the purpose of being able to visualize the rotation while this latter is induced by the tip of the STM. The obtained rotor bearing five arms will be used as gears to study the transfer of rotation from one to his neighbours. The last part of this work consists in the development of a new family of rotors based on the double-decker architecture. The upper rotating part is a porphyrin ligand displaying electron donating and withdrawing moieties resulting in a strong dipolar moment with an estimated value of 8 Debye. This unique asset can be used in order to control their rotation by applying an STM tip-induced electric field. This rotor is supported on an europium naphthalocyanine fragment which disables the strong interaction between the rotor and the surface. Thus, an europium heteroleptic double-decker was synthesized and fully characterised. Double-deckers have been studied as monolayers on Cu(111) at 80 K and as single molecule on Au(111) at 5 K using an ultra high vacuum STM. Switching as well as free and synchonised rotational behaviors have been evidenced using different values of bias voltage