Arbres de transmission : Un guide complet
L'arbre de transmission est une pièce de machine tournante, généralement de section circulaire. Il transmet la puissance ou le mouvement d'une pièce à une autre. En d'autres termes, il transmet la puissance de la partie qui la produit à celle qui l'absorbe. L'arbre de transmission est l'une des pièces cruciales de toutes les machines tournantes.
Dans cet article, nous examinerons en détail l'arbre de transmission, son fonctionnement, ses types, sa fonction, sa longueur et ses matériaux. Vous aurez ainsi une idée claire de ses fonctionnalités et de ses propriétés à utiliser dans votre processus de fabrication.
Qu'est-ce que l'arbre de transmission ?
Il existe de nombreuses façons de produire de l'énergie, mais il est parfois difficile de produire de l'énergie là où elle est nécessaire, avec une magnitude et une direction parfaites. C'est pourquoi l'arbre de transmission et la boîte de vitesses sont utilisés dans les automobiles. La boîte de vitesses manuelle possède un arbre de transmission. La boîte de vitesses est utilisée pour transporter l'énergie du moteur aux roues afin d'entraîner l'automobile. Au cours de ce transfert d'énergie, l'arbre de transmission et l'engrenage abaissent la puissance à la vitesse d'utilisation. La conception et les spécifications de l'arbre de transmission ont une importance significative dans la configuration de la transmission du véhicule.
À quoi sert l'arbre de transmission ?
L'arbre de transmission est l'un des éléments des composants de base de la machine qui fournit l'axe de rotation, l'oscillation et contrôle la géométrie du mouvement. Il est utilisé de diverses manières dans les équipements mécaniques. L'arbre de transmission est supporté par des roulements et fait tourner les éléments de la machine tels que les engrenages, les volants, les manivelles et les poulies pour transférer le couple nécessaire au moteur. Un arbre doit être suffisamment résistant pour contrôler les charges dynamiques et statiques qu'il produit.
Les arbres ont de nombreuses utilisations dans les secteurs du transport, de l'aérospatiale, de l'automobile, des produits de consommation, de l'exploitation minière et de la fabrication industrielle. Les arbres de transmission canalisent la force générée dans une large gamme d'équipements, des voitures aux avions en passant par d'autres appareils.
Comment fonctionne un arbre de transmission ?
L'arbre de transmission se trouve dans la boîte de vitesses manuelle. L'objectif de l'arbre de transmission est de conduire la puissance élevée du moteur de l'automobile jusqu'aux roues. L'arbre de transmission réduit également la vitesse pour la rendre compatible. La boîte de vitesses effectue ce processus grâce au positionnement complexe de l'engrenage et des arbres.
Le vilebrequin du moteur tourne et produit de l'énergie qui doit passer par la transmission pour atteindre la roue. La première partie à recevoir cette énergie est l'arbre d'entrée, qui peut être embrayé et débrayé par l'intermédiaire de l'embrayage. Dans le cas de la propulsion arrière, l'arbre d'entrée est parallèle à l'arbre de sortie et forme un composant unique, parfois appelé arbre de transmission principal.
Types d'arbres de transmission
Arbre principal
L'arbre principal, parfois appelé arbre de sortie, part de l'arrière de la transmission. L'arbre principal et l'arbre d'entrée s'étendent en ligne de l'avant à l'arrière de la transmission. Ils semblent être un seul et même arbre, mais il s'agit de deux arbres différents. L'avant de l'arbre principal est soutenu par le petit roulement de l'arrière de l'arbre d'entrée. L'arbre principal tourne à différentes vitesses et fournit le couple nécessaire au véhicule. Il s'agit d'un arbre cannelé, de sorte que l'engrenage ou le synchroniseur peut être déplacé pour l'engagement et le désengagement.
A Contre-arbre
Cet arbre est parallèle à l'arbre principal et est forcé par l'arbre d'entrée par l'intermédiaire d'un pignon. Dans une transmission manuelle classique, les engrenages de la transmission sont reliés en permanence à l'arbre de renvoi, qui tourne avec eux. L'arbre d'entrée et l'arbre de renvoi sont identiques dans les voitures à traction avant. Elle est dotée d'un mécanisme d'embrayage qui la relie au moteur et transmet la puissance à l'arbre de sortie par l'intermédiaire de l'engrenage.
Un arbre de renvoi
Un arbre de renvoi, également connu sous le nom d'arbre de renvoi inversé, est un petit arbre lisse qui inverse l'engrenage de renvoi. Il est appelé arbre de renvoi parce qu'il ne joue aucun rôle dans la réduction de la vitesse et l'augmentation du couple. Sa fonction principale est d'inverser le sens de l'engrenage, c'est-à-dire de changer le sens de la rotation.
De quoi est fait l'arbre de transmission ?
Un arbre et un engrenage sont des dents qui aident à se connecter avec les dents d'un autre arbre pour transmettre continuellement la puissance de rotation. Les ingénieurs peuvent associer et mélanger des arbres et des engrenages de tailles et de diamètres différents pour modifier la force et la vitesse de ces composants. Les arbres sont fabriqués en acier doux. Pour les arbres à haute résistance, on utilise des aciers alliés tels que l'acier inoxydable. nickel, nickel-chromeou acier au chrome-vanadium est utilisé. Les arbres sont généralement formés par laminage à chaud et finis par emboutissage à froid, tournage et meulage.
Quels sont les matériaux de l'arbre de transmission ?
Le matériau utilisé pour les arbres doit avoir les propriétés suivantes
- Le matériau doit être très résistant
- Il doit avoir les propriétés d'une bonne usinabilité (facile à usiner)
- Doit posséder un faible facteur de sensibilité (un matériau ductile est utilisé, ce qui signifie que la concentration des contraintes est faible).
- Pour la fabrication des arbres, il convient d'utiliser de l'acier au carbone de qualité 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4 et 50 C 12.
L'American Society of Mechanical Engineering (ASME) autorise les contraintes maximales suivantes pour la conception des arbres de transmission
- 112 MPa pour les arbres sans tolérance pour les rainures de clavette
- 84 MPa pour les arbres avec tolérance pour les rainures de clavette
Les matériaux les plus couramment utilisés pour développer les arbres de transmission sont les barres d'acier laminées à chaud, l'acier à faible teneur en carbone ou un alliage (AISI/SAE 4140, 4340 et 8620).
Quelle est la longueur des arbres de transmission ?
Les arbres de transmission existent en différentes tailles sur le marché, mais les tailles standard sont mentionnées ci-dessous.
Les tailles ou longueurs standard des arbres de transmission (selon les étapes) sont les suivantes :
- Pour des pas de 5 mm, 25 - 60 mm.
- Pour des pas de 10 mm, 60 - 110 mm.
- Pour des pas de 15 mm, 110 - 140 mm.
- Pour des pas de 20 mm, 140 - 500 mm.
Les longueurs idéales prescrites pour les arbres de transmission sont de 5 m, 6 m et 7 m.
Le diamètre de l'arbre est le principal facteur qui détermine l'entraxe d'un réducteur et donc sa taille. Au cours du processus de conception, la solidité et la résistance à la déformation sont les points clés à prendre en considération.
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Conclusion
Dans cet article, nous avons examiné en détail l'arbre de transmission et ses types, son fonctionnement, le matériau qui le compose, son mécanisme et son utilisation, afin de vous donner une idée du processus de transmission. Vous disposez désormais de suffisamment de connaissances pour sélectionner un arbre adapté à votre projet de transmission.
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