La transmission de puissance joue un rôle essentiel dans les machines. Les engrenages coniques sont l'un des composants clés qui garantissent un fonctionnement sans heurts dans plusieurs applications. Cet article traite des engrenages coniques, de leurs caractéristiques et de leurs diverses applications.
Que vous soyez un ingénieur ou un débutant à la recherche d'informations précieuses sur les engrenages coniques, ce guide vous permettra d'élargir votre champ d'action dans le domaine des composants mécaniques.
Si vous utilisez des engrenages coniques pour changer le sens de la transmission de la puissance, vous pourrez transmettre la puissance d'une source dans toutes les directions.
Qu'est-ce qu'un engrenage biseauté ?
Les engrenages coniques sont utilisés en combinaison avec d'autres engrenages coniques. Ils ont des dents taillées dans les côtés d'un cône et sont utilisés pour transmettre la rotation entre deux axes qui se croisent à angle droit. Ils sont installés de manière à ce que leurs axes de rