Thèses : « Transmissions à engrenages »

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Bard, Christophe. « Modélisation du comportement dynamique des transmissions par engrenages ». Lyon, INSA, 1995. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1995ISAL0031/these.pdf.

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Résumé :

La maîtrise du comportement vibro-acoustique des transmissions par engrenages est devenue un facteur de qualité déterminant. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine de l'Automobile et de l'Aéronautique où l'augmentation du confort est indissociable de la réduction des nuisances sonores. Dans ce contexte, la compréhension et la modélisation des excitations générées par l'engrènement apparaîssent comme indispensables. C'est dans ce cadre que se situe ce travail de thèse dont l'objet principal a été d'établir un modèle de comportement cinématique et dynamique. Ce modèle a été validé et recalé par rapport à des relevés expérimentaux de l'erreur de transmission dynamique. Ces mesures ont été effectuées sur un banc d'essais conçu pour reproduire des conditions de fonctionnement industrielles et sont associées à une technique originale. L'influence des principaux paramètres de conception (rapport de conduite, rapport de recouvrement, corrections de denture,. . . ) et de fonctionnement (vitesse, couple, désalignements,. . . ) a été étudiée. Les différentes approches développées dans la bibliographie pour modéliser l'interface d'engrènement ont été abordées et les résultats qu'elles fournissent systématiquement comparés. Dans ce contexte, la modélisation linéarisée (rigidité de denture constante) apparaît comme la plus performante. Enfin, les résultats obtenus confirment le rôle prépondérant des couplages de comportement entre les différents composants de la transmission. Ceci concerne tout particulièrement la modélisation des paliers qui conditionne pour une grande part la localisation des régimes de fonctionnement critiques
Prediction of vibro-acoustic behaviour became a decisive quality factor in geared transmission design. This is of great importance in Aeronautical and Automobile domains where convenience is inseparable of noise reduction. It's the subject of this PhD thesis which main purpose was to establish a kinematics and model of gear behaviour. Significant validations were obtained by dynamic transmission error measurement on an industrial test rig. An original technique was used for this experimental set-up. Influences of main design parameters (contact and overlap ratio, profile modifications,…) and operating conditions (speed, torque, misalignments,…) were studied. Main gear mesh interface dynamic models used in literature were considered and obtained results, were systematically compared. In this context, using a constant meshing stiffness appears as the most powerful modelization. At least, obtained results confirm the great influence of behaviour coupling between different components of geared transmission. This particularly the case for bearing modelization which directly critical operating range location

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Changenet, Christophe. « Modélisation du comportement thermique des transmissions par engrenages ». Lyon, INSA, 2006. http://www.theses.fr/2006ISAL0047.

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Résumé :

L'objectif du travail présenté est de réaliser un modèle numérique permettant de déterminer le comportement thermique et le rendement d'une transmission mécanique à engrenages. La méthode utilisée est celle des réseaux thermiques. Elle consiste à diviser le système étudié en éléments supposés isothermes, à relier ces éléments par des résistances thermiques qui tiennent compte des transferts de chaleur rencontrés (conduction, convection, rayonnement) et à injecter en différents noeuds du réseau les quantités de chaleur générées par des pertes de puissance éventuelles. Les pertes prises en compte dans le modèle sont les suivantes : frottement généré par les dentures en contact, pertes dans les paliers hydrodynamiques ou à roulements, frottement aux joints d'étanchéité et dans les synchroniseurs des boîtes de vitesses, pertes liées au phénomène de barbotage. En ce qui concerne cette dernière source de chaleur, une étude particulière a été menée via l'exploitation d'un banc d'essais spécifique et des formulations originales sont proposées pour quantifier la puissance générée. L'originalité du modèle thermique proposé réside dans le fait que chaque élément d'une transmission est assimilé à une forme géométrique simple, ceci permet l'emploi de corrélations standards et rend le modèle générique. Un logiciel a été développé afin de coupler les calculs thermiques à ceux des pertes de puissance. Ce logiciel autorise la résolution de problèmes en régime permanent et dynamique. Des campagnes d'essais ont été menées sur deux types de transmission : une boîte de vitesses manuelle à six rapports et un réducteur industriel. Les résultats obtenus montrent que l'outil numérique est tout à fait prédictif du comportement thermique et des évolutions de rendement observés sur un ensemble à engrenages
The objective of the work presented here is to elaborate a numerical model which can predict the thenmal behaviour and the efficiency of power gearing transmission. The thenmal networks method has been used. This method consists in dividing the geared unit into isothenmal elements and connecting these elements by thenmal resistances which depend on the kind of heat transfer encountered (conduction, convection, radiation). Seme elements of the network represent heat sources and the heat generated is linked to power losses which occur in a gearing transmission. The following sources of power lasses are laken into account : friction due to the meshing c gear teeth, lasses in bearings, friction in shaft seals and in gearbox synchronizer sets, losses due to cil churning. As far as cil churning lasses are concerned, a specifie test rig has been used to study this dissipation source and seme original fonmulations are proposed to quantify the heat generated. The originality of the model thal has been developed lies in the nodal decomposition : each element is considered as having a basic shape. Then classical correlations are used to quantify heat transfers, and it allows to simulate the thermal behaviour of any geared unit. A computational program has been designed in order to solve simultaneously power lasses and thermal calculations. Steady-state and transient problems can be solved. Seme measurements have been carried out with Iwo different power trains transmissions : a manual six-speed gearbox and an industrial gear unit. The results of these experiments show thal the numerical model allows to predict with a good accuracy the thermal behaviour and the efficiency

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Bard, Christophe Play Daniel. « Modélisation du comportement dynamique des transmissions par engrenages ». Villeurbanne : Doc'INSA, 2006. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=bard.

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Amai, Nikabou. « Contribution à la modélisation paramétrique en transmission mécanique : le modèle ARMAX entre l'erreur de transmission et le bruit d'engrènement ». Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0118.

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Résumé :

La conception des transmissions par engrenages s'oriente maintenant vers une réduction des nuisances sonores et vibratoires, après avoir optimisé les géométries. Depuis quelques années, l'erreur de transmission est considérée comme la principale excitation mesurable des systèmes engrenants. Dans le cadre de ce travail, nous avons cherché à établir un modèle expérimental du transfert entre l'erreur de transmission et le bruit d'engrènement d'un étage de réduction, prenant en compte les conditions de fonctionnement. Parmi les structures de modèles paramétriques disponibles, seul le modèle ARMAX permet d'avoir une bonne représentation de la fonction de transfert avec un faible nombre de paramètres. Ce modèle nécessite néanmoins une mise en forme des signaux et une étude par bandes de fréquence. L'étude présentée porte essentiellement sur la fréquence d'engrènement. L'interprétation physique du modèle passe par l'établissement de l'équation différentielle gouvernant le système modélisé. Cette première approche a montré que l'excitation du système est caractérisée par une combinaison linéaire de l'erreur de transmission et de sa dérivée par rapport au temps. Une étude paramétrique par la méthode des plans d'expériences a montré que la charge appliquée sur la denture n'intervient pas et que les facteurs géométriques de conception sont couplés aux facteurs de fonctionnement. Ces facteurs modifient le système de génération du bruit d'engrènement. La prise en compte de ces modifications sur les coefficients de l'équation différentielle permet de proposer un modèle hybride complet du transfert entre l'erreur de transmission et le bruit d'engrènement. Cette démarche est transposable à des transmissions de puissance complètes de type "boîte de vitesses"
Design of gear power transmissions moves towards reduction of vibration and noise pollution after have improving geometry. Since several years, transmission error is recognised as the main measurable excitation of the gearing mechanisms. In this work, we have chosen to introduce an experimental model of transfer between transmission error and acoustic effects on a one-stage gearing system, taking into account real operating conditions. From the available structures of parametric model, only the ARMAX model seems to be a reliable description of transfer function with a low number of parameters. These models nevertheless require signal modifications and an analysis by frequency bands. The presented study is essentially concerned with mesh frequency. The physical interpretation of the models runs though establishment of the differential equation which governs the concerned system. This first approach shows that the excitation is described by a combination of transmission error and its first time derivative. A parametric study, with the help of experimental design, leads to the conclusion that load is not the most influent factor and that geometric factors are associated with operating factors. These factors change the mechanism of gear noise generation. Taking these modifications into account on differential equation coefficients permits to propose a complex hybrid model of the transfer between transmission error and gearing noise. This modelisation method can be used on entire gearing power transmissions like automotive gearbox

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Driot, Nicolas. « Etude de la dispersion vibroacoustique des transmissions par engrenages ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1899_ndriot.pdf.

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Résumé :

Pour des transmissions par engrenages fabriquées en grande série, il n'est pas rare de constater des écarts de niveaux de bruit de plus de 10 dB. L'origine de cette variabilité est connue puisque ce sont les tolérances de fabrication qui autorisent de telles variations de comportement. Nous proposons une méthodologie permettant de prendre en compte les tolérances de fabrication et de les inclure dans les modèles de prédiction du bruit rayonné par les boîtes de vitesses. Les tolérances de fabrication sont modélisées par une approche stochastique et plus particulièrement par la méthode d'échantillonnage de Taguchi. Cette méthode a d'abord fait l'objet d'une étude comparative puis est utilisée pour la prédiction de la variabilité des boîtes de vitesses dont la micro géométrie des dentures varie. Les résultats statistiques valident complètement la méthode Taguchi et prouve son efficacité en terme de compromis précision/rapidité
This study deals with the prediction of vibroacoustic behavior variability of mass produced gearboxes. Indeed, noise measurements on populations of high-volume gearboxes often reveal large variability, mainly due to tolerances associated with certain gear design parameters introduced to accommodate certain manufacturing errors. We propose and implement a methodology able to include tolerances in gears dynamic models. The statistical tolerancing Taguchi's method is used for this purpose. This method is first validated in terms of accuracy/computational time ratio by using dynamic systems having statistical mechanical characteristics. Then, we focus on gearboxes for which tooth micro geometry is disturbed by known manufacturing errors. Numerous statistical results are displayed concerning transmission error variability, natural modes variability and noise levels variability. Results correlate to experimental measurements done in automotive industry and validate Taguchi's method

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Fargère, Romain. « Simulation du comportement dynamique des transmissions par engrenages sur paliers hydrodynamiques ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833202.

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Résumé :

Ce travail vise à prédire le comportement dynamique de transmissions par engrenages supportées par des paliers hydrodynamiques, semblables à celles utilisées dans le domaine de la propulsion navale. Un modèle couplé de transmission mécanique est présenté ; il traite la plupart des interactions possibles entre les engrenages, les arbres et les paliers. Un élément d'engrenages à dentures larges, avec raideur non linéaire et dépendante du temps, est combiné à des éléments finis de poutre alors que la contribution des paliers est introduite par la résolution directe de l'équation de REYNOLDS et d'un model thermique simplifié. A cause des jeux de fonctionnement des paliers, une attention particulière a été portée à la définition de l'état de référence et des degrés de liberté. La réponse du système est calculée par la combinaison d'un schéma d'intégration temporelle, d'une méthode de NEWTON-RAPHSON et d'un algorithme de contact normal unilatéral de manière à ce que les conditions de contact aux paliers et entre les dents soient simultanément traitées. Les résultats de simulation sont comparés à des mesures réalisées sur un banc d'essai de haute précision possédant un train simple étage en dentures droites et hélicoïdales, supporté par des paliers lisses de type hydrodynamique. Les comparaisons fournissent un bon accord et aboutissent à la validation du modèle de couplage tant sur les aspects globaux que locaux. Bon nombre de résultats sont également présentés, qui montrent que certains paramètres, bien souvent ignorés dans les modèles de la littérature, tels que la position de la zone d'alimentation des paliers, la température de lubrifiant dans les paliers, les accouplements avec l'environnement extérieur peuvent fortement modifier l'équilibre statique et le comportement dynamique du système, jusqu'aux contacts entre les dents.

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Fargere, Romain. « Simulation du comportement dynamique des transmissions par engrenages sur paliers hydrodynamiques ». Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0130/document.

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Résumé :

Ce travail vise à prédire le comportement dynamique de transmissions par engrenages supportées par des paliers hydrodynamiques, semblables à celles utilisées dans le domaine de la propulsion navale. Un modèle couplé de transmission mécanique est présenté ; il traite la plupart des interactions possibles entre les engrenages, les arbres et les paliers. Un élément d’engrenages à dentures larges, avec raideur non linéaire et dépendante du temps, est combiné à des éléments finis de poutre alors que la contribution des paliers est introduite par la résolution directe de l’équation de REYNOLDS et d’un model thermique simplifié. A cause des jeux de fonctionnement des paliers, une attention particulière a été portée à la définition de l’état de référence et des degrés de liberté. La réponse du système est calculée par la combinaison d’un schéma d’intégration temporelle, d’une méthode de NEWTON-RAPHSON et d’un algorithme de contact normal unilatéral de manière à ce que les conditions de contact aux paliers et entre les dents soient simultanément traitées. Les résultats de simulation sont comparés à des mesures réalisées sur un banc d’essai de haute précision possédant un train simple étage en dentures droites et hélicoïdales, supporté par des paliers lisses de type hydrodynamique. Les comparaisons fournissent un bon accord et aboutissent à la validation du modèle de couplage tant sur les aspects globaux que locaux. Bon nombre de résultats sont également présentés, qui montrent que certains paramètres, bien souvent ignorés dans les modèles de la littérature, tels que la position de la zone d’alimentation des paliers, la température de lubrifiant dans les paliers, les accouplements avec l’environnement extérieur peuvent fortement modifier l’équilibre statique et le comportement dynamique du système, jusqu’aux contacts entre les dents
The present work is aimed at predicting the dynamic behaviour of geared transmissions supported by hydrodynamic journal bearings, similar to those used in naval propulsion. A global model of mechanical transmissions is introduced which deals with most of the possible interactions between gears, shafts and hydrodynamic journal bearings. A specific element for wide-faced gears with non linear time-varying mesh stiffness and tooth shape deviations is combined with shaft finite elements whereas the bearing contributions are introduced based on the direct solution of REYNOLDS’ equation and a simple thermal model. Because of the large bearing clearances, particular attention has been paid to the definition of the degrees-of-freedom and their datum. Solutions are derived by combining a time-step integration scheme, a NEWTON-RAPHSON method and a normal contact algorithm in such a way that the contact conditions in the bearings and on the gear teeth are simultaneously dealt with. The simulation results are compared with the measurement obtained on a high-precision test rig with single stage spur and helical gears supported by hydrodynamic journal bearings. The experimental and simulation results compare well thus validating the simulation strategy both at the global and local scales. A number of results are presented which show that parameters often discarded in global models such as the location of the oil inlet area, the oil temperature in the bearings and external couplings with mechanical parts can be influential on the static and dynamic behaviour of the system

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Reboul, Emeline. « Vibroacoustique des mécanismes à hautes fréquences : Application aux transmissions par engrenages ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/ereboul.pdf.

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Résumé :

Les travaux concernent la prédiction du bruit rayonné par un mécanisme. On s'intéresse au cas où le comportement vibratoire de celui-ci se situe dans le domaine des basses fréquences et peut donc être déterminé par des méthodes classiques de type modal. En revanche, on s'intéresse au cas où ce domaine fréquentiel se situe en hautes fréquences du point de vue acoustique, lorsque par exemple le mécanisme est plongé dans certaines cavités. L'application concerne le bruit rayonné par une boîte de vitesses dans un compartiment moteur. Le but de nos travaux est donc de développer une approche hybride couplant deux méthodes basées sur des approches basses fréquences pour les vibrations et hautes fréquences pour l'acoustique. La méthode proposée repose sur l'évaluation des sources énergétiques équivalentes sur l'enveloppe du mécanisme connaissant son champ vibratoire. Ces sources sont exploitées dans la méthode du transfert radiatif retenue pour notre étude acoustique en hautes fréquences
We interest in the prediction of the noise radiated in the high frequency range by the casing of a mechanism vibrating in the low frequency range. Such a problem occurs when the vibrating structure is put inside some cavities. The application is concerned with the radiation of a gearbox in the engine enclosure. The aim of our works is then to develop a hybrid approach to couple a modal method for predicting the casing vibrations to a high frequency method for predicting the noise radiated. Equivalent energy sources are estimated on the casing surface from the knowledge of the surface velocity field. These sources are then used in the radiative transfer method involved for the acoustical study in the high frequency range

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Ducret, Philippe. « Prédiction du bruit rayonné par les carters des transmissions à engrenages ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1701_pducret.pdf.

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Résumé :

Cette étude a eu pour objet la définition d'une méthodologie de prédiction du bruit rayonné par les carters des transmissions à engrenages, ainsi que l'élaboration et la validation de l'outil numérique associé. Ce type de bruit a pour principale origine l'excitation vibratoire générée par le processus d'engrènement (l'erreur statique de transmission sous charge). Le développement de la méthode comporte plusieurs étapes. Tout d'abord, une modélisation dynamique complète de la transmission (engrenages, arbres, roulements et carter) est réalisée par la méthode des éléments finis (code ANSYS®). Ensuite, une méthode spectrale itérative permet de recoudre le grand système d'équations différentielles à coefficients périodiques régissant la réponse vibratoire forcée induite par l'erreur de transmission. Cette méthode fournit directement le spectre de la réponse vibratoire du carter. Enfin, la formulation intégrale directe, associée à une resolution numérique par éléments finis de frontière, permet de calculer le bruit rayonné. L'outil numérique associé à cette dernière étape est exploité pour l'etude des carters de transmissions de forme proche d'un parallélépipède rectangle. De nombreuses simulations numériques ont été effectuées dans le cadre de l'etude de deux réducteurs simplifiés à engrenage hélicoïdal cylindrique parallèle. Bien qu'ayant considéré des transmissions simplifiées, les études entreprises ont permis de foumir un ensemble d'informations relatives aux caractéristiques du bruit rayonné. Elles renseignent notamment sur les influences dynamique et acoustique de certains constituants, tels que les arbres, les roulements et le carter. Elles permettent par ailleurs d'identifier, parmi toutes les faces vibrantes d'un carter, la face la plus rayonnante. Le rôle acoustique de certaines simplifications de calcul (suppression des détails géométriques des carters, insertion d'un baffle) est également examiné et permet de mettre en évidence les avantages et les inconvénients qu'apportent ces techniques simplificatrices sur l'etude acoustique des transmissions
The basic subject of the work is concerned with the definition of a methodology of predicting the noise radiated by the casings of gearboxes, as well as the elaboration and the validation of the associated numerical computing tool. This kind of noise has the vibratory excitation produced by meshing process (static transmission error) as principal origin. The development of the method is made up of numerous stages. First, the whole dynamic modelling of the geared transmission (gears, shafts, roller bearings and the casing) is realised using the finite element method (ANSYS® code). Next, an iterative spectral method allows to solve the steady state forced response of the great system of differential equations with periodically varying parameters induced by the transmission error. This method provides a direct spectral description of the vibratory response of the casing. Finally, the direct integral formulation, associated with the collocation numerical resolution using boundary elements, allows to compute the radiated noise. The numerical computing tool associated with this last stage is utilised for the study of the gearbox casings which have a geometrical form close to a right-angled parailelepipedic rectangle. Numerous numerical simulations have been realised as part of the study of two single reduction helical gear systems. Although the transmissions are simplified, the studies have allowed to provide general informations about the radiated noise characteristics. Especially, the numerical results shed the light on the dynamic and acoustic influence of some gearbox components like the shafts, the roller bearings and the housing. In addition, they allow to identify the more radiating face between all the vibrating faces. The use of some acoustic computing simplifications (removal of casing geometrical details, insertion of a rigid baffle) is also analysed and that exhibits the advantages and the inconvenients of these simplifications in the acoustic study of a gearbox

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Sibe, Annabel. « Etude de la transparence acoustique des carters des transmissions à engrenages ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1997. http://www.theses.fr/1997ECDL0024.

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L'objectif est de connaître la contribution du bruit d'engrènement (émissions acoustiques internes) au bruit global rayonné par les carters des transmissions à engrenages. Le bruit d'engrènement a deux origines : le rayonnement acoustique des corps d'engrenage excités en vibration par l'erreur de transmission, et une source d'origine aérodynamique, associée aux phénomènes cycliques d'aspiration et de refoulement d'air entre la tête et le fond des dents en prise. Un modèle de la source aérodynamique est élaboré et validé, à partir de résultats expérimentaux de la littérature. Il est constitué de huit monopoles dont les caractéristiques intègrent l'influence de la fréquence d'engrènement, de la largeur de denture et du module de l'engrenage. Ensuite, nous étudions le comportement vibroacoustique des corps d'engrenage. Plusieurs modèles vibratoires analytiques sont proposés, complétés par une résolution avec le logiciel ansys. Le rayonnement acoustique est calculé à l'aide des logiciels astryd et sysnoise. Les résultats montrent que les puissances acoustiques émises en champ libre par les deux sources internes sont importantes (100 a 120 db). La transparence acoustique des carters vis-à-vis des sources de bruit internes est ensuite étudiée. Les formulations analytiques développées nous permettent de montrer l'importance des couplages entre modes de cavité et modes de paroi, et la nécessité d'adopter une démarche globale. Pour les configurations réelles d'engrenages étudiées, les logiciels astryd et sysnoise sont donc utilisés. Les résultats montrent que, malgré la forte réduction de bruit induite par le carter (40 db en moyenne), la contribution des sources internes à la puissance acoustique rayonnée à l'extérieur peut atteindre 90 db. Une étude paramétrique nous conduit à proposer des solutions permettant de limiter la transparence acoustique des carters et le bruit d'engrènement, tout en conservant les performances mécaniques de la transmission.

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Reboul, Emeline Perret-Liaudet Joël Le Bot Alain. « Vibroacoustique des mécanismes à hautes fréquences : Application aux transmissions par engrenages ». [S.l.] : [s.n.], 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/ereboul.pdf.

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Sika, Guillaume. « Dynamique des transmissions en régime transitoire ». Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0080/these.pdf.

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Résumé :

Ce travail vise à prédire le comportement dynamique d’engrenages évoluant à des vitesses de rotation variables. Un modèle d’engrenages à paramètres concentrés est développé, il inclut la possibilité de contacts directs et de contacts sur les faces arrière des dentures, les influences des excentricités, du jeu de denture et des variations de vitesse de rotation. Les arbres sont introduits via des éléments finis de poutres de Timoschenko et les paliers par l’intermédiaire de ressorts de traction - compression et de torsion. Les différents états des conditions de contacts, ainsi que les paramètres nécessaires à la simulation de l’engrènement, sont analysés. Un schéma numérique d’intégration pas à pas est couplé à un algorithme de contact afin de résoudre les équations de mouvement. Différents modèles de complexité croissante sont exploités afin de caractériser les contributions de variations périodiques de vitesses (acyclisme). Pour un système à un seul degré de liberté, des résultats originaux relatifs à la stabilité de la solution en sont déduits. Des approches analytiques sont également proposées afin de valider et calibrer les méthodes numériques. Les résultats confirment l’influence certaine de certains régimes transitoires sur le comportement dynamique des engrenages, particulièrement dans le cas de l’acyclisme [131 - 132 - 133]
This present work is aimed at predicting the dynamic behaviour of geared transmissions submitted to unsteady rotational speeds. The proposed gear model is based on lumped parameter elements; it also accounts for contact losses between the teeth and back strikes, the influence of eccentricities, backlash and variable rotational speeds. The pinion and the gear shafts are modelled using Timoschenko’s beam elements whereas bearings are simulated via lumped stiffness elements. The various possible contact conditions and parameters controlling the gear meshing characteristics are analysed. The equations of motion are solved by combining a time-step numerical integration scheme and a normal contact algorithm. Several models are investigated in the particular case of fluctuating input speed caused by engine acyclism and, for a one degree of freedom system, original results about parametric instabilities are presented. Analytical approaches are proposed in order to validate and calibrate the numerical methods. The results confirm a significant influence of some transient regimes on the dynamic behaviour of gears, particularly in the case of engine acyclism

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Vaujany, Jean-Pierre de. « Comportement d'engrenage cylindrique intérieur : Effets de jante et de voile ». Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0128.

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Résumé :

La description du comportement mécanique des engrenages a considérablement évolué ces dernières années. Le problème est complexe car l'engrenage doit être considéré en fonction des conditions de fabrication et dans son environnement d'utilisation réel. Dès la conception, des paramètres sont optimisés. Ils définissent la géométrie générale de l'engrenage ainsi que des corrections fines sur les dents. L'allègement des structures conduit par ailleurs au choix de jantes fines et à la présence de voile. Beaucoup d’études ont été faites avec des engrenages extérieurs, le comportement des engrenages intérieurs est comparativement rarement mentionné dans la littérature et a donc constitué le sujet de cette thèse. L'objet de ce travail était de simuler, dans des conditions réelles, l’engrènement des engrenages intérieurs et d'isoler les paramètres géométriques et mécaniques qui gouvernent le comportement. La modélisation 3D repose sur une méthode dérivée des Eléments Finis : la Méthode des Prismes Finis. Les effets de déformation de dent en contact sont simultanément traités. Les modules spécifiques aux engrenages intérieurs ont été intégrés dans un logiciel existant: PRINCE. Les résultats numériques en déplacement et partage de charges ont été validés avec des résultats expérimentaux obtenus par speckle vidéo. Une exploitation scientifique du logiciel a permis de quantifier l'influence de paramètres géométriques et mécaniques (mode de fixation de la couronne, désalignements. . . ) sur le comportement de l'engrènement (rigidité, pression de contact, contrainte en pied de dent. . . ). Une analyse paramétrique en fonction de l'épaisseur de jante et de la position du voile a été menée sur la répartition des contraintes en pied de dent de la couronne
The description of gear mechanical behavior has progressed these last years. The study of a gear must take into account the fabrication conditions and the real meshing environment. At the beginning of gear design, some parameters are optimized. They define the general gear geometry and fine tooth profile modifications. On the other hand, thin rims and webs are used in order to lighten the structure. Many studies have been realized on external gears, while less attention have been accorded to the internal gear behavior in the literature. The aim of this thesis is to simulate the internal gear meshing and to isolate the geometrical and mechanical parameters that affect the gear behavior. The 3D model is based on the Finite Prism Method. This method can be considered as a particular case of the Finite Element Method. The bulk surface deviations are taken into account. The numerical results concerning the displacements and the load sharing have been validated experimentally (speckle video). Results obtained using the numerical tool (PRINCE) have shown the influence of the geometrical and mechanical parameters (ring fixing conditions, misalignments…) on the gear behavior (meshing stiffness, instantaneous contact pressure, root stresses. . . ). Moreover, a developed parametric analysis permits to quantify the influence the rim thickness and of the web position on the 3D root stress variations

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Feki, Nabih. « Modélisation électro-mécanique de transmissions par engrenages : Applications à la détection et au suivi des avaries ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743722.

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Résumé :

La détection et le diagnostic des défauts d'engrenages ont été traditionnellement basés sur l'analyse des signaux vibratoires et acoustiques. Mais, ces méthodes peuvent être coûteuses suite aux difficultés techniques de mise en œuvre de capteurs sur des pièces en rotation. Dans ces travaux de thèse, une méthode originale de détection de défauts locaux dans des engrenages entraînés par des moteurs électriques est proposée en se basant sur le suivi des courants statoriques. Le système électromécanique est simulé numériquement en combinant un modèle électrique dynamique de moteurs asynchrones (modèle de Kron et modèle des réseaux de perméances) et un modèle mécanique dynamique d'engrenages droits et hélicoïdaux incluant les arbres et les paliers. Certains défauts classiques du moteur (excentricité du rotor) et des défauts d'engrenages (écaillages sur les flancs actifs de dentures) sont considérés et une technique itérative de résolution est présentée qui permet de résoudre le problème électromécanique couplé. De nombreux résultats sont présentés qui illustrent la possibilité et la sensibilité de détection de défauts d'engrenages par mesure de courants électriques sur le moteur. Sur la base de ces simulations, il est conclu que l'analyse de la signature des courants du moteur apparaît comme une méthode suffisamment précise pour détecter et surveiller les défauts locaux d'engrenage comme les écaillages.

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Rigaud, Emmanuel. « Interactions dynamiques entre dentures, lignes d'arbres, roulements et carter dans les transmissions par engrenages ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1743_erigaud.pdf.

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Résumé :

Le but de ce travail est de calculer l'excitation vibratoire générée par le processus d'engrènement (erreur statique de ''transmission- sous charge) puis d'analyser les caractéristiques du comportement dynamique des transmissions par engrenages induit par cette excitation. L'excitation vibratoire des transmissions résulte des écarts de géométrie et des déformations élastiques de l'engrenage. Pour calculer ses caractéristiques, nous introduisons une modélisation par éléments finis 3D de l'engrenage puis résolvons le système d'équations non linéaires qui gère le contact entre les dentures. A partir de cette approche, nous pouvons mettre en évidence les interactions entre les couples de dents en prise et les couplages élastiques entre les corps de roue et les dentures. Nous analysons aussi les effets des corrections de denture sur les fluctuations périodiques de l'erreur statique de transmission sous charge et de la raideur d'engrènement. Dans une deuxième partie, nous calculons la réponse dynamique des transmissions par engrenages a partir d'une approche globale basée sur une discrétisation par éléments finis de toutes les composantes (engrenages, lignes d'arbres. Roulements et carter). Pour résoudre le système d'équations différentielles à coefficients périodiques gouvernant la dynamique de la transmission complète, nous exploitons une méthode spectrale et itérative. A partir de 1'étude d'une boite d'inversion équipée d'un engrenage parallèle a denture hélicoïdale, nous validons la méthodologie adoptée et mettons en évidence les phénomènes dynamiques caractéristiques. Les vitesses de rotation qui correspondent a l'excitation en résonance des "modes de denture", donnent naissance à de fortes surcharges sur les dentures. L'analyse des mécanismes de transfert et de couplage entre ces surcharges, les efforts transmis au carter par les roulements et la moyenne spatiale de la vitesse quadratique moyenne du carter permet de mettre en évidence les influences des roulements et de l'architecture du carter sur les niveaux vibratoires des transmissions. La méthodologie adoptée et les simulations numériques effectuées permettent de proposer des solutions qui conduisent, a masse constante, à une diminution sensible-de la vitesse quadratique moyenne des carters de transmissions
The aim of this work is to calculate the vibratory excitation induced by the meshing process of spur and helical gear pairs (static transmission error under load) and to analyse the dynamics of gearboxes. Static, transmission error results from geometry faults and elastic deformation of gears. In order to calculate its characteristics, we propose a method based on a 3-D Finite Element modelling of each toothed wheel. A non-linear algorithm computes load distribution and static transmission error, for a set of successive positions of the driving wheel. Numerical simulations show that interactions between the adjacent loaded teeth and wheel body deformation modify the load distribution and the variations of static transmission error. We also analyse the effect of different tooth modification types on static transmission error and mesh stiffness. In order to analyse dynamic response of gearboxes generated by static transmission error, we propose a method based on the modelling of all the components (gears, shafts, bearings and housing). Forced response of the whole gearbox is computed using a spectral and iterative method. The analyse of dynamics of a particular gearbox fitted out with a helical gear pair allows to validate the proposed methodology and to show the most important dynamic phenomena. The highest dynamic mesh force levels correspond to a resonant excitation of modes which have a high potential energy associated with mesh stiffness. The analyse of coupling mechanisms between dynamic mesh force, generalised dynamic forces (axial, radial and angular) transmitted to the housing through the bearings and time and space-averaged mean square vibrational velocity of housing shows that, bearings stiffnesses and mechanical properties of housing have an appreciable influence on the vibrational responses. Our methodology and numerical results allow to propose new designs which lead to a significant reduction of the mean square vibrational velocity of housing of gearboxes

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Sadoulet-Reboul, Emeline. « Vibroacoustique des mécanismes à hautes fréquencesApplication aux transmissions par engrenage ». Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012024.

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Résumé :

Nous proposons une méthode afin de prédire le bruit rayonné en hautes fréquences par une structure qui vibre en basses fréquences. Cette méthode est qualifiée d'hybride car elle couple deux méthodes valables dans des domaines fréquentiels distincts. Le cas d'application traité est celui d'une boîte de vitesses au sein d'un compartiment moteur. Le comportement vibratoire du carter est induit par une excitation interne générée par le processus d'engrènement, l'erreur statique de transmission. Il est prédit par la méthode spectrale itérative qui repose sur une technique originale de résolution des équations à coefficients périodiques. Des sources équivalentes sont introduites afin de reproduire le bruit rayonné par le carter en champ libre. Chaque source est la somme des contributions d'une source de pression, d'une source de vitesse et d'une source d'intensité. Des formulations analytiques pour l'amplitude et la directivité de ces sources sont proposées. Elles sont ensuite utilisées dans la méthode du transfert radiatif qui s'inspire de l'écriture des échanges radiatifs en thermique et conduit au champ acoustique au sein du compartiment moteur. Cette méthode a été étendue dans ce travail par l'introduction de la diffraction acoustique. La méthode hybride a été validée pour une plaque simple bafflée et pour une plaque raidie dont les champs de vitesse et de pression pariétaux sont évalués expérimentalement, par comparaison avec la méthode des éléments finis de frontière. Enfin, l'application à une boîte de vitesses intégrée à un groupe motopropulseur placé au sein d'un encapsulage moteur de véhicule poids lourd a été résolue. L'intérêt de la méthode hybride est de permettre le couplage d'une méthode vibratoire dédiée aux basses fréquences à une méthode acoustique dédiée aux hautes fréquences qui conduit à des temps de calcul réduits par rapport aux méthodes d'éléments finis de frontière.

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Hugues, Jean-Guy. « Contribution à l’étude dynamique, lors du démarrage, de chaînes cinématiques a engrenages, entraînées par moteur électrique : Sous-titre eng ». Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0108.

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Résumé :

L'objet de cette thèse est l'étude du comportement dynamique torsionnel, au démarrage, de chaînes cinématiques, présentant une grande souplesse externe au réducteur et entraînées par moteur électrique. A cette fin, une transmission comportant un moteur asynchrone entraînant un réducteur, une barre de torsion très souple, un multiplicateur et une inertie variable, a été réalisée et équipée de capteurs permettant des mesures dynamiques. Un système de mesures par codeurs optiques a été spécialement mis au point pour suivre 1' évolution de la différence de position angulaire entre 1' entrée et la sortie du réducteur et du multiplicateur. A partir de ces mesures, l'auteur analyse les phénomènes dynamiques observés au démarrage : rattrapage de jeu, saut de denture, fréquences propres, etc. . . Ces résultats seront également utilisés pour valider des calculs de simulation. Un programme de calcul a été mis en œuvre pour simuler le comportement dynamique en torsion de la transmission en tenant compte de l'interaction entre le système électrique et le système mécanique. Ce programme repose sur le modèle de la machine électrique généralisée, appliqué aux moteurs asynchrones et couplé à un modèle dynamique en torsion de la chaîne cinématique. Le calcul des valeurs propres et l'étude de sensibilité modale coïncident avec les observations expérimentales. La confrontation des réponses calculées avec celles mesurées met en évidence la nécessité de prendre en compte les jeux de denture et les déformations des carters. Le but de l'étude dynamique est de connaître l'influence des phases transitoires sur la tenue en fatigue des engrenages. Cet effet est déterminé en décomposant les cycles de charge en fonction du passage des dents et en appliquant les lois de cumul de charge
The purpose of this thesis is the study of the dynamic torsional behaviour, during startup, of gear transmissions having a large flexibility extremal to the gearbox and driven by electrical motor. In order to achieve this, a transmission including an induction motor driving a reducer, a very flexible torsion bar, a step-up gearbox and a variable inertia, was realised and equipped with transducers allowing dynamic measures. A system of measure by optical encoders was specially developed to follow up the evolution of the difference between the input and the output of the reducer and the step-up gearbox. From this measures, the author analysed the dynamic phenomena observed during start-up : taking up play, teeth contact loss, natural frequencies, etc. . . These results will also be used to validate the simulation. A pro gram was developed to simulate the dynamic torsional behaviour of the transmission by taking the interaction between the electrical system and the mechanical system into account This pro gram is based on the model of the generalized electric machine, applied to the induction motors and coup led to a dynamic torsional model of the transmission. The calculation of the eigenvalue and the study of the modal sensitivity coincides with the experimental observations. The confrontation of the calculated responses with those measured shows up the necessity to take the backlash and the casing deformations into account The aim of the dynamic study is to know the influence of the transient state on the fatigue life of the gears. This effect is determined by braking op the load cycles according to the passage of the teeth and by applying the cumulative damage laws

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Sainte-Marie, Nina. « A transmission-error-based gear dynamic model : Applications to single- and multi-mesh transmissions ». Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI133/document.

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Résumé :

Les spectres de bruit mesurés en cabine d’hélicoptère montrent que la boîte de transmission principale (BTP) est un des principaux contributeurs au bruit perçu par les usagers. Elle génère en effet plusieurs raies émergeant fortement du bruit large bande et dont les fréquences se situent dans la plage de sensibilité maximale de l’oreille humaine. Dans un contexte d’amélioration permanente du confort acoustique des usagers, un modèle numérique est développé pour prédire le comportement dynamique des BTP. Les équations du mouvement sont écrites sur la base de fonctions du temps représentatives des excitations générées par l’engrènement (raideur d’engrènement et erreurs de transmission). Plusieurs éléments de validation sont présentés pour confirmer la pertinence de la formulation proposée. Différents résultats numériques et expérimentaux de la littérature sont utilisés à des fins de comparaison, montrant que le modèle s’applique aux systèmes à simple étage de réduction, par engrenage cylindrique ou spiro-conique. La validation est ensuite étendue aux systèmes à deux étages de réduction et les résultats confirment que la formulation basée sur les erreurs de transmission permet de tenir compte des corrections de profil. Finalement, le modèle est utilisé pour diverses applications. Premièrement, l’influence des erreurs de pas sur le comportement dynamique de transmissions par engrenages est discutée, ainsi que l’influence combinée du niveau de chargement appliqué. Dans un second temps, la relation entre l’erreur de transmission dynamique et différents coefficients dynamiques est étudiée. Le contenu spectral de la réponse au niveau des roulements est ensuite analysé pour des systèmes à deux engrènements cylindriques et l’influence de différents paramètres est discutée. Enfin, une application est réalisée sur un système comprenant un engrenage cylindrique et un engrenage spiro-conique. Les phénomènes de couplage entre les étages successifs sont mis en évidence ainsi que la contribution des deux engrènements au contenu spectral de la réponse aux roulements
Noise measurements have shown that helicopters main gearboxes highly contribute to the overall cabin noise. Gear mesh vibrations propagate through the shafts to the rolling element bearings and the casing which becomes a source of radiated noise. The latter is characterized by high-amplitude tones emerging from broadband noise whose frequencies lie in the range of maximum human ear sensitivity. In the context of continuous improvement in the acoustic comfort of helicopter passengers, it is therefore necessary to analyse and optimize gearbox vibrations in order to reduce casing noise radiations. The research work presented in this memoir is focused on the development of a numerical model dedicated to the prediction of gear system dynamic behaviour, comprising several gear stages and different types of gears. This model relies on classic beam and lumped parameter elements along with specific two-node gear elements for both cylindrical (spur, helical) and spiral-bevel gears. The equations of motion are developed based on time-varying functions representative of mesh excitations which comprise: (a) mesh stiffness functions, (b) quasi-static transmission error under load, and (c) kinematic (or no-load) transmission error. A number of comparisons with benchmark numerical and experimental results from the literature are presented which demonstrate that the proposed approach is sound as far as single-stage systems with spur, helical or spiral-bevel gears are considered. Validations are then extended to double-stage gears and, here again, it is confirmed that the proposed transmission error based formulation is accurate and can account for tooth shape modifications. In the second part of the memoir, several examples of application are presented and commented upon. First, the combined influence of tooth pitch errors and load on the dynamic behaviour of gear transmissions is tackled. An extended three-dimensional model and a reduced torsional version are then confronted in order to investigate the dependency between dynamic transmission errors and mesh force / root stress dynamic factors. Further investigations on bearing dynamic response in two-stage spur gear systems are conducted and the particular contributions of profile modifications are analysed. Finally, a system combining a cylindrical gear and a spiral-bevel gear is considered and particular attention is paid to the dynamic couplings between the various meshes and their influence on bearing dynamic responses

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Diab, Yasser. « Analyse des pertes de puissance dans les transmissions par engrenages à grande vitesse : applications aux réducteurs industriels et aux machines textiles ». Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0041/these.pdf.

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Résumé :

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

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Diab, Yasser Velex Philippe Ville Fabrice. « Analyse des pertes de puissance dans les transmissions par engrenages à grande vitesse applications aux réducteurs industriels et aux machines textiles / ». Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=diab.

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Grégoire, Isaac. « Analyse du coefficient de frottement sur les contacts lubrifiés et impact sur le grippage : Application aux transmissions par engrenages aéronautiques ». Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI100.

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Résumé :

Le développement de nouvelles technologies permettant d’obtenir des procédés de fabrication novateurs, de même que l’utilisation de nouveaux matériaux et lubrifiants, ont rendu possible une amélioration globale de l’efficacité des systèmes mécaniques et la résolution de nombreuses défaillances. Néanmoins, certains types de détérioration comme le grippage restent difficiles à appréhender car ils résultent de nombreux paramètres connexes tels que le régime de lubrification, la température du contact et le coefficient de frottement. Le grippage est un phénomène qui apparait de manière brutale et qui se caractérise par des arrachements et des transferts de matières entre les surfaces en contact pouvant aller jusqu’à la destruction complète du système. Ce dernier est généralement associé à une mauvaise dissipation des calories entrainant des températures de contact élevées. De nombreux critères basés sur la dissipation d’énergie dans le contact ont été établis sans pour autant que l’un d’eux ne soit unanimement reconnu par la communauté scientifique. La première partie de cette étude a consisté à caractériser le comportement en frottement d’un couple matériau-lubrifiant grâce à l’utilisation d’une machine bi-disque. En parallèle, une modélisation thermique de ce banc d’essais a été réalisée en utilisant la méthode des réseaux thermiques. Les corrélations entre les formules analytiques et les mesures expérimentales ont permis d’aboutir à l’établissement d’une loi de frottement liant conditions de contact et température de masse des éprouvettes. Il a aussi pu être démontré que la température de masse des disques pouvait être considérablement différente de la température d’injection du lubrifiant en fonction des conditions opératoires. Ce résultat permet une analyse nouvelle des critères de grippage dont la plupart assimilent la température des éprouvettes à celle d’injection du lubrifiant. Malgré cela, les différents essais de grippage réalisés montrent que l’unique considération de la température de contact pour établir un critère de grippage s’avère insuffisante
The development of new technologies, which allow innovative manufacturing processes, as well as the use of new materials and lubricants have led to an overall improvement of mechanical systems efficiency and reliability. However some failures, like scuffing, remain difficult to understand since they depend on many related parameters such as the lubrication regime, the contact temperature and the friction coefficient. Scuffing is a critical damage that appears suddenly and which is characterised by local welds and scratches between the sliding surfaces. It can lead to complete destruction of the mechanical system. This phenomenon is in general related to poor heat dissipation and overheating resulting in high contact temperature. Numerous studies were conducted in order to establish a scuffing criterion based on energetic approach. But none of them is unanimously recognized by the scientific community. The first part of this study consisted in characterizing the frictional behaviour of a given couple of lubricant and material thanks to the use of a twin-disc machine. In a second part, a thermal modelling of this test bench has been realised using the thermal network methodology. Correlations between analytical formulas and experimental measurements allowed to establish a friction law relating contact conditions and disc bulk temperature. It has also been demonstrated that the disc bulk temperature could be considerably different from the lubricant injection temperature depending on the operating conditions. This result allows a new interpretation of existing scuffing criteria, which for most of them consider the disc temperature to equal the oil temperature. Despite this analysis, the scuffing experiments performed reveal that accounting solely for the contact temperature is not sufficient to establish a reliable scuffing criterion

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Hubert, Elisa. « Vibration monitoring of an aeronautic power transmission system ». Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSES015.

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Résumé :

Cette thèse contient les résultats de travaux de recherche menés à SafranTech et au Laboratoire d’Analyse des Signaux et des Processus Industriels (LASPI) de l’Université de Lyon. Le sujet traité porte sur la surveillance vibratoire des transmissions de puissance aéronautique et plus particulièrement des engrenages. Traditionnellement, les vibrations sont étudiées par analyse spectrale au moyen d’une représentation du spectre de Fourier. Basé sur ces observations, les vibrations des engrenages ont été représentées par un modèle empirique multiplicatif : d’une part le signal d’engrènement, haute fréquence, et de l’autre les signaux de rotations des roues, basses fréquences. En effet, les vibrations d’engrenage présentent un spectre de raies ayant des caractéristiques similaires à celles de certains signaux de communication comme une porteuse modulée en amplitude. Dans le but de faire de la détection précoce de défauts, il est intéressant de pouvoir séparer les signaux basses fréquences du reste du signal car ils sont plus souvent porteurs de l’information de défaut. Partant de ce modèle et de cette constatation, ces travaux étudient la réponse à deux questions:1. A quel point le signal vibratoire produit lors de la rotation d’un engrenage peut-il être expliqué par la représentation sous la forme d’un produit?2. Considérant un signal, est-il possible de le reconstruire en estimant ses composantes? Et la solution est-elle unique?Pour répondre à ces questions, le modèle a été représenté sous la forme d’un problème d’optimisation. D’autre part, un nouvel outil a été défini pour représenter le spectre discret d’un signal vibratoire d’engrenage sous la forme d’une matrice de coefficients de Fourier. Ces travaux ont montré une équivalence entre le produit matriciel de deux vecteurs et la multiplication de deux signaux temporels, et permis de faire le lien entre la séparation du produit de deux signaux (démodulation) et les opérateurs de rang faible.Cette nouvelle approche de séparation et d’estimation des signaux vibratoire d’engrenage a montré des performances théoriques idéales et a permis de détecter de manière précoce les défauts de denture de signaux d’engrenage réels
This thesis contains the results of the research studies performed with SafranTech and the Laboratoire d’Analyse des Signaux et des Processus Industriels (LASPI) of the University of Lyon. The main subject focuses on vibratory surveillance of aeronautic power transmission systems and more specifically gearboxes.Usually, vibrations are investigated with spectral analysis by means of the common representation of the Fourier spectrum. Based on these observations, gearbox vibrations have been represented by an empirical product model: on one hand the meshing signal, with high frequency, and on the other hand the gears rotations signals, with low frequencies.Indeed, gearbox vibrations develop a line spectrum having similar characteristics with some communication signals, as a carrier signal modulated in amplitude. For the purpose of incipient fault detection, it is interesting to be able to separate low frequency signals as they usually convey more fault information. Based on these model and observation, this research work investigate the answer to the two following questions:1. To which point the vibration signals produced by gears rotation can be explained by the representation as a product?2. Given a signal, is it possible to rebuild it by estimating the two components? Is the solution unique?In order to answer those questions, the given model was formulated as an optimization problem. Then a new tool has been defined to represent the discrete spectrum of gearbox vibration signal as a matrix containing the Fourier coefficients. This work has proven equivalence between the two representations of the matrix product of two vectors and the temporal multiplication of two signals. Furthermore, it allowed us to link the remote fields of signal demodulation and low rank approximation.This new separation and estimation approach for gearbox vibration signals has shown theoretical interesting performances, close to the ideal and allowed us to perform efficient incipient fault detection on real gearbox vibration dataset

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Manin, Lionel. « Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur : application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages ». Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0019/these.pdf.

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Résumé :

La Conception Mécanique Assistée par Ordinateur (CMAO) a pour objet de concevoir des produits en intégrant un maximum de contraintes. L'objectif principal étant de toujours mieux prévoir le comportement du produit afin d'en optimiser la conception. La prévision du comportement d'un produit passe par l'élaboration de modèles à plusieurs niveaux de comportement. Dans notre travail, nous avons considéré la prévision du comportement thermique d'un système en cours de conception. En effet, actuellement la réduction de la masse des systèmes pour en optimiser le rendement diminue la capacité de dissipation d'énergie et conduit à une élévation des niveaux de température moyen qu'il devient nécessaire d'intégrer au processus de conception mécanique. Nous avons retenu les applications de transmissions de puissance par engrenages. L'originalité du travail provient du fait qu'un assemblage de modélisations variées à différents niveaux d'observation est effectué pour aboutir à un modèle de comportement thermique global. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de fixer les bases du travail; et de recenser les différentes approches et modélisations existantes des phénomènes thermiques dans les transmissions de puissance par engrenages. Ensuite, une méthodologie de modélisation du comportement thermique d'une boîte générique de transmission de puissance par engrenages a été développée. Un modèle thermique nodal du système complet a été réalisé en intégrant des modèles thermiques nodaux définis pour chaque classe d'éléments technologiques. L'approche numérique a été validée expérimentalement sur banc d'essais. Enfin, une exploitation de la méthodologie est présentée à travers des prévisions de comportement utiles pour la conception mécanique d'un système de transmission de puissance par engrenages
The aim of Computer Aided Design in mechanics is to design products with a maximum constraints integrated in the design process. The main aim is to predict as closest as possible the mechanism behavior in order to optimize its design. Numerical modeling provides results in several fields (static's, dynamics, thermal behavior…), in this work, we have considered the thermal behavior of a system at its preliminary design step. The actual trends of saving weight in order to increase efficiency reduce the heat dissipation capacity and consequently create a rise of the mean operating temperatures which must be integrated in the design process. The application in this work deals with the thermal behavior prediction of power gearing transmissions. The originality of this work comes from the simultaneous application of global and local approaches. First, a bibliographical study has been done in order to set down the bases of the work, and to make a census of the different existing approaches and modeling studies of the thermal problem in power gearing transmissions. Then, a methodology of thermal behavior modeling of a generic power gearing transmission has been developed. A global thermal model has been achieved using the thermal network method; it is composed of local models defined for each technological class of elements. Experiments on industrial test bench were carried out in order to validate the numerical approach. Finally, the established procedures were applied in order to provide thermal behavior prediction in several cases for mechanical design

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Manin, Lionel Play Daniel. « Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages / ». Villeurbanne : Doc'INSA, 2000. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=manin.

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Foulard, Stéphane. « Online and real-time load monitoring for remaining service life prediction of automotive transmissions : damage level estimation of transmission components based on a torque acquisition ». Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0012.

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Résumé :

Ce travail de recherche propose le développement et la validation d’une méthode de prédiction in-situ et temps réel de la durée de vie utile restante des engrenages de boîtes de vitesses automobiles de série. Cette méthode est destinée à être implantée dans des unités de commande électronique standards. En s’attachant tout particulièrement à proposer une solution simple, fiable, rentable et facilement transposable pour tout type de configuration, le système se base sur la combinaison d’une méthode d’acquisition des couples agissants sur la boîte de vitesses et d’une estimation continue des niveaux d’endommagement des engrenages. Un état de l’art et les fondamentaux théoriques d’une estimation de l’endommagement par une approche de contrainte nominale et une accumulation linéaire des endommagements partiels sont abordés dans un premier temps. La structure globale de l’algorithme de calcul de l’endommagement est ensuite étudiée et l’approche méthodologique adoptée pour sa mise au point expliquée. Cette dernière repose en grande partie sur un modèle complet de véhicule valide par des essais sur route et des mesures, où une attention toute particulière est portée à la représentation des changements de rapport et de la dynamique de la boîte de vitesses. Deux types de boite de vitesses sont alors considérées, une boite manuelle standard et une boite à double embrayage, et une spécification technique pour la configuration de l’algorithme ainsi qu’une analyse des besoins pour la méthode d’acquisition des couples sont formulées. En se basant sur ces études, un observateur d’état capable de reconstruire le couple agissant sur les disques d’embrayage ainsi que le couple en sortie de boite est développé et valide. Finalement, une synthèse de la méthode complète et de l’algorithme final est adressée, et les avantages économiques et écologiques liés à l’introduction de cette méthode pour des mesures de conception légère des boîtes de vitesses automobiles sont abordés et évalués
This research work proposes the development and the validation of an online and real-time method to predict the remaining service life of the gearwheels of automotive transmissions, with the aim of implementing it on standard control units of series-production vehicles. By focusing on the proposition of a simple, reliable and easy-to-implement solution, the system relies on the combination of an acquisition method of the torques acting in the transmission and a continuous estimation of the damage levels of the gearwheels. Firstly, a state of the art and the theoretical basics are presented concerning a damage estimation based on a nominal stress concept and a linear damage accumulation. The global structure of the damage estimation algorithm is then analyzed and the methodological approach adopted for its development is explained. This is based in principal on a drivetrain model, validated with tests and measurements, where a particular attention is paid to the representation of the gear shifts and the transmission dynamics. Two types of transmissions are considered, namely a standard manual transmission and a dual clutch transmission mounted in series-production cars. Respectively a requirement analysis for the configuration of the algorithm as well as a requirement specification for the torque acquisition method are performed. On this basis, a state observer is developed and validated, which is able to reconstruct the clutch torque and the transmission output torque. Finally, a synthesis of the complete method and the final version of the algorithm are addressed, and the economic and ecological advantages of the introduction of the method in the context of lightweight design measures are discussed and evaluated
Kurzfassung Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung einer Online- und Echtzeit-Methode zur Vorhersage der restlichen Lebensdauer von den Zahnradern eines Kraftfahrzeuggetriebes. Diese Methode ist fur eine Implementierung auf Standard-Steuergeraten vorgesehen. Durch die Fokussierung auf eine einfache, zuverlassige und leicht zu implementierende Losung beruht die Methode auf der Kombination aus einer Drehmomenterfassungsmethode und einer kontinuierlichen Vorhersage des Schadigungsniveaus der Zahnrader. Zuerst werden der Stand der Technik und die theoretischen Grundlagen von Schadigungsberechnungen basierend auf dem Nennspannungskonzept und einer linearen Schadensakkumulation dargestellt. Danach wird die globale Struktur des Schadigungsberechnungsalgorithmus gezeigt und die fur die Entwicklung ausgewahlte methodische Vorgehensweise erlautert. Diese bezieht sich grundsatzlich auf ein durch Testfahrten und Messungen verifiziertes Antriebsstrangmodell, welches besonders die Schaltungen und die Dynamik des Getriebes berucksichtigt. Ein Serien-Handschaltgetriebe und ein Serien-Doppelkupplungsgetriebe werden betrachtet. Fur diese zwei Getriebetypen werden eine Anforderungsanalyse zur Konfiguration des Algorithmus sowie eine Anforderungsspezifikation fur die Drehmomenterfassungsmethode durchgefuhrt. Auf Basis dieser Untersuchungen wird dann ein Zustandsbeobachter zur Rekonstruktion des Kupplungs- und Getriebeausgangsdrehmoments entwickelt und validiert. Infolgedessen werden eine Synthese der kompletten Methode und die Endversion des Algorithmus vorgestellt. Abschliesend werden die Wirtschaftlichkeit sowie die okologischen Vorteile in Bezug auf die Einfuhrung der Lebensdauermonitoringmethode im Rahmen von Leichtbaumasnahmen diskutiert und bewertet

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Gu, Xiaoyu. « Influence des erreurs de position et excentricités sur la dynamique d’un train planétaire ». Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0031/document.

