Engrenages

Les engrenages, comme les pignons et les poulies, sont utilisés dans la transmission de puissance pour trois applications courantes : le changement de direction de la puissance, le changement de la quantité de couple et le changement de régime. Les engrenages sont une option de transmission moins courante que la chaîne, mais ils sont encore très viables pour la plupart des cas d’utilisation. Les engrenages sont tout aussi fiables que les chaînes, mais ne peuvent pas être utilisés pour transférer de la puissance sur de longues distances. De nombreuses équipes n’aiment pas les engrenages lorsqu’elles utilisent des chaînes en kit, car la configuration des trous limite les combinaisons d’engrenages possibles. Par conséquent, il peut être difficile d’obtenir un rapport de transmission spécifique. Toutefois, avec les systèmes extrusion, il est très facile d’utiliser différents rapports, puisque les engrenages peuvent être déplacés dans l’extrusion.

Définition

Engrenages

Un engrenage est une pièce de machine qui comporte des dents taillées, généralement écrites sous la forme « nombreT » (par exemple 32T, 86T). Il s’agit d’une forme de transmission de puissance qui inverse le sens de rotation lorsqu’elle est utilisée. Le matériau le plus courant pour les engrenages est l’aluminium ou le plastique delrin.

Pignon 56T REV en aluminium

Les engrenages sont fabriqués dans différents matériaux, le plus courant étant l’aluminium 7075. Ne jamais engrener des engrenages en plastique et en métal ensemble. Il est acceptable d’engrener différents types d’engrenages métalliques, à condition qu’ils aient le même pas diamétral. Il est conseillé d’éviter les engrenages en aluminium TETRIX, car ils s’usent très facilement. Certains engrenages REV sont fabriqués en Delrin, un plastique autolubrifiant. Il s’agit d’un matériau durable, mais il faut garder à l’esprit qu’il est très possible de dénuder l’alésage avec un engrenage en plastique. Nous conseillons donc d’utiliser le REV Hex Hub Strengthener pour éviter d’endommager l’alésage des engrenages en Delrin.

Les engrenages coniques sont un type spécial d’engrenage qui permet la transmission de puissance dans deux plans différents. Il est particulièrement utile dans les espaces restreints où une position de montage normale du moteur ne fonctionnerait pas.

Calcul du diamètre du pas

\[ \begin{align}\begin{aligned}PD = Module * Nombre\ de\ dents\\DP = \frac{Nombre\ de\ dents}{PD}\\PD = OD - (2 * Module)\end{aligned}\end{align} \]

Le cercle primitif est un cercle imaginaire qui entre en contact avec le cercle primitif de tout autre engrenage avec lequel il est en prise. En principe, chaque engrenage possède un cercle primitif. Lorsque l’engrenage 1 est engrené avec l’engrenage 2, les cercles primitifs des deux engrenages doivent se toucher exactement au milieu de l’endroit où les dents s’emboîtent l’une dans l’autre.

Maillage des engrenages

Définition

Maille

L’engrènement désigne le contact par chevauchement entre une dent d’engrenage et une autre dent d’engrenage, une chaîne et un pignon, ou une courroie et une poulie.

Un bon engrènement est essentiel pour assurer une transmission maximale du couple. Un engrènement trop faible peut entraîner une absence de transfert de puissance, un déraillement ou un grincement/une usure plus rapide des engrenages. Un engrènement trop important peut produire des frottements indésirables et introduire des inefficacités dans le système d’entraînement.

Lors de l’engrènement, il est important que les engrenages ne soient ni trop lâches ni trop serrés. Si les engrenages sont trop lâches, les dents s’useront facilement, ce qui réduira leur longévité. En revanche, si les engrenages sont trop serrés, ils auront trop de friction et risqueront de se gripper ou de s’enliser. L’idéal est de s’assurer que les dents s’emboîtent et touchent juste la base de l’engrenage.

Attention

Dans la mesure du possible, il est préférable d’éviter d’engrener des engrenages avec un support de moteur à serrage - en raison de la sensibilité de l’engrènement, le moindre mouvement du moteur à l’intérieur du support de serrage peut faire glisser les engrenages ou les endommager l’un l’autre.

Le calcul de l’entraxe à l’aide d’engrenages est assez simple. Pour calculer l’entraxe souhaité entre deux engrenages donnés, vous devez connaître le nombre de dents de chaque engrenage et le pas diamétral de vos engrenages (le nombre de dents par pouce de diamètre de l’engrenage). Avec ces deux informations, vous pouvez utiliser l’équation \(D=\frac{T_{1}+T_{2}}{P}\). Dans cette équation, \(D\) est la distance entre les centres des deux engrenages, \(T_1\) et \(T_2\) sont le nombre de dents de chaque engrenage en question, et \(P\) est le pas diamétral des engrenages.

