Comment fonctionnent les engrenages - Excavatrice Gear Co., Ltd

Les engrenages sont utilisés dans des tonnes de dispositifs mécaniques. Plus important encore, ils permettent une réduction de vitesse des équipements motorisés. Ceci est essentiel car souvent, un petit moteur qui tourne très vite peut fournir suffisamment de puissance à un appareil, mais pas assez de couple, la force qui fait tourner un objet sur un axe ou se tordre. Par exemple, un tournevis électrique a une très grande réduction de vitesse (réduction de la vitesse d'une machine rotative telle qu'un moteur électrique) car il a besoin de beaucoup de couple pour tourner les vis. Mais le moteur ne produit qu’une petite quantité de couple à grande vitesse. Avec une réduction de vitesse, la vitesse de sortie peut être réduite tandis que le couple est augmenté.

Les engrenages changent également le sens de rotation. Par exemple, dans le différentiel entre les roues arrière de votre voiture, la puissance est transmise par un arbre qui descend au centre de la voiture, et le différentiel doit faire tourner cette puissance de 90 degrés pour l'appliquer aux roues.

Il existe de nombreuses subtilités dans les différents types d’engrenages. Dans cet article, nous apprendrons exactement comment fonctionnent les dents des engrenages et nous parlerons des différents types d'engrenages que l'on trouve dans toutes sortes de gadgets mécaniques.

Vous avez probablement entendu parler des rapports de démultiplication, surtout lorsqu'il s'agit de voitures. Le rapport de démultiplication est le nombre de tours effectués par l’arbre de sortie pendant que l’arbre d’entrée tourne une fois. Si le rapport de démultiplication est de 2:1, alors le petit engrenage tourne deux fois tandis que le plus grand engrenage ne tourne qu'une seule fois. Cela signifie également que le plus grand engrenage a deux fois plus de dents que le plus petit. Le plus grand engrenage est simplement appelé « engrenage », tandis que le plus petit engrenage est également appelé pignon.

L’un des types d’engrenages les plus primitifs que nous pourrions observer serait une roue avec des piquets en bois qui en dépassent. Le problème avec ce type d’engrenage est que la distance entre le centre de chaque engrenage et le point de contact change à mesure que les engrenages tournent. Cela signifie que le rapport de démultiplication change à mesure que le rapport tourne, ce qui signifie que la vitesse de sortie change également. Si vous utilisiez un tel équipement dans votre voiture, il serait impossible de maintenir une vitesse constante – vous accéléreriez et décéléreriez constamment.

De nombreux engrenages modernes utilisent un profil de dent spécial appelé développante. Ce profil a la propriété très importante de maintenir un rapport de vitesse constant entre les deux vitesses. Comme la roue à chevilles ci-dessus, le point de contact se déplace, mais la forme de la dent de l'engrenage à développante compense ce mouvement.

Examinons maintenant quelques-uns des différents types d'engrenages.

Les engrenages droits sont le type d'engrenages le plus courant. Ils ont des dents droites et sont montés sur des arbres parallèles. Parfois, plusieurs engrenages droits sont utilisés simultanément pour créer de très grandes réductions d’engrenages.

Les engrenages droits sont utilisés dans de nombreux appareils que vous pouvez voir partout dans HowStuffWorks, comme le tournevis électrique, le monstre dansant, l'arroseur oscillant, le réveil à remontage, la machine à laver et le sèche-linge. Mais vous n’en trouverez pas beaucoup dans votre voiture.

C’est parce que l’engrenage droit peut être très bruyant. Chaque fois qu'une dent d'engrenage entre en prise avec une dent de l'autre engrenage, les dents entrent en collision et cet impact fait du bruit. Cela augmente également la contrainte sur les dents de l'engrenage.

Pour réduire le bruit et le stress dans les engrenages, la plupart des engrenages de votre voiture sont hélicoïdaux, ce que nous expliquerons ensuite.

Les dents des engrenages hélicoïdaux sont taillées en biais par rapport à la face de l'engrenage. Lorsque deux dents d'un système d'engrenages hélicoïdaux s'engagent, le contact commence à une extrémité de la dent et augmente progressivement à mesure que les engrenages tournent, jusqu'à ce que les deux dents soient complètement en prise.

L'engagement progressif des engrenages hélicoïdaux les rend beaucoup plus fluides et silencieux que les engrenages droits. Pour cette raison, les engrenages hélicoïdaux sont utilisés dans presque toutes les transmissions automobiles.

En raison de l’angle des dents des engrenages hélicoïdaux, elles créent une charge de poussée sur l’engrenage lorsqu’elles s’engrènent. Les appareils utilisant des engrenages hélicoïdaux ont des roulements capables de supporter cette charge de poussée.