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Un modèle de trains planétaires est proposé afin de tenir compte de l’influence d’erreurs de position et d’excentricités en lien avec d’éventuels montages ‘flottants’ sur le comportement dynamique d’une transmission. La formulation théorique repose sur le formalisme des torseurs de déplacements infinitésimaux pour simuler à la fois les erreurs géométriques et les degrés de liberté du modèle. Une des propriétés principales de cette approche est que la géométrie des engrènements et les excitations correspondantes sont couplées aux degrés de liberté, conduisant ainsi à des excitations complexes présentant des modulations d’amplitude et de phase. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures sur banc d’essai et un très bon accord est obtenu en terme de partage de charge entre les satellites, validant ainsi le modèle de contact développé. Enfin, des résultats d’études paramétriques portant sur le rôle de certaines erreurs ainsi que sur l’apport éventuel de solaire et/ou satellites flottants dans des applications grandes vitesses concluent ce travail de thèse
A dynamic model of planetary gears is presented which accounts for planet position errors and eccentricities for either rigid mounts or floating members. The theoretical formulation relies on infinitesimal generalised displacement screws which can simulate both errors and deflections. A unique feature of this model is that mesh properties (geometry and excitations) are coupled with the degrees-of-freedom thus leading to complex frequency and amplitude modulated excitation sources. For a number of planetary gears, it is found that the simulated load sharing between the planets compare well with the experimental evidence thus validating the contact modelling strategy. Finally, the results of extensive parameter analyses are displayed which illustrate the role of certain errors along with the interest and drawbacks of floating sun-gears or planets in high-speed applications

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Chevrel-Fraux, Cyril. « Modélisation de transmissions de forte puissance : Prise en compte d'amortissements variables ». Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI008.

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Résumé :

Travaux de thèse sont issus d’une collaboration entre la société Naval Group (anciennement DCNS) et le laboratoire du LaMCoS de l’INSA de Lyon. Dans le milieu de la propulsion navale, les transmissions par engrenages qui assurent le lien entre le moteur et l’hélice, transmettent des couples importants. Pour transmettre ces couples, les mobiles peuvent avoir de grandes dimensions (plus de deux mètres de diamètre). Pour des raisons de gains de masse, des trous ou des cavités sont généralement introduits dans le corps de la roue. L’ajout de ces alésages réduit sa masse mais augmente également sa flexibilité, ce qui peut la rendre plus apte à vibrer. Pour réduire les vibrations générées par l’engrènement sans augmenter sa masse, de nombreux travaux portent sur l’utilisation de corrections de profil et d’hélice. Une solution alternative, présentée ici, consiste à remplir le corps de la roue à l’aide d’un matériau qui peut jouer le rôle d’un amortisseur passif. Au cours de cette thèse, un modèle d’engrènement hybride a été utilisé. Dans le modèle d’engrènement à paramètres concentrés initial, les mobiles sont introduits à l’aide de disques rigides ou d’éléments de poutre de Timoshenko. Les contributions des paliers et du carter sont prises en compte via l’utilisation de paramètres concentrés. Le modèle a été adapté pour permettre l’introduction d’un modèle éléments finis de roue condensé à l’aide de méthodes de sous-structuration. La raideur d’engrènement est calculée à chaque pas de temps en fonction des conditions de contact et dans l’hypothèse de la décomposition des lignes de contact en tranches minces. Lors de la condensation du modèle éléments finis, des noeuds maîtres sont introduits dans le corps de la roue pour interagir avec le matériau de remplissage. Le matériau est supposé élastoplastique et est introduit sous la forme de paramètres concentrés. Une masse ponctuelle est positionnée au centre de chaque cavité et elle est connectée aux voiles de la roue à l’aide système de Masing. Deux interfaces successives sont utilisées lors de l’introduction du matériau de remplissage, la première intervient lors de la définition des noeuds maîtres et la deuxième lors de l’introduction du matériau pour annuler le travail des raideurs additionnelles suivant les mouvements de corps solides. Le modèle est ensuite partiellement validé numériquement. L’intérêt est porté à la fois au niveau comportement statique et dynamique à la denture, et au niveau du comportement non linéaire du matériau de remplissage. Des études à vitesses fixes ou sur des balayages en vitesse sont ensuite réalisées pour étudier les effets dissipatifs liés à l’ajout d’un matériau de remplissage. L’influence des propriétés de celui-ci, de la géométrie de la roue et des niveaux d’excitation sur le comportement dynamique de la transmission sont ensuite étudiés
This work is included in a PhD thesis in partnership between the society Naval Group and the LaMCoS laboratory at the INSA Lyon engineering school. In the naval propulsion domain, the engine is linked propeller using the gear transmission which can transmit an important torque. As a result, gears can have an important dimension, and a wheel may have a diameter of more than two meters. In order to get lighter wheel, holes and cavities can be manufactured in the body of the wheel. These cavities reduce the mass of the wheel, but it also increases its flexibility and it can generate more vibrations. To reduce vibrations without increase the gear mass, many works studied the helical and tooth profile modifications. The work is aimed to study another approach with the introduction of a filling material which can have dissipative properties in the body of the wheel in order to have a passive damper. In this work, a hybrid gear model has been used. In the initial model, the gear is a lumped parameters model, shafts are introduced with Timoshenko beams and gears are assumed to be rigid disks. Contributions of housing and bearings are introduced with lumped parameters. The model has been modified in order to introduce a condensed FE model, obtained with sub-structuring methods. The mesh stiffness is computed the thin-slice approach. During the sub-structuring step, master nodes are introduced in the body of the wheel in order to interact with the filling material. The filling material is supposed to have an elastoplastic behaviour, and it is introduced using lumped parameters. A central mass is introduced at the centre of each cavities and it is connected to webs using Masing systems. Two interfaces are used during the introduction of the filling material. The first one is used during the master nodes definition, and the second one is aimed to remove the deformation work of additional filling material during rigid body displacements. Then, the model has been validated using numerical comparisons. Output values of interest like tooth contact static and dynamic behaviour, and the non-linear behaviour of the filling material have been studied. Then, studies on a range of speed or at a single speed have been realized in order to study the dissipative effects due to the introduction of the filling material. The influence of filling material properties, gear wheel geometry, and amplitude of excitations on the gear transmission dynamic behaviour have been studied

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Loukachenko, Natalia. « Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement – glissement sous des pressions de contact élevées de 2,5GPa et jusqu'à 300°C : applications aux engrenages et aux transmissions par courroies ». Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2006_LOUKACHENKO_N.pdf.

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Résumé :

Les concepteurs d'automobiles souhaitent améliorer les performances des ensembles mécaniques de transmission de puissance soumises à des sollicitations sévères. Parmi les nombreux paramètres à prendre en considération, les pressions de contact des surfaces et la température de fonctionnement sont deux éléments très importants. Notre objectif était la recherche du couple matériau – traitement de surface résistant aux phénomènes de fatigue de contact sous des pressions de 2,5GPa à une température de 300°C. Les traitements thermochimiques par diffusion du carbone et de l'azote et des mécanismes de durcissement et de la mise en contraintes de compression associés à ces traitements permettent d'améliorer les propriétés des couches superficielles des pièces en acier. Trois approches sont envisagées pour répondre aux objectifs : 1) Le durcissement par précipitation de nitrures nanométriques de type CrN au cours de la nitruration profonde à 520°C des aciers alliés au chrome du type 32CrMoV13. C'est une solution satisfaisante pour atteindre les objectifs mais qui nécessite un traitement thermochimique de longue durée ; 2) Le durcissement par transformation de phase de type martensitique au cours d'une carbonitruration à forte concentration en azote permettant la précipitation de nitrures au cours du revenu à 300°C d'aciers faiblement alliés du type 27MnCr5 et 27CrMo4. Ce type de traitement ne permet pas de répondre aux objectifs, car les couches carbonitrurées évoluent rapidement avec l'augmentation de la température jusqu'à 300°C; 3) Le durcissement par trempe martensitique après l'enrichissement en carbone au cours d'une cémentation réalisé sur un acier 15NiMoCr10 contenant du silicium permettant de retarder la décomposition de la martensite avant 300°C. Les résultats de microindentation à 300°C montrent, que les caractéristiques élastiques de la couche cémentée et revenue sont réduites à des valeurs qui ne permettent pas de garantir une endurance suffisante de la surface de l'acier 15NiMoCr10 cémenté avec l'augmentation de la température jusqu'à 300°C sans qu'il soit procédé à des essais mécaniques en conditions réelles. Cet acier et le traitement de cémentation associé présentent toutefois un potentiel de caractéristiques qui justifie la mise en œuvre de ces essais
Car designers are seeking ways to improve the performance of power transmission mechanical parts which subjected to severe conditions. Attention should be drawn in particular to contact pressure and operating temperature. Our object was to seek a dual material – surface treatment resistant to contact fatigue phenomena under pressures of 2. 5GPa up to 300°C. Thermochemical treatments by carbon and nitrogen diffusion and hardening mechanisms associated with these treatments improve the surface properties of steels. Three approaches are considered in order to reach the objectives : 1) Hardening by chromium nitrides precipitation during nitriding (at 520°C) of chromium alloyed 32CrMoV13 industrial steel. It is a satisfactory solution to achieve the objectives; however, it requires a long thermochemical treatment; 2) Hardening by martensite transformation after carbo-nitriding with a high nitrogen concentration allowing nitrides precipitation during tempering at 300°C of slightly alloyed 27MnCr5 and 27CrMo4 steels. This type of treatment does not reach the objectives: carbo-nitriding layers evolve quickly with temperature increasing until 300°C; 3) Hardening by martensite transformation after carburizing of silicon alloyed 15NiMoCr10 steel. Silicon slows down martensite decomposition before 300°C. Results of microindentation at 300°C show that elastic characteristics of carburizing and tempered 15NiMoCr10 steel layer are reduced. The remaining values do not guarantee a sufficient endurance of steel carburised surface up to 300°C without it first being subjected to mechanical tests in real operating conditions. This steel and thermochemical treatment associated have however potential characteristics which justify these tests

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Loukachenko, Natalia Gantois Michel. « Mise au point de surfaces résistant à des sollicitations de roulement - glissement sous des pressions de contact élevées de 2,5GPa et jusqu'à 300°C applications aux engrenages et aux transmissions par courroies / ». Vandoeuvre-les-Nancy : INPL, 2006. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2006_LOUKACHENKO_N.pdf.

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Karmi, Bilel. « Fiabilité et optimisation des systèmes mécaniques : applications aux éoliennes ». Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMLH12.

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Résumé :

Le comportement dynamique des systèmes mécaniques est crucial dans l'industrie pour éviter l'instabilité et les vibrations, assurant ainsi la fiabilité et la durabilité des équipements. La complexité et les incertitudes inhérentes rendent la modélisation précise difficile, mais intégrer ces incertitudes est essentiel pour renforcer la robustesse des systèmes. Des approches comme la simulation de Monte Carlo sont utilisées pour tenir compte de ces incertitudes, notamment dans des domaines spécifiques comme les transmissions par engrenage, où les paramètres incertains peuvent avoir un impact significatif sur le comportement dynamique. En résumé, comprendre et gérer les incertitudes dans la conception des systèmes mécaniques contribue à améliorer leur performance et leur fiabilité dans des environnements opérationnels variés.En outre, une compréhension approfondie des dynamiques mécaniques permet d'anticiper les zones de fragilité et de minimiser les risques de défaillance, ce qui est essentiel pour garantir la sécurité et la performance des équipements industriels. Les ingénieurs doivent adopter une approche proactive pour relever les défis liés à la conception de systèmes mécaniques fiables, en tenant compte des incertitudes liées à des facteurs tels que les forces de frottement, les raideurs des engrenages et les conditions environnementales changeantes. La modélisation stochastique, telle que la simulation de Monte Carlo, offre des outils précieux pour évaluer et atténuer les risques associés à ces incertitudes, assurant ainsi une conception plus robuste et une meilleure performance des systèmes mécaniques dans diverses conditions d'exploitation
The dynamic behavior of mechanical systems is crucial in industry to avoid instability and vibrations, ensuring the reliability and durability of equipment. The inherent complexity and uncertainties make precise modeling challenging, but incorporating these uncertainties is essential to strengthen system robustness. Approaches such as Monte Carlo simulation are used to account for these uncertainties, particularly in specific areas like gear transmissions, where uncertain parameters can significantly impact dynamic behavior. In summary, understanding and managing uncertainties in the design of mechanical systems contributes to improving their performance and reliability in various operational environments.Furthermore, a thorough understanding of mechanical dynamics allows anticipating weak areas and minimizing failure risks, essential for ensuring the safety and performance of industrial equipment. Engineers must take a proactive approach to address challenges in designing reliable mechanical systems, considering uncertainties related to factors such as friction forces, gear stiffness, and changing environmental conditions. Stochastic modeling, such as Monte Carlo simulation, provides valuable tools to assess and mitigate risks associated with these uncertainties, thereby ensuring more robust design and better performance of mechanical systems in diverse operating conditions

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Ghribi, Dhafer. « Optimisation des corrections de forme dans les engrenages droits et hélicoïdaux : Approches déterministes et probabilistes ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00873973.

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Cette thèse a pour objectif de mener une optimisation des corrections de forme des engrenages cylindriques, droits et hélicoïdaux. Le travail se décompose en quatre parties principales. Dans la première partie, on présente un état de l'art sur les différents types de corrections de forme proposées dans la littérature. Une analyse des travaux d'optimisation, menés jusqu'à présent, est conduite. La deuxième partie est focalisée sur une approche déterministe visant à cerner l'influence des corrections de dentures sur les principaux critères de performance. Dans ce contexte, on propose un développement analytique qui caractérise les fluctuations d'erreur de transmission quasi-statique permettant d'obtenir des relations approchées originales. En présence de plusieurs paramètres de corrections, un algorithme génétique est utilisé afin d'identifier, en un temps réduit, les solutions optimales. Nous proposons, en troisième partie, une étude probabiliste pour caractériser les corrections robustes. Ainsi, on définit une fonction objectif de robustesse faisant intervenir des paramètres statistiques. Après une étape de validation, l'estimation de ces paramètres est effectuée en utilisant les formules de quadrature de Gauss. Plusieurs études paramétriques sont ensuite menées et qui reflètent entre autre l'influence des classes de qualité, la forme de la correction, etc. Enfin, on a conduit une optimisation multicritère en utilisant un algorithme d'optimisation spécifique : " NSGA-II ".

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Mehdi, Kamel. « Système Intégré de Conception des Boîtes de transmission par Engrenages ». Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0029.

