Qu'est-ce qu'une roue épicycloïdale ?

Planétaire  Vitesses

Un système de roue épicycloïdale est un dispositif remarquable. Il possède une roue centrale, appelée roue solaire, plusieurs roues planétaires l'entourant et une roue externe en forme d'anneau. Les roues planétaires sont montées sur un porteur. Son design permet un excellent rapport puissance/poids et une transmission de couple efficace. Il peut offrir différents rapports de vitesse. Avec la roue solaire comme entrée, la roue annulaire ou le porteur planétaire comme sortie, selon les composants, divers rapports sont possibles. Dans les boîtes de vitesses automatiques, il est crucial pour des passages de vitesses fluides. Il est compact, adapté aux applications où l'espace est limité, comme dans les transmissions modernes des machines.

Chapitre Un : Qu'est-ce qu'une roue épicycloïdale ?

Une roue épicycloïdale est une l roue épicycloïdale qui comprend une roue centrale, appelée roue solaire et servant de roue d'entrée, qui compte trois roues ou plus qui tournent autour d'elle et sont appelées planétaires. Les roues planétaires s'engrènent avec une roue annulaire qui  entoure les engrenages solaire et planétaire et a la forme d'un engrenage à denture interne. La conception des engrenages planétaires les rend particulièrement robustes et faciles à convertir en différents rapports de transmission.

 

Chapitre Deux : Comment les Engrenages Planétaires sont Fabriqués

Les ensembles d'engrenages planétaires sont une méthode pour convertir le mouvement alternatif en mouvement rotatif. Ils ont été développés par William Murdoch  en 1781 pour être utilisés avec les moteurs à vapeur comme remplacement des manivelles utilisées pour produire un mouvement rotatif. Une application courante pour les engrenages planétaires, il s'agit de la réduction de vitesse dans un espace limité.

Les composants principaux et essentiels d'un engrenage planétaire sont l'engrenage central ou engrenage solaire, plusieurs autres engrenages appelés planètes, un  engrenage annulaire extérieur, et un porteur de planètes r ier. Les quatre composants d'un engrenage planétaire assurent la stab je ilité grâce à  la répartition uniforme de f la masse et de la raideur rotationnelle. Le couple est appliqué radialement aux engrenages et transféré radialement sans exercer de pression sur les dents des engrenages.

Roue solaire

L'engrenage solaire est l'engrenage central dans un ensemble d'engrenages planétaires qui reçoit l'entrée pour l'ensemble d'engrenages. Lorsque l'engrenage solaire est entraîné par l'entrée  l'arbre, les engrenages planétaires sont mis en mouvement pour entraîner l'engrenage annulaire. La structure d'un ensemble d'engrenages planétaires est configurée de telle manière que les pignons du porteur, qui est attaché aux engrenages planétaires, sont en mesh avec l'engrenage solaire.

Roues dentées planétaires

Les roues planétaires sont montées sur un porteur et se déplacent conformément au mouvement de la roue solaire. Lorsqu'elles tournent contre la roue solaire, leurs dents s'engrènent avec les dents de la roue dentée externe. À mesure que les roues planétaires se déplacent, elles tournent autour des roues solaire et externe Les engrenages planétaires comportent une ou plusieurs roues planétaires et contrôlent la vitesse de transmission de la puissance.

Pignon

L'anneau extérieur d'un système d'engrenages planétaires est la roue dentée externe ou annulaire. Elle a des dents sur sa circonférence intérieure et est lisse sur son bord extérieur. Les dents d'un anneau planétaire sont dirigées vers l'intérieur pour s'engrener avec les engrenages planétaires. Le porteur et les engrenages planétaires  sont liés et entourés par l'engrenage annulaire qui est fixe dans sa position. Toutes les dents des engrenages planétaires s'engrènent avec l'engrenage solaire  et l'engrenage annulaire. Alors que les engrenages planétaires tournent autour de l'engrenage solaire, l'engrenage annulaire est forcé de tourner dans la même direction que l'  engrenage solaire.

 

Transporteur

Les engrenages planétaires sont fixés à un porteur qui relie leurs centres avec l'engrenage solaire et assure qu'ils s'engrènent de manière à ce que ir les cercles de roulement pivotent  sans glissement. Normalement, le porteur est mobile et pivote par rapport à la roue solaire. Il est connecté aux  centres de chacune des roues satellites pour fournir un support. La forme la plus simple de boîte à engrenages planétaires a un soleil, une planète, une roue dentée interne  et un porteur. Les engrenages planétaires composés en ont plus d'un de chaque type, devenant plus complexes lorsque

le nombre de roues satellites augmente.

 

Construction de la roue épicycloïdale

Les roues épicycloïdales nécessitent q: Le numéro la définition de plusieurs entrées pour obtenir une sortie spécifique, la roue solaire est au centre de l'ensemble et  s'engage avec les dents des roues planétaires, qui sont petites et connectées au cadre porteur fabriqué en aluminium, fonte ou acier. Le porteur a un arbre pour chacune des roues planétaires qui entourent la roue solaire et sont entourées par l'anneau matériel.

La construction d'un ensemble de pignon planétaire peut inclure des engrenages droits ou hélicoïdaux. La différence entre les deux types d'engrenages réside dans leur angle hélicoïdal,  les engrenages droits ayant un angle hélicoïdal nul tandis que les engrenages hélicoïdaux ont un angle hélicoïdal de 10 à 30 degrés. Quelle que soit la forme de l'engrenage,  les roulements jouent un rôle important dans la transmission de couple d'un ensemble de pignon planétaire. Les roulements à billes droites ont la bonne taille mais ne peuvent pas supporter  les forces axiales. Le type idéal de roulement est le roulement conique pour les forces axiales et il est plus grand que les roulements à aiguilles.  roulements.

 

Chapitre Trois : Types de réducteurs planétaires

Les différents types de réducteurs planétaires sont classés en fonction de leur performance, de leur efficacité et de leur polyvalence. Chaque type a la capacité de transformer deux entrées en une seule sortie, un facteur qui les rend complexes à concevoir et à analyser. La forme la plus courante de réducteur planétaire est un soleil unique et une planète unique avec un porteur et une roue externe.

Les ensembles de réducteurs planétaires se comportent de manière contre-intuitive, un facteur qui complique leur analyse. f difficile, mais intrigant et intéressant. Ils fournissent un excellent couple avec une rigidité appropriée et peu de bruit dans un encombrement compact. Les engrenages planétaires existent en une large gamme  de formes et de conceptions, ce qui est l'une des raisons de leur utilisation généralisée.

Une courte liste d'engrenages planétaires inclut :

Unique-stage

Multi-étape

En ligne

Décalage

Les pièces de rechange

Angle droit

Harmonic drive

Différentiel

Simpson

Ravigneau x

Ces dix ensembles de rouages planétaires ne représentent qu'un très petit échantillon de la liste complète des rouages planétaires, qui inclut des engrenages spécialisés conçus pour des applications uniques et inhabituelles. Il est important de noter que chaque type d'ensemble de rouage planétaire a ses avantages et inconvénients. Leur utilisation est déterminée par la manière dont ils répondent aux besoins d'une application.

Ensemble de rouage planétaire à un stade

Un ensemble de rouage planétaire à un stade se compose d'un engrenage solaire, de trois engrenages planétaires, d'un porteur et de l'engrenage intérieur. L'arbre d'entrée fait tourner l'engrenage solaire, ce qui entraîne la rotation des engrenages planétaires, du porteur et de l'arbre de sortie. Des engrenages de différentes tailles avec un nombre différent de dents modifient la vitesse et le couple de la sortie. Les ensembles de rouages planétaires à un stade sont utilisés avec des machines lourdes, des équipements industriels et des boîtes de vitesses automobiles. Comme la plupart des rouages planétaires, les rouages planétaires à un stade sont utilisés pour leur conception compacte et leur poids.

Ensemble de pignon planétaire multi-étapes

Les ensembles de pignons planétaires multi-étapes possèdent deux ou plusieurs pignons planétaires pour atteindre la vitesse et le couple requis. Ils ont la même construction que les ensembles de pignons planétaires mono-étape, mais comportent plusieurs pignons supplémentaires ajoutés à l'arbre d'entrée dans le premier ensemble, qui est connecté au pignon central du premier ensemble. Le porteur du premier ensemble est connecté au pignon central du deuxième ensemble, un schéma qui se poursuit pour tous les pignons planétaires dans l'ensemble de pignons planétaires multi-étapes. Les ensembles de pignons planétaires multi-étapes sont utilisés dans des applications nécessitant un couple élevé et plusieurs vitesses de sortie. Ils permettent d'obtenir de forts rapports de réduction dans un emballage compact et léger.

 

Ensemble de pignon planétaire en ligne

Avec un ensemble de pignons planétaires en ligne, les arbres d'entrée et de sortie sont alignés en une ligne droite et consistent en un seul pignon solaire et plusieurs pignons planétaires contenus dans un pignon annulaire. Les pignons planétaires sont montés sur un porteur, qui tourne autour du soleil. L'arbre d'entrée fait tourner le pignon solaire central, qui entraîne les pignons planétaires en engrenage avec le pignon annulaire, la rotation autour de l'axe central transmet la puissance à l'arbre de sortie. Les ensembles de pignons planétaires en ligne sont utilisés pour leur efficacité, leur densité de couple et leur faible jeu axial.

Ensembles de pignons planétaires décalés

Les ensembles de roues épicycloïdales décalées sont connus sous le nom de roues épicycloïdales à arbres parallèles. Ils ont les arbres d'entrée et de sortie placés dans une position décalée ou parallèle. Comme pour les ensembles de roues épicycloïdales en ligne, les ensembles de roues épicycloïdales décalées possèdent une roue solaire avec plusieurs roues planétaires montées sur un porteur qui s'engrènent avec la roue externe. Au lieu que la sortie soit alignée en ligne droite avec l'entrée, elle est alignée différemment par rapport à l'arbre d'entrée. Le choix du diamètre et du nombre de dents de la roue libre permet d'avoir les arbres d'entrée et de sortie sur un même axe.

Ensembles de roues épicycloïdales à angle droit

Avec les ensembles de roues épicycloïdales à angle droit, les arbres d'entrée et de sortie sont disposés perpendiculairement l'un à l'autre. La roue solaire, les roues planétaires, le porteur et l'anneau extérieur sont tous montés dans la même configuration que les autres ensembles de rouages. La rotation des roues planétaires transmet la puissance à un ensemble de roues coniques à angle droit connecté à l'arbre de sortie.

 

Ensemble de roue épicycloïdale à entraînement harmonique

Les ensembles de roues épicycloïdales à entraînement harmonique sont également appelés boîtes de vitesses à onde de contrainte et boîtes de vitesses à générateur d'onde. Ils utilisent une tasse métallique flexible et un éclisse circulaire pour transférer le couple. Les composants d'un ensemble de roues épicycloïdales à entraînement harmonique sont l'éclisse circulaire et la tasse flexible appelée générateur d'onde. De plus, l'ensemble de rouages possède des engrenages elliptiques ou circulaires appelés flexspline.

L'arbre d'entrée entraîne le générateur d'onde qui provoque sa déformation et crée des vagues qui se déplacent le long de la circonférence de la tasse. Les vagues générées s'engagent avec les dents du flexspline qui tourne autour de l'axe central de l'ensemble de rouages à entraînement harmonique. Le flexspline s'engage avec l'engrenage externe de la couronne qui transmet la puissance à l'arbre de sortie. Les ensembles de roues épicycloïdales à entraînement harmonique ont un jeu nul, une grande précision et une densité de couple élevée, ce qui les rend idéaux pour les applications où la précision et la reproductibilité sont

importantes, telles que les applications de robotique et d'automatisation

Simpson Planetary Gear Set

Un ensemble de pignons planétaires Simpson possède un seul pignon central et deux ou trois ensembles de porteurs planétaires connectés en série. La structure d'un ensemble de pignons planétaires Simpson comporte trois vitesses avant, une vitesse arrière, un point mort, et est utilisée dans une boîte de vitesses automatique à trois ou quatre rapports. L'ensemble de pignons porte le nom de Howard Simpson, un célèbre innovateur de conceptions pour l'industrie automobile.