Le module (abrégé MOD) d’un engrenage est utilisé de la même manière que le pas diamétral. Il s’agit du nombre de millimètres du diamètre de l’engrenage par dent de l’engrenage. L’équation pour trouver l’entraxe \(D\) est \(D = \frac{(T_{1} + T_{2}) * M}{2}\), où \(T_{1}\) et \(T_2\) sont le nombre de dents de chaque engrenage en question, et \(M\) est le module de l’engrenage.

Note

Veillez à ne jamais mailler des engrenages qui n’ont pas le même pas diamétral. (Une exception notable est constituée par les engrenages à pas diamétral de 32 et à MOD de 0,8. Ils sont suffisamment proches pour convenir parfaitement).

En outre, il est possible de faire la moyenne des diamètres primitifs des deux engrenages pour trouver l’entraxe correct.

Engrenage correct

Comme pour les pignons, il est important d’aligner les engrenages afin qu’ils ne glissent pas accidentellement. En particulier lorsqu’il s’agit d’extrusion, il est possible que l’engrenage ne soit pas parallèle à l’extrusion, car les deux extrémités de support peuvent ne pas être parfaitement alignées l’une par rapport à l’autre. Il est impératif que l’engrenage soit aligné aussi droit que possible afin d’éviter tout dommage ou grippage de l’engrenage.

Il est fortement recommandé d’utiliser de la graisse blanche au lithium ou un lubrifiant similaire entre les engrenages afin de réduire les frottements et les risques de grippage.

Avantages

• Les engrenages sont une méthode de transmission de puissance solide et éprouvée. Les premiers exemples d’engrenages remontent au 4e siècle avant J.-C., ce qui signifie que vous utilisez une technologie vieille de plusieurs millénaires. En matière d’engrenages, il n’y a pas grand-chose que nous n’ayons pas encore compris.

• Les engrenages sont simples à utiliser, que ce soit avec des profilés ou des profilés extrudés. Sur le canal, vos engrenages sont déjà correctement espacés - il vous suffit de choisir la bonne paire d’engrenages. L’extrusion vous offre encore plus de flexibilité - il vous suffit de faire glisser vos engrenages pour qu’ils s’engrènent, et vous pouvez obtenir le rapport que vous souhaitez.

• Les engrenages permettent d’obtenir de grandes réductions dans de petits espaces. En fonction de la combinaison d’engrenages, il est possible d’obtenir de grands rapports de réduction dans des espaces très réduits (par exemple, un engrenage de 10 dents et un engrenage de 100 dents prendront beaucoup moins de place qu’un pignon de 10 dents et un pignon de 100 dents).

• Les engrenages ne nécessitent aucune tension : une fois que l’espacement est correct, les engrenages fonctionnent rapidement. Contrairement à la chaîne ou à la courroie, il n’y a rien d’autre qui transfère la puissance, ce qui élimine la nécessité de tendre correctement la chaîne ou la courroie. Cela présente bien sûr l’inconvénient de ne pas pouvoir transférer la puissance sur de longues distances.

Inconvénients

• Parfois, le rapport que vous souhaitez n’est pas facile à construire. L’espacement des canaux limite les rapports de transmission, mais cela peut être contourné avec des rapports composés et un peu de créativité.

• Le transfert de puissance sur de longues distances n’est pas pratique avec les engrenages. Si vous devez transférer de la puissance sur de longues distances, les combinaisons d’engrenages peuvent devenir rapidement compliquées, il est donc préférable d’utiliser une courroie/chaîne.

• Le maillage des engrenages peut s’avérer délicat. La sensibilité de l’engrènement ne fait qu’aggraver la situation. Cependant, les canaux résolvent ce problème, en fournissant des trous pré-espacés pour faciliter l’engrènement de vos engrenages. N’oubliez pas que l’engrènement peut ne pas être parfait, même avec un canal.

• Les engrenages s’usent généralement plus vite que les pignons s’il y a trop de friction entre les engrenages. Les équipes peuvent utiliser de la graisse blanche au lithium ou un lubrifiant similaire pour remédier à ce problème.

Châssis à base d’engrenages de l’équipe 11115 Gluten Free

Un châssis à engrenages par 13075, Coram Deo Robotics pour le défi Rover Ruckus