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Le processus de conception d'un produit mécanique regroupe généralement différentes activités. Chaque activité est généralement modélisée par un programme qui exécute des procédures appelées à partir des méthodes définies dans différentes classes d'objets. De même, différentes activités manipulent les mêmes objets sans aucune interaction entre eux. Cependant, une simple modification des attributs d'un objet peut impliquer des modifications sur les attributs des autres objets manipulés par d'autres activités. Dans la thèse, nous présentons un système intégré de conception des boîtes de transmission par engrenages. Dans ce système, nous présentons une approche qui permet de coopérer des différentes activités de conception des boîtes de transmission. Cette approche est basée sur une représentation orientée objets des différents composants mécaniques de la boîte. Cette représentation permet la construction d'une bibliothèque de composants commune pour toutes les activités de conception. La compatibilité du système est maintenue grâce à la définition de différentes relations de parenté entre les objets, des contraintes et des règles de conception, ainsi que des méthodes. Cette bibliothèque communique entre un module de traitement des données, un module de base des données, et l'utilisateur à travers une interface homme-machine
[The design process of mechanical product gathers generally different activities. Each activity is generally modeled by a program that executes called from methods defined in different classes of objects. Similarly, different activities manipulate the same objects without any interaction between them. However, a simple modification of attributes of an object can imply modifications on attributes of the other objects manipulated during others activities. In the thesis, we present an integrated design system of gearboxes. In this system, we present an approach that allows to cooperate the different design activities of transmission gearboxes. This approach is based on an object oriented representation of the different mechanical components of the gearbox. This representation allows the definition of a common component library for all design activities. The compatibility of the system is maintained with the different relationship definition between objects, constraints, design rules and methods. This library communicates between a module of data processing, a module of data basis and the user. ]

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Allam, Tamer. « Reconception integrée de boites de transmission de puissances par engrenages ». Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0115.

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Le processus de conception en ingénierie mécanique regroupe généralement plusieurs activités différentes (étude conceptuelle, analyse mécanique modélisation géométrique, fabrication et assemblage du système). Des systèmes de conception ont été développés en se basant sur les méthodes traditionnelles de programmation, ces systèmes assurent une assistance considérable à l'utilisateur dans une ou plus de ces activités. Mais, ils présentent le désavantage d'avoir une séquence prédéfinie de conception, une représentation inefficace pour les connaissances heuristiques. Ainsi, les systèmes présentaient l'incapacité de manipuler correctement des informations symboliques, et on notait l'absence de bases de données. Dans cette thèse, nous avons développé un système de conception permettant d'intégrer des modules propres à chaque activité, ainsi un moyen de communication entre ces activités, développement direct via une base de données dont l'accès est contrôlable, et la cohérence spatiale et temporelle sont assurées. Pour cela, on a proposé de construire les modules de calculs et de traitement en termes d'objets, où chaque élément ou entité est considéré comme un type d'objets définissant une classe d'objets. Cette approche permet de construire le module de base de données intervenant dans la structure générale du système. Enfin en application, on s'est appuyé sur un cas industriel de conception d'une boite de transmission de puissance par engrenages à train épicycloïdal
The design process of a mechanical product gathers generally different activities as conceptual study, mechanical analysis, drawing, documentation, manufacturing and assembly system. Some years ago, system designs were developed with the traditional programming methods to assist the user for one or several activities. But, these systems suffer generally, from the previously defined sequences, the heuristic knowledge representations were inefficient. Moreover, we can notice inaptitude in the manipulation of the symbolic informations and the lack of a data base maintaining the data coherence. In this thesis, we have developed a system of design that permits to combine a several types of knowledge modules own for each activity, and we have integrated an object oriented database approach as a direct communication between these modules. Our methodology is based on the object oriented programming approach with the C++ language that permits, to construct a class objects and to maintain the spatial and temporal consistency. Finally, we will present our methodology to show the feasibility of such integrated system from a practical point of view, with an industrial example case of the gearbox design

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Pramono, Agus Sigit. « Photoelastodynamique. Applications demonstratives et systeme de transmission de puissance par engrenages ». Toulouse 3, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU30164.

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La connaissance de l'etat instantane de contrainte d'un element mecanique au sein d'une structure ou d'un mecanisme soumis a des charges statiques et dynamiques est fondamentale pour sa conception optimale et sa qualification. En effet, l'optimisation d'une partie mecanique necessite le plus souvent un processus iteratif au cours duquel l'uniformisation des contraintes joue un role cle. Les methodes analytiques, fondees sur les principes et equations de l'elastodynamique lineaire et non-lineaire, n'offrent de resolution explicite que dans des cas generalement symetriques et respectant des geometries mecaniques simplifiees. Elles peuvent s'appliquer industriellement dans des categories de problemes simplifies, toujours extremement utiles neanmoins, d'une part, pour le predimensionnement, et d'autre part, comme reference pour valider d'autres methodes. La photoelasticimetrie classique presente l'interet d'offrir une visualisation globale de certains elements lies au champ de contraintes dans un solide sous chargement plan. Elle est usuellement appliquee en statique des structures, avec de surcroit predominance absolue des chargements de contact par rapport aux chargements a distance, compte tenu de la valeur relativement petite de la constante photoelastique des materiaux classiques (resines de type araldite) par rapport a leur masse volumique. Dans ce contexte, nous avons cherche a developper une methodologie dynamique en photoelasticite. Nous avons pour cela recherche les materiaux capables de representer les forces a distance en photoelasticite, dotes en outre d'un module elastique suffisamment faible par rapport a la masse volumique pour autoriser des visualisations dynamiques a des frequences compatible avec des moyens d'observation classiques de laboratoire. Nous avons alors applique ces techniques, d'une part, a certains exemples demonstratifs de dynamique des solides, tels que des plaques impactees lateralement, des poutres en flexion dynamique sous impact ou des pieces tournantes, et d'autre part, a la visualisation dynamique de la transmission de puissance dans un train d'engrenages. Puis tous les resultats relatifs aux problemes ci-dessus ont ete compares avec ceux des modelisations numeriques (samcef ou ls-dyna) : les conclusions sont encourageants.

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Fakhfakh, Hassen. « Etude du comportement dynamique d’un système multi-étages à engrènements en cascade et décalés à dentures droites et hélicoïdales - Optimisation des corrections de profil ». Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI071/document.

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Ce travail de thèse, réalisé dans le cadre d’une collaboration avec la société Hispano-Suiza (groupe SAFRAN) porte sur la modélisation et l’analyse des vibrations et surcharges dynamiques sur les engrènements d’un réducteur aéronautique multi-étage constitué de plusieurs cascades d’engrènements situés dans des plans décalés. Une modélisation originale est proposée qui repose sur le couplage entre la résolution des équations du mouvement et la prise en compte des conditions de contact instantanées sur l’ensemble de tous les engrènements. Le modèle gère les phases relatives entre engrènements ainsi que l’influence des modifications de corrections de forme des dentures. En s’appuyant sur de nombreux exemples d’application, il est montré que des corrections de profil linéaires et symétriques adaptées permettent d’abaisser très sensiblement le niveau de surcharges dynamiques sur une plage de vitesse de rotation importante. Il est également confirmé que les efforts dynamiques sur les engrènements sont fortement corrélés aux amplitudes des variations temporelles des erreurs de transmission locales pour un fonctionnement quasi-statique sous charge. Considérant différentes architectures de transmissions, des optimisations conduites grâce à un algorithme génétique montrent que les paramètres optimaux de corrections de profil sont à choisir au voisinage d’une ‘courbe maîtresse modifiée’, initialement définie pour un seul engrènement et dont les propriétés semblent pouvoir être extrapolées à des systèmes avec plusieurs engrènements simultanés. Les résultats de simulations prouvent que l’ensemble des corrections sélectionnées sur les courbes maîtresses modifiées améliorent sensiblement le comportement dynamique des systèmes d’engrenages multi-étages. En revanche, pour des systèmes soumis à des niveaux de charge différents, des corrections optimales courtes semblent plus adaptées en termes de dynamique de l’engrènement tandis que des corrections optimales longues semblent plus efficaces en ce qui concerne le niveau de contraintes en pied de dents
This research work, conducted in cooperation with Hispano-Suiza (SAFRAN group), is focused on the modelling and analysis of vibrations and dynamic loads in aeronautical multi-mesh gears comprising several spatial gear arrangements (idler gears, several pinions on one shaft). An original model is presented which relies on the simultaneous solution of the equations of motion and the instant contact conditions for all the tooth contacts and all the meshes. The phasing between the various meshes along with tooth shape modifications are integrated in the simulations. Based on a number of simulation results, it is shown that linear symmetric profile modifications can substantially reduce dynamic tooth loads over of broad range of speeds. It is also confirmed that dynamic mesh forces are strongly correlated with the time-variations amplitudes of local quasi-static transmission errors under load. Considering several gear arrangements, tooth profile optimisations have been performed using a genetic algorithm which indicate that optimum reliefs always lie in the vicinity of the so-called ‘modified Master Curve’ initially defined for a single pinion-gear pair. This finding suggests that the concept of Master Curve can probably be extended to more complex gear systems. The simulation results prove that all the optimal profile modifications on the Master Curve improve the dynamic tooth loading conditions in multi-mesh gears. However, for systems submitted to several load levels, short optimal reliefs seem preferable whereas long optimal reliefs are more effective in terms of root stresses

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Cathelin, Julien. « Modélisation du comportement mécanique des engrenages en plastique renforcé ». Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0029/document.

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Les engrenages en matériau polymère présentent de nombreux avantages par rapport aux aciers. Ils sont plus légers, résistants à la corrosion, fonctionne sans lubrifiant et leurs coûts de revient est moindre grâce au moulage par injection. Ils sont de plus en plus utilisés dans des domaines variés, mais se limitent à la transmission de mouvement. L’ajout de fibre de verre courte permet d’augmenter leur tenue mécanique et de diversifier leur domaine d’utilisation à des transmissions de petite à moyenne puissance. Le polyamide (Nylon) renforcé de fibres de verre est le composite le plus couramment utilisé dans le domaine des engrenages. Néanmoins, son comportement viscoélastique ainsi que la présence de fibres introduit une difficulté supplémentaire dans la modélisation. En outre, le comportement viscoélastique dépend de la température et pour le Polyamide, de l’humidité. Par conséquent, la viscoélasticité impacte directement la répartition des charges, l’erreur de transmission sous charge, la raideur d’engrènement. Dans cette thèse, une méthode numérique originale modélisant le comportement mécanique des engrenages en Polyamide 6 renforcé de fibre de verre est proposée. L’approche utilise le modèle rhéologique linéaire de Kelvin généralisé pour simuler le comportement viscoélastique du matériau et prendre en compte la température, l’humidité ainsi que le taux de fibre et leur anisotropie. Ensuite ce modèle rhéologique est intégré dans le modèle quasi-statique du partage des charges développé par le LaMCoS. Ce processus de calcul permet d’obtenir les résultats essentiels pour les engrenages (répartition des charges, pressions de contact, erreur de transmission sous charge, raideur d’engrènement) avec un temps de calcul assez court. Afin de de valider les modèles numériques développés, un banc d’essai a été mis en place, permettant la mesure de l'erreur de transmission et la visualisation de la température de l’engrenage pendant son fonctionnement
Polymer gears present several advantages: they can be used without lubricant, their meshing is silencer, resistance to corrosion is better, weight is reduced. However they have a poor heat resistance and are limited to rotation transmission. In order to improve the gears performance, glass fibre reinforcement is being increasingly used, where their lower cost and higher strength, compared to unreinforced polyamide, offer a potential increase in gear performance. Mechanical behaviour of polymers materials is very complex; it depends on time, history of displacement, temperature and for several polymers, on humidity. Moreover, an addition of fibres can make the material properties heterogeneous and anisotropic. The particular case of Polyamide 6 + 30% glass fibres which is the most common fibre reinforced plastic is studied in this work. In the first part of this work, a mould was developed to better control the material choice and moulding conditions. Using tomographic observations, investigations were done to better understand the relation between moulding conditions, gears geometry and fibres orientation. Based on these observations and with the help of mechanical characterisation, a linear rheological generalized-Kelvin model was developed to simulate the viscoelastic behavior of the polymer material. In a second part, this model taking into account temperature, humidity and rotation speed is integrated in quasi-static load sharing computation developed by the LaMCoS laboratory. In the load sharing calculus, the displacements are obtained on a large meshing covering the entire surface of the tooth. This relation integrates the viscoelastic displacement, the fibre orientation and the geometrical influence coefficients. The method permits to obtain results such as the loaded transmission error, the instantaneous meshing stiffness, the load sharing and the root tooth stress at different temperature, humidity and rotation speeds within a reasonable computation time. Investigation have shown interesting results regarding the historic of displacements which represents up to 15% of the total displacement at the tip radius, the localization of the maximal tooth root stress, which is the same than metal gears, or the influence of the thermal expansion toward transmission error. On another hand, we have highlighted the low difference between a realistic description of the fibre orientation and an homogeneous anisotropic one. The last step concerns the validation of the numerical. The measurements are carried out on a test bench developed at the LaMCoS laboratory. It provides two experimental results: the temperature of the gear during operation, and the load transmission error using optical encoders to measure the angular positions of the pinion and the gear. This one is global enough to validate the three steps of the model: geometry, kinematics and load sharing

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Bouchareb, Akli. « Erreur dynamique de transmission induite par les réducteurs mécaniques de vitesse utilisés en robotique ». Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1988. http://www.theses.fr/1988ECDL0008.

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Roulois, Guillaume. « Etude et simulation du bruit des boîtes de transmission principales d'hélicoptères ». Thesis, Dijon, 2011. http://www.theses.fr/2011DIJOS105.

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La boîte de transmission principale (BTP) est une des principales sources dubruit perçu dans les cabines d’hélicoptères et pénalise fortement le confort acoustique deséquipages et passagers. Afin de réduire l’impact de cette source, les phénomènes acoustiqueset vibratoires mis en jeu par les boîtes de transmission à engrenages doivent être compris etsimulés durant les phases de développement. De cette façon, le comportementvibroacoustique des BTP pourra être amélioré dès la conception, réduisant ainsi le coût, lamasse et les difficultés d’intégration des solutions d’insonorisation. Ce travail présente lesBTP d’hélicoptères ainsi que le bruit qu’elles génèrent. Il présente également nosdéveloppements concernant la modélisation du comportement dynamique des BTP afin d’encalculer le bruit. Nous avons développé un code éléments finis permettant d’effectuer desétudes paramétriques afin d’ajuster le design des boîtes de transmission lors des phases dedéveloppement. Notre modèle est capable de calculer les efforts dynamiques aux paliers detransmissions composées de plusieurs engrenages cylindriques et spiro-coniques. Enfin, nousanalysons des mesures acoustiques et vibratoires effectuées autour de deux BTP pourplusieurs conditions de couple et vitesse. Ces mesures nous permettent de mieux comprendrele comportement vibroacoustique des BTP et de confirmer certaines tendances observées avecnotre modèle
Main gearbox (MGB) is one of the main noise sources in helicopter cabinsand it strongly penalizes acoustic comfort of crews and passengers. In order to reduce theimpact of this source, acoustic and vibration mechanisms of gearboxes have to be understoodand simulated during the development phases. By this way, MGB vibroacoustic behaviourcould be improved by design, thus reducing cost, additional weight and integration difficultiesof sound-proofing solutions. This work presents helicopters MGB and the noise they generate.It also presents our developments regarding the modelling of MGB dynamic behaviour fornoise computation. We have developed a finite elements code allowing to conduct parametricstudies to tune the gearboxes design in early development phases. Our model is able tocompute dynamic loads on bearings of any transmission composed of several cylindrical andspiral bevel gears. At last, we analyse acoustic and vibration measurements done around twoMGB for several conditions of torque and speed. These measurements allow to betterunderstand MGB vibroacoustic behaviour and to confirm some trends observed with ourmodel

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Touret, Thomas. « Health Monitoring : Impact thermique d’un défaut dans une transmission par engrenages - application aéronautique ». Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI041.

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Résumé :

Le Health monitoring (maintenance préventive conditionnelle) appliqué aux transmissions par engrenages et basé sur des mesures dynamiques et/ou acoustiques est une méthodologie en plein développement. Cependant, cette technologie peut se heurter à des difficultés d’analyse des signaux pour identifier les défaillances. C’est pourquoi une autre approche de Health monitoring peut être envisagée, cette fois-ci basée sur des mesures thermiques. Le niveau de température des systèmes mécaniques est imposé par leur efficacité énergétique et leur environnement. Ainsi une dégradation des composants mécaniques peut se traduire par une diminution du rendement et donc une augmentation de la température du composant touché. L’étude s’est donc portée sur l’évaluation de la capacité d’une approche thermique à permettre la détection de défauts mais aussi le diagnostic et le pronostic des composants mécaniques. Une étude bibliographique a pu montrer que l’analyse thermique est effectivement une approche viable pour détecter les défaillances dans les transmissions mécaniques. Un nombre relativement important d’études s’est déjà intéressé à ce sujet. Cependant cette investigation a aussi montré que les études existantes étaient rarement en mesure de diagnostiquer ou pronostiquer l’état des transmissions mécaniques du fait d’un manque de modèle associé. La réalisation d’un modèle utilisant la méthode des réseaux thermiques a permis de montrer que les variations de pertes entrainent des variations localisées de températures. Le modèle a aussi permis de montrer que les variations de températures étaient directement proportionnelles aux variations de pertes observées. Ces deux observations suggèrent que les mesures thermiques doivent permettre de réaliser respectivement le diagnostic et le pronostic des transmissions mécaniques. L’utilisation de machines bi-disques, qui simulent les conditions de contact des engrenages, a permis de mettre en évidence un lien direct entre la présence de défauts, en l’occurrence le micropitting, et l’augmentation du coefficient de frottement des surfaces lubrifiées. Cette série d’essais suggère aussi que les engrenages des transmissions mécaniques pourraient voir leur rendement impacté par la présence de défauts. Finalement l’utilisation d’un banc FZG a permis de réaliser des essais de caractérisations des pertes et des températures à plusieurs niveaux de développement du micropitting sur les dentures. Ces essais ont permis de montrer que les températures d’une transmission mécanique sont directement impactées par les variations de pertes. Les variations des températures se sont avérées cohérentes avec celles issues du modèle numérique élaboré. Au final, ces résultats montrent que l’étude des températures est un moyen viable de diagnostiquer l’état de transmissions mécaniques
Health monitoring applied to gear units and based on dynamic or acoustic measurements is a growing technology. It is especially true in the present industrial context that tends to increase constrains on any mechanical systems. Nevertheless, this technology faces great difficulties regarding signal treatments and failure identifications. Thus, another health monitoring approach based on temperature measurements is considered. Enclosed gear drive temperatures are imposed by their efficiency and their environment. Therefore, any component damage can lead to efficiency degradation and so a local temperature increase. The proposed study aims to evaluate the capability of temperature measurements to detect, diagnose and estimate the remaining life expectancy of any mechanical component. A bibliographic study shows that temperature analysis is a valid approach to detect failure in mechanical systems. Indeed, a substantial number of studies deal with this subject. But, these studies are rarely able to diagnose or estimate remaining life expectancy as they are lacking of a comprehensive thermal model. Considering this observation, a model based on the thermal network approach was developed to simulate the energetic behavior of a given gear unit. It shows that any variation in mechanical system efficiency results in localized temperature increase. It also reveals that the simulated temperature variation is proportional to the power loss one. Those two observations suggest that temperature measurements could be a relevant approach. Experimental investigations were conducted with twin-disc machines to replicate gear mesh contact conditions. This study shows that a defect such as micropitting has a direct impact on friction coefficient for a lubricated contact. The relationship between friction increase and defect number appears to be proportional. These experiments suggest that the efficiency of geared mechanical systems could be directly impacted with such failures. Finally, an FZG test rig was used to experimentally characterize the effect of micropitting on power losses and temperatures. Tests indicate that there is a direct relationship between efficiency and temperatures. Furthermore, efficiency variations are numerically linked to gear surface features and micropitting magnitude evolutions observed during tests. Temperature variation appears to be consistent with the ones obtained with the thermal model. In fine these results show that temperature measurements are a valuable approach to diagnose and estimate the remaining life expectancy of a geared mechanical system

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Astoul, Julien. « Méthodes et outil pour la conception optimale d'une denture spiroconique ». Thesis, Toulouse, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAT0036.

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Résumé :

Le rendement d’un hélicoptère est étroitement lié à son poids. L’allègement des composants profite à la charge utile transportable. Il implique généralement une diminution de leur rigidité, donc une augmentation de leur déformation. Les boites de transmission par engrenages sont particulièrement concernées. Elles doivent assurer la transmission de puissances importantes à masse minimale. Les axes des roues dentées se désalignent alors progressivement au fur et à mesure de l’application du chargement. Les topographies des dentures spiroconiques sont corrigées pour tolérer ce déplacement et optimiser les performances du mécanisme. La portée d’engrènement ne doit pas toucher une arête afin d’éviter toute surpression par effet de bord et une dégradation prématurée des dents. Il faut améliorer la répartition de l’effort transmis et des pressions de contact. L’erreur de transmission induit des vibrations et du bruit. Il faut donc la minimiser. L’étude de la correction à appliquer à la denture est fastidieuse et requiert une longue période d’apprentissage lorsqu’elle est réalisée manuellement. Les travaux présentés s’inscrivent dans le cadre d’une automatisation du processus. L’usinage et l’engrènement des dentures sont simulés numériquement. Les méthodes proposées sont simples et robustes. Trois problèmes d’optimisation différents sont traités et analysés
The performance of a helicopter is closely linked to its weight. The components are lightened to benefit the carried payload. That usually involves a reduction in their stiffness, so an increase in their deformation. The transmission gear boxes are particularly affected. They must ensure the transmission of high powers with a minimal mass. The load makes the axes of the gears misaligned. The topographies of the spiral bevel gear teeth are corrected in order to tolerate the displacement and optimize the mechanism performances. The contact path must not touch tooth edges to avoid any overpressure and premature degradation. The distribution of the transmitted load and of the contact pressures must be improved. The transmission error induces vibrations and noise. Therefore, it must be minimized. The study of the correction to be applied to the teeth is tedious and requires a long learning period when it is done manually. The presented works fit into the scheme of an automated process. The machining and meshing of the teeth are simulated numerically. The proposed methods are simple and robust. Three different optimization problems are discussed and analyzed

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Icard, Yvan. « Engrenage spiro-conique : modélisation sous charge appliquée au domaine aéronautique ». Lyon, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAL0007.

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Résumé :

Dans les boîtes de transmission montées sur les hélicoptères, les performances d'un couple spiro-conique dépendent principalement de la définition précise des dentures pour assurer à la fois un rapport de transmission de mouvement satisfaisant et la résistance des dentures. Les problèmes de conception et de mise au point d'un couple spiro-conique sont très complexes et nécessitent la fabrication de plusieurs prototypes testés dans les conditions de fonctionnement. L'objectif de ce travail de recherche a été de réaliser un modèle de simulation d'engre��nement d'engrenage spiro-conique sous charge. Le modèle développé s'est appuyé sur un logiciel " SPIRO " déjà existant et réalisé auparavant au sein du laboratoire. Ce logiciel permettait d'obtenir entre autres, la géométrie précise simulée à partir de la méthode de taillage Gleason et les variations de l'erreur de transmission à vide. L'objectif général du travail a été de mettre en place des modèles de simulation du comportement sous charge en fonctionnement quasi-statique, tenant compte de l'influence des voiles et des jantes, et compatibles avec les exigences du Bureau d'Etudes. Une validation expérimentale a été effectuée à partir d'une boîte de transmission arrière d'hélicoptère. A l'aide de codeurs magnétique et optique, l'erreur de transmission sous charge a été mesurée et comparée à la simulation numérique. Une analyse des paramètres de positionnement de l'engrenage, à partir de la méthode des plans d'expérience, a permis de mettre en évidence leurs influences non-négligeables sur le comportement mécanique du système.

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Neurouth, Adrien. « Etude de la performance énergetique d’une transmission de puissance haute vitesse ». Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI017/document.

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Résumé :

Une des voies d’amélioration des véhicules hybrides et électriques est l’utilisation de moteurs tournant plus vite, jusqu’à plus de 42.000tr/min. Le but est d’augmenter la densité de puissance et le rendement des groupes motopropulseurs. Pour utiliser ces moteurs de nouveaux réducteurs mécaniques doivent être développés. Cela doit se faire sans générer de surcoût important face aux solutions utilisées à basse vitesse et en assurant un niveau de performance énergétique élevé. Cette thèse se situe en amont de la phase de conception d’un réducteur haute vitesse lubrifié par barbotage. Elle a pour but d’identifier les problèmes d’échauffement et de pertes de puissance ainsi que de proposer des pistes d’amélioration énergétique. Ce travaille propose la modélisation thermomécanique de l’étage grande vitesse (GV) du réducteur, réalisée à l’aide de la méthode des réseaux thermiques. Ce modèle couple les pertes de puissance avec les températures. Une attention particulière est portée sur la modélisation des roulements de l’arbre GV. Un nouveau modèle thermomécanique de roulement est développé. Les pertes par barbotage deviennent importantes à grande vitesse. Une méthode permettant de fortement les réduire est caractérisée
A way to improve both electric and hybrid vehicles is to use high speed motors, operating over than 42.000rpm. The goal is to increase the power density and the efficiency of powertrains. Using these new motors, new gearboxes should be developed. This must be done without generating significant additional cost regarding already mastered low speed solutions. High energy performance level also has to be maintained. This PhD comes before the design phase of a high-speed oil bath lubricated gearbox. It aims to identify the warm-up and power loss problems, and propose ways to improve efficiency. This work proposes a thermomechanical modelling of the gearbox’s first stage, using the thermal network method. This model links power losses with temperatures. Particular attention is paid to high speed bearing modelling. A new thermomechanical model of rolling element bearing is developed. As churning losses being significant at high speeds, a method to greatly reduce this power loss is characterized

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Osman, Thaer. « Simulation de l'usure et d'avaries sur des dentures d'engrenages cylindriques : Influence sur le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00760062.

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Résumé :

Les systèmes de transmission par engrenages sont largement utilisés pour transmettre de la puissance et adapter les vitesses de rotation entre organes moteurs et récepteurs. Dans ce contexte, les engrenages sont fréquemment les organes parmi les plus sensibles de la chaîne cinématique et peuvent être soumis à un grand nombre d'avaries (fatigue de contact, fatigue de flexion, usure...etc.) apparaissant lors du fonctionnement et dont les causes sont multiples. L'objectif de ce travail est, d'une part, de simuler l'usure abrasive et la fatigue de contact conduisant à de l'écaillage (pitting) et, d'autre part, d'analyser les interactions entre ces avaries et le comportement statique et dynamique de transmission par engrenages. A cette fin, un modèle dynamique tridimensionnel d'engrenages de fortes largeurs est couplé à des modèles d'usure et d'avaries de contact. L'usure est simulée en s'appuyant sur le modèle d'Archard modifié afin de tenir compte de l'influence du régime de lubrification. Les usures obtenues après un certain nombre de cycles de chargement sont considérées comme des écarts initiaux additionnels par rapport à la géométrie idéale du flanc de denture. Les phénomènes de fatigue de contact par pitting sont analysés en deux étapes; a) une période d'initiation de fissure simulée en s'appuyant sur plusieurs critères de fatigue multiaxiaux et b) une phase de propagation de fissure traitée par la mécanique linéaire élastique de la rupture. Les sollicitations dynamiques fournies par le modèle dynamique d'engrenages sont utilisées comme données d'entrée pour la simulation des périodes d'initiation puis de propagation. Un grand nombre d'exemples d'application sont présentés et les interactions entre comportement dynamique, usure et fatigue sur des engrenages cylindriques sont analysées.

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Gu, Xiaoyu. « Influence des erreurs de position et excentricités sur la dynamique d'un train planétaire ». Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00743557.

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Un modèle de trains planétaires est proposé afin de tenir compte de l'influence d'erreurs de position et d'excentricités en lien avec d'éventuels montages 'flottants' sur le comportement dynamique d'une transmission. La formulation théorique repose sur le formalisme des torseurs de déplacements infinitésimaux pour simuler à la fois les erreurs géométriques et les degrés de liberté du modèle. Une des propriétés principales de cette approche est que la géométrie des engrènements et les excitations correspondantes sont couplées aux degrés de liberté, conduisant ainsi à des excitations complexes présentant des modulations d'amplitude et de phase. Les résultats de simulation sont comparés avec des mesures sur banc d'essai et un très bon accord est obtenu en terme de partage de charge entre les satellites, validant ainsi le modèle de contact développé. Enfin, des résultats d'études paramétriques portant sur le rôle de certaines erreurs ainsi que sur l'apport éventuel de solaire et/ou satellites flottants dans des applications grandes vitesses concluent ce travail de thèse.

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Baud, Sébastien. « Développement et validation sur banc d'essais de modèles du comportement dynamique de réducteurs à engrenages à axes parallèles ». Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0056.

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Résumé :

Les travaux portent sur le comportement dynamique d'engrenages cylindriques et reposent sur des études expérimentales et numériques parallèles. Les essais ont été réalisés sur un banc d engrenages simple étage haute précision disposant d'une instrumentation importante pour les mesures de contrainte, d'efforts et de déplacements. Les modèles numériques sont de type éléments finis, les équations du mouvement et les conditions de contact sur les dentures sont résolues simultanément en couplant un algorithme de contact unilatéral et une méthode de Ritz. Dans un premier temps les mesures à l'arrêt puis à faibles vitesses ont permis d'identifier certains paramètres et de vérifier la modélisation des couplages élastiques et excitations associés à l engrènement. Dans un deuxième temps l’analyse du comportement des lignes d'arbres à grandes vitesses et du chargement instantané sur les contacts entre dents a été entreprise. Les comparaisons entre résultats de mesures et simulations sont généralement très satisfaisantes particulièrement en ce qui concerne les efforts dynamiques sur les dentures. Enfin, certains phénomènes rarement évoqués dans la littérature, (influence du frottement, couplages paliers/engrenages distribution de contraintes dynamiques,. . . ) ont pu être mis en évidence
The present work deals with the dynamic behaviour of spur and helical gears and it lies on both experimental and numerical analyses. The experimental tests have been conducted on a high precision test rig fully equipped for stress, load and displacement measurements. The Numerical models are based on finite elements and the equations of motion together with the contact conditions between mating flanks are solved by combining a unilateral contact algorithm and a Ritz method. Measurements at rest and at low speeds are performed first in order to identify some parameters and verify the mesh model quality in terms of elastic couplings and excitations. Experiments at high speeds are then tackled with the study of shaft bending and instantaneous tooth loads. Comparisons between experimental evidences and numerical results are satisfactory especially on dynamic tooth load evolutions. Finally, the potential importance of phenomena seldom mentioned in the gear dynamics literature i. E, influence of friction, bearing-gear couplings, dynamic stress distributions, is pointed out

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Grenier, Martin. « Transmission à variation continue pour articulation robotique ». Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/29394/29394.pdf.

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Abboud, Eddy. « Simulation, mastering, and reduction of vibrations and noises in electric car gearbox transmission systems ». Thesis, Paris, HESAM, 2022. http://www.theses.fr/2022HESAE026.

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Résumé :

Les architectures actuelles des motorisations hybrides ou électriques des véhicules automobiles incluent des transmissions par engrenages en sortie du moteur électrique, pour adapter la vitesse de rotation à celle des roues du véhicule. Ces engrenages sont la source de vibrations qui se propagent par voie solidienne jusqu'au carter du système, qui se retrouve être la sources acoustique du bruit rayonné. Ces bruits affectent le confort de l'utilisateur, notamment car ils ne sont pas masqués par le bruit du moteur électrique, très différent de celui d'un moteur thermique classique. La maîtrise de ces bruits est ainsi un enjeu majeur pour les constructeurs automobile actuels. Les sources de vibration dans les transmissions de puissance par engrenages sont nombreuses. On peut citer par exemple l'acyclisme du couple de sortie du moteur qui entraîne des fluctuations de la vitesse de rotation ou encore des phénomènes de variation périodique de la raideur d'engrènement sous couple, qui produisent une excitation vibratoire dite paramétrique, qui produit un bruit caractéristique de sirènement (whining noise en anglais). Dans ce contexte, plusieurs industriels se penchent actuellement sur la modélisation des vibrations dans les chaînes de transmission par engrenages, dans le but de prédire l'apparition des différents bruits et éventuellement d'ajuster la conception du système en conséquence. Le but de cette thèse est de mettre en place des modèles numériques afin de représenter le comportement vibratoire des systèmes d'engrenage. Dans ce contexte, plusieurs points ont été abordés: une étude paramétrique réalisée sur l'équation différentielle de l'interaction entre les engrenages permettant d'analyser et de prédire leur comportement dynamique. En parallèle, une méthode de calcul des vibrations dues à l'engrennement en utilisant la méthodes d'équilibrage des harmoniques (HBM) est proporséee. Enfin, une méthode de calcul d'un modèle réduit d'une boi te de transmission sous excitation de l'engrennement est présentée
The current architectures of hybrid or electric motorizations of motor vehicles include transmissions by gears at the electric motor's output to adapt the speed of rotation to that of the vehicle wheels. These gears are the source of vibrations that propagate through the solid state to the system housing, the acoustic source of radiated noise. These noises affect the user's comfort, mainly because they are not masked by the noise of the electric motor, which is very different from that of a conventional combustion engine. Therefore, controlling this noise is a significant challenge for today's car manufacturers. There are many sources of vibration in geared power transmissions. For example, the engine's output torque's acyclic nature leads to rotational speed fluctuations, and periodic variations in the meshing stiffness under torque produce a so-called parametric vibration excitation, which produces a characteristic whining noise. In this context, several manufacturers are currently studying the modeling of vibrations in gear transmission systems, intending to predict the appearance of the various noises and possibly adjust the system's design accordingly. This thesis aims to set up numerical models to represent the vibratory behavior of gear systems from the understanding of the interaction between mating gears, to the dynamic presentation of a complete gearbox. Several points have been addressed in this context: a parametric study is performed on the differential equation of the interaction between gears to analyze and predict their dynamic behavior. In parallel, a method for calculating the vibrations due to the meshing process using the harmonic balancing method (HBM) is proposed. Finally, a method for calculating a reduced gearbox model under gear excitation is presented

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Machado, Guilherme Antonio Assis. « Eficiência de uma transmissão automotiva e do comportamento tribológico em regimes de lubrificação aplicados à engrenagens automotivas ». Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3151/tde-17122018-093057/.

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Résumé :

O aumento de eficiência de transmissões automotivas é a grande motivação deste trabalho. Sendo um dos objetivos principais avaliar correlações entre ensaios de eficiência de transmissões (com foco em engrenagens e cinemática do engrenamento) e ensaios tribológicos (com foco na avaliação do coeficiente de atrito e regimes de lubrificação). Nos ensaios tribológicos foi determinado o coeficiente de atrito para diferentes relações de rolamento e deslizamento, regimes de lubrificação, lubrificantes e recobrimentos. No banco de testes de transmissões automotivas foram avaliados diferentes lubrificantes e recobrimentos, similares aos avaliados nos ensaios tribológicos. Para se estabelecer a correlação entre estas duas escalas de ensaios, foi feito primeiramente um mapeamento de esforços e combinação de velocidades de rolamento e deslizamento durante o contato entre os dentes em uma transmissão. Este mapeamento permitiu: 1) que ensaios tribológicos tipo rolo esférico-disco fossem realizados de forma a se obter os coeficientes de atrito em diversas relações de razão deslizamento-rolamento (SRR - \"slide to roll ratio\") de forma a avaliar a performance de um revestimento a base de carbono e um óleo lubrificante aditivado; 2) Ensaios tribológicos esfera-disco plano também fossem realizados de forma a levantar os coeficientes de atrito para que, neste caso, fosse feito um confronto de especificação de óleos. Os ensaios de banco de provas foram feitos em diferentes condições: 1) utilizando um automóvel; 2) simulações numéricas (softwares comerciais) e 3) utilizando um banco para avaliação de eficiência de transmissões (dinamômetros e motores elétricos). Tanto os ensaios tribológicos (coeficiente de atrito) como testes de banco (avaliação da eficiência da transmissão) foram conduzidos em diferentes cenários de temperatura, relações de pressão de contato e velocidade comparadas com uma configuração de referência (características superficiais da engrenagem, contato na engrenagem e regimes de lubrificação). Os resultados obtidos permitiram associar o mapeamento do contato entre engrenagens e o regime de lubrificação com as eficiências obtida em banco de transmissões, softwares e ensaios tribológicos. Estes resultados indicam menores custos em desenvolvimentos e projetos de transmissões automotivas.
The greatest motivation of this thesis was the improving the efficiency of automotive transmissions. One of the aspects studied is how to establish a correlation between tribological test parameters based on the friction coefficient and lubrication regimes to the efficiency of an automotive transmission bench test. The efficiency of the transmission based on the contact established during the gearing for different coatings and lubricants. This correlation was based primarily using a stress map and the combination of sliding and rolling speeds applied on the surface contact between gear teeth. This mapping allows testing: 1) tribolological tests (roll on disc) combined with a device used to simulate contact conditions on friction coefficient, in which different conditions of slide to roll ratio (SRR) were obtained. Therefore the effect of carbon base coating and lubricants with different features could be tested. 2) tribological tests (ball on disc), in which friction coefficient was obtained for different lubricants to evaluate the behavior of them, probably related to additives. Transmission bench tests were also conducted, transmissions were tested:1) in automobiles; 2) using numerical simulation; 3) rig tests (dynamometers and electrical engines). Bench tests evaluated primarily the efficiency of the transmission. Tests (tribological and bench tests) in various scenarios of temperature, contact pressure ratio and speeds compared to the reference configuration (surface features of transmission gears, gear contact and regimes of lubrication) allowed the comparison between transmission efficiency, regimes the lubrication obtained during bench tests and tribological parameters, such as friction coefficient, and therefore, the results can help in selecting coatings and lubricants. These results indicate lower development and design costs in transmissions evaluation can be reached.

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Bishani, Leila. « Méthodologie de conception et intégration de contraintes géométriques en conception mécanique assistée par ordinateur ». Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0111.

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Résumé :

La conception en mécanique utilise de nos jours l'assistance de l'ordinateur pour optimiser le temps, le coût et les performances du produit à fabriquer. Cette étude traite du problème de conception mécanique en général, mais à partir de cas concrets étudiés. La bibliographie montre qu'en effet un espace assez grand sépare les idées générales souvent théoriques, des aspects concrets de la conception mécanique. Plus particulièrement, quatre projets de conception de transmission de puissance, soit par engrenage, soit par courroie, ont été considérés. Les projets ont été développés dans l'environnement CATIA. Les conditions et contraintes relatives à une bonne évaluation du comportement ont ainsi été extraites. La troisième partie de cette thèse a consisté à extrapoler les résulats et méthodes acquises, à un cas industriel de conception de boîtier de perçage à têtes multiples. Toujours dans l'environnement CATIA, des solutions ont été proposées en respectant un grand nombre de conditions géométriques. En résumé, l'observation et la réalisation de cas mécaniques significatifs ont permis de réduire la distance entre l'application et théorie, les cas traités ont été présentés afin qu'ils puissent servir aussi dans le cadre du réseau Priméca
Actually Mechanical design use a computer Aided to optimise the time, the cost and performance of product for manufacturing. This study treats the problem of Mechanical design in general, but based on a concrete case already studied. The bibliography shows that indeed a space enough separates the general ideas of theoretical of the concrete aspects of the mechanical design. More particularly, four design projects of power transmission by Gear or bet has been considered. Projects have been developed in the environment CATIA, the conditions and the behaviour has been also extracted. The third part of this thesis is consisted to extrapolate the result and the method acquired to an industrial case of drilling moult-head gear box/design. Always in CATIA environrnent, many solutions have been proposed by repressing a large number of geometrical conditions. In summary, the observation and the realisation of significant mechanical cases have allowed to reduce the distance a between the application and the theory. The treated cases have been presented in order to that could serve also in the framework of the Primeca

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Wang, Jing. « Contribution à l’analyse du comportement dynamique d’engrenages spiro-coniques ». Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0056/document.

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Résumé :

Les engrenages spiro-coniques sont utilisés dans les transmissions de puissance nécessitant un renvoi d’angle, par exemple dans le domaine aéronautique ou automobile. Ces engrenages admettent des puissances et des vitesses importantes. La fabrication des engrenages spiro-conique est complexe. De nombreuses études ont été réalisées sur son optimisation pour définir les profils des dents en contacts. Des travaux existent également pour le dimensionnement statique des dentures. L’aspect dynamique est l’objectif du travail de cette thèse. Des approches théoriques et numériques, pour simuler les vibrations d’engrènement dans des couples spiro-coniques, sont présentées et discutées. Plusieurs modèles ont été développés : torsionnel et tridimensionnel, incluant la prise en compte de défauts de position et d’alignement. Un modèle original (tridimensionnel local), est proposé. Il repose sur des analyses quasi-statiques préalables. Il permet de suivre les évolutions des conditions de contact instantanées sur les flancs de denture. Une approche alternative est également présentée, qui conduit à construire des termes d’excitation globaux en termes d’erreurs de transmission et de raideurs d’engrènement, permettant ainsi de s’affranchir d’algorithmes de contact au cours de la résolution dynamique. Des comparaisons ont été menées avec des résultats quasi-statiques et dynamiques issus de la littérature
Spiral bevel gears are employed in power transmissions which require motion transfer between crossed axes in aerospace and automotive applications for instance. Such gears can transmit large powers and high speeds. The manufacturing of spiral bevel gears is complex. A number of studies have been conducted in order to optimise the mating tooth flank geometry and the static load distribution on the teeth. The main objective of this work is to tackle the dynamic behaviour of spiral bevel gears. Several theoretical and numerical approaches aimed at simulating mesh vibrations are presented and commented upon. Several models have been developed which comprise torsional and three-dimensional models including the influence of position errors and misalignments. An original three-dimensional local model is set up which is based on prior quasi-static analyses and makes it possible to follow the instant contact conditions on the tooth flanks. An alternative formulation is also introduced which relies on global forcing terms derived from transmission errors together with mesh stiffness and does not necessitate the use of a contact algorithm when integrating the equations of motion. A number of comparisons with quasi-static and dynamic results from the literature are presented which illustrate the interest of the proposed methodology

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Thèses sur le sujet « Transmissions à engrenages »

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