Un guide des engrenages : 7 engrenages, leurs caractéristiques et leur fonctionnement

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Sans engrenages, se déplacer ne serait pas aussi facile qu'il l'est. Ces composants d’ingénierie pourraient être considérés comme les héros silencieux de notre vie quotidienne, car ils exercent leurs activités à l’intérieur de machines qui s’attribuent tout le mérite de leur dur travail.

Voici un bref aperçu des différents types d'engrenages et de leur utilisation, pour tous les ingénieurs en herbe ou pour tous ceux qui cherchent à parfaire leurs connaissances et à passer à la vitesse supérieure, au propre comme au figuré.

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Les engrenages droits sont l’un des types d’engrenages les plus courants. Ils ont des surfaces à pas cylindrique et appartiennent au groupe d'engrenages à arbres parallèles. Ils ont une ligne de dents droite et parallèle à l’arbre.

Les engrenages droits sont couramment utilisés car ils peuvent être produits relativement facilement tout en atteignant une précision de performance élevée. Le plus grand de la paire d’engrènement s’appelle l’engrenage (photo ci-dessus) et le plus petit s’appelle le pignon. Ils sont généralement utilisés pour augmenter ou diminuer le couple dans des machines telles que les machines à laver, les sèche-linge, les tournevis, les réveils à remontage manuel et les mixeurs.

À l'instar des engrenages droits, les engrenages hélicoïdaux sont utilisés avec des arbres parallèles. Ce sont également des engrenages cycliques avec des lignes de dents sinueuses. Cependant, ils constituent une nette amélioration en termes de conception par rapport à l’engrenage droit. Contrairement aux engrenages droits, les bords d'attaque des dents des engrenages hélicoïdaux ne sont pas parallèles à l'axe de rotation ; ils sont plutôt inclinés.

Cet engrenage lisse des dents signifie que les engrenages peuvent transmettre des charges plus élevées et sont plus silencieux que les engrenages droits, qui peuvent être bruyants à des vitesses plus élevées. Comme ces engrenages créent une force de poussée dans la direction axiale, ils nécessitent l'utilisation de butées. Ils sont utilisés dans des machines telles que les ascenseurs et dans l’automatisation des usines.

Les engrenages coniques ont l’apparence d’un cône dont le sommet a été coupé. Au sein de la famille des engrenages coniques, il existe plusieurs sous-ensembles différents, notamment les engrenages coniques hélicoïdaux, les engrenages coniques droits, les engrenages coniques en spirale et les engrenages coniques à onglet.

Les engrenages coniques sont utilisés pour transmettre la force entre deux arbres qui se croisent en un point spécifique. Ils sont utilisés dans les entraînements différentiels, comme ceux d'une automobile dans les virages, car ils peuvent transmettre la puissance à deux essieux tournant à des vitesses différentes.

Les engrenages coniques en spirale sont des engrenages coniques dotés de lignes de dents courbes. De la même manière que les engrenages hélicoïdaux par rapport aux engrenages droits, la courbure permet un rapport de contact des dents plus élevé, ce qui signifie que les engrenages coniques en spirale sont plus efficaces que les engrenages coniques standard ; ils sont plus forts, moins bruyants et vibrent moins.

Pourquoi les engrenages coniques en spirale n'ont-ils pas complètement remplacé l'utilisation d'engrenages coniques standard, demandez-vous ? Les engrenages coniques en spirale sont plus difficiles à produire et, dans certaines utilisations, ils peuvent également créer une poussée indésirable dans les directions axiales, en raison des dents incurvées.

La « vis sans fin » de l'engrenage à vis sans fin fait référence à une forme de vis découpée dans un arbre auquel l'engrenage d'accouplement, ou roue à vis sans fin, est fixé. En raison du contact glissant des surfaces de l'engrenage, un matériau dur est généralement utilisé pour la vis sans fin, afin de réduire la friction. Bien que le contact glissant signifie que les engrenages à vis sans fin ne sont pas incroyablement efficaces, leur rotation est très douce et silencieuse. En tant que tels, ils sont souvent utilisés pour des applications industrielles, des équipements lourds et parfois des biens de consommation.

Les engrenages à vis sans fin offrent des rapports de réduction très élevés et sont souvent autobloquants, car ils ne peuvent pas fonctionner en sens inverse. Cette caractéristique inhérente en fait une option sûre à utiliser dans certains types de machines. Un exemple courant d'engrenage à vis sans fin autobloquant est la tête d'accordage automatique que l'on trouve sur de nombreux instruments à cordes, y compris la guitare.

Les engrenages à couronne, également appelés engrenages à contrate, sont un type d'engrenage conique dont les dents font saillie perpendiculairement au plan de la roue. Cela fait ressembler les dents aux pointes d’une couronne, donnant son nom à l’engrenage. Contrairement aux engrenages coniques coniques, les engrenages à couronne sont cylindriques. Ils peuvent être associés à d'autres engrenages coniques ou à des engrenages droits, selon la conception des dents.