Transmission mécanique Boîtes de vitesses Transmission mécanique Eloi METIVIER Présentation du 17 Mai 2010

Sommaire Introduction Eléments constructifs Eléments de calcul géométrique Calcul de résistance Méthodologie de calcul Conclusion

Introduction La boîte de vitesse est un élément très important en mécanique Evolution Poids↘ Volume↘ Rendement ↗ Réducteur ou multiplicateur Les 4 types de boîte de vitesses Les boîtes manuelles Les boîtes automatiques Les boîtes robotisées Les variateurs continus

Eléments constructifs Les engrenages Eléments essentiels Critères de performance Le silence de fonctionnement La tenue mécanique (1000MPa) Matériau: Aciers au carbone avec un traitement du type carbonitruration et une trempe Les arbres Supportent Les synchroniseurs Les crabots

Eléments constructifs L’huile Eviter le blocage et le grippage → Réduire l’usure des pièces Synchroniseurs Mettre l’arbre et pignon à la même vitesse Fonctionnement Frottement pignon arbre Verrouillage (v=0) Crabotage Types New-Process Borg-Warner - Le New-Process : il privilégie l’efficacité et la douceur de passage - Le Borg-Warner : il est plus économique mais moins efficace.

Eléments constructifs Les paliers Roulements Paliers lisses Réaliser un parfait alignement des arbres Ne pas présenter de bruit propre Etre de dimension réduite Avoir un bon rendement Etre facile à assembler Prix raisonnable Commande de boîte Les fourchettes Les doigts Le dispositif anti-verrouillage

Eléments constructifs Le Carter Critères de performances Etanchéité Rigidité Evacuation de la chaleur  Silence de fonctionnement 

Eléments de calcul géométrique Espace d’utilisation

Eléments de calcul géométrique Couple et accélération Ci-dessous, l’accélération et le coule en fonction de la vitesse sur sol plat :

Calcul de résistance Résistance aérodynamique Résistance au roulement de 0 à 110km/h : de 110 à 200km/h : Résistance due au profil de la route  : La surface de trainée déterminée en soufflerie. C’est le coefficient de forme multiplié par la surface frontale du véhicule. : Vitesse du véhicule en m/s : Masse volumique de l’air mg : poids du véhicule V : Vitesse du véhicule -par des informations fournies par les fabricants de pneus -par une mesure sur banc d’essai On prend généralement 100 N/ tonne pour faire un calcul approximatif

Calcul de résistance Résistance due à l’inertie Puissance Gamma accélration du véhicule

Méthodologie de calcul

Méthodologie de calcul Coefficient d’adaptation Choix du rapport supérieur Kbv : Rapport de transmission de la boite de vitesse Kpont : Rapport du pont l : circonférence du pneu Pour connaitre le dernier rapport de boite, il faut que la courbe de puissance moteur et la courbe de puissance consommée se coupe. En V2, on remarque de les 2 courbes se coupe donc K2 est le meilleur coefficient d’adaptation. En V1 et V3, la puissance moteur se coupe en dessous de la puissance PC donc elle sera sous multiplier (boite courte pour des accélérations plus franche). Si V1 et V3 aurait été au-dessus, alors on aurait parlé de surmultiplication (boite longue pour des gains de consommation).

Méthodologie de calcul Choix du rapport inférieur Moteur + typage Véhicule sportif poids lourd Boite courte Véhicule familiale → Boite longue poids lourd → progression géométrique VP → progression géométrique véhicule de sport ou de compétions → progression arithmétique Il existe trois types de d’étagement de boite. Il y a l’étagement arithmétique, géométrique et mixte.

Méthodologie de calcul Méthode graphique On trace la vitesse en tr/min en fonction de la vitesse pour le rapport inférieur et le rapport supérieur. On met la vitesse de rotation maximale en continu, la vitesse de rotation au couple maximale et la vitesse de rotation au minimum utilisable. Puis suivant l’étagement de la boîte, on trace graphiquement les autres rapports.

Avez-vous des questions Conclusion Elément très complexe Futur Problème de la rupture de couple lors du changement de vitesse Compacité Performance Avez-vous des questions