Les deux ensembles de pignons planétaires sont interdépendants en raison de leur pignon central commun. Le premier ensemble de pignons est plus proche de l'arbre d'entrée et est synchronisé avec l'anneau du deuxième ensemble de pignons.

Ensemble de pignons planétaires Ravigneaux

Un ensemble de pignons planétaires Ravigneaux est une amélioration de l'ensemble de pignons planétaires Simpson et comprend deux pignons centraux, deux anneaux et deux ensembles de pignons planétaires sur un seul support, ce qui rend l'ensemble de pignons Ravigneaux plus petit, plus léger et moins coûteux. Les deux pignons centraux sont placés au centre le long d'un axe rotatif commun et ont des tailles différentes.

Le fonctionnement d'un ensemble de pignons planétaires Ravigneaux implique que le plus petit des pignons solaires entraîne son ensemble de pignons planétaires qui engagent l'engrenage annulaire extérieur. L'engrenage annulaire extérieur plus grand est connecté aux pignons des deux ensembles planétaires et engage le plus grand des deux pignons solaires. Un porteur, avec un rayon différent, maintient les ensembles de pignons planétaires en place et est connecté à l'arbre de transmission. Il tourne comme une unité par rapport aux pignons solaires et annulaires.

Ensemble de pignons planétaires différentiel

Dans un ensemble de pignons planétaires différentiel, chaque pignon tourne, ce qui est un facteur clé dans l'ensemble de pignons pour entraîner les roues d'une voiture. À l'origine, les voitures étaient conçues pour qu'une seule roue soit entraînée tandis que l'autre roue était montée librement. Bien que ce soit une méthode de conduite efficace, elle était dangereuse, ce qui a nécessité de trouver un moyen d'entraîner les deux roues.

Le développement de l'ensemble différentiel à engrenages planétaires a nécessité que chaque roue ait son propre arbre de transmission. Plusieurs engrenages coniques avec un support sont utilisés pour changer la direction de rotation de l'arbre de transmission. L'ensemble d'engrenages comporte une grande roue dentée, un support, deux engrenages planétaires et une roue solaire. La roue dentée est connectée à l'arbre d'une des roues tandis que la roue solaire est attachée à l'autre roue, ce qui permet de changer la direction de rotation de l'arbre pour entraîner les roues.

 

Boîtes de vitesses planétaires

Les boîtes de vitesses planétaires sont actionnées par des moteurs hydrauliques, électriques ou des moteurs à combustion. Il s'agit de la forme la plus courante de boîte de vitesses et elles sont connectées directement à un moteur précis ou intégrées. Les boîtes de vitesses planétaires transmettent de manière exceptionnellement efficace l'énergie d'un moteur vers une sortie.

Entraînement de roue

Une boîte de vitesses planétaire à entraînement par roue est la forme la plus simple de boîte de vitesses et peut être connectée directement à une roue, avec des roues combinées au-dessus du logement du système. Le support pour une boîte de vitesses planétaire à entraînement par roue est situé dans la boîte de vitesses. La connexion directe de la boîte de vitesses aux roues aide à réduire la taille de la boîte de vitesses.

Sortie d'arbre

Comme pour les autres boîtes de vitesses planétaires, la roue solaire fait tourner les satellites, qui sont logés dans un support à l'intérieur de la boîte de vitesses à entraînement par arbre. La roue crantée extérieure est fixe tandis que le support fait tourner l'arbre de transmission. Le logement de la boîte de vitesses est fixé directement à la machine, avec comme sortie l'arbre tournant.

Sortie broche

Les boîtes de vitesses à sortie broche sont identiques aux boîtes de vitesses à sortie arbre, la principale différence étant que la sortie est délivrée par une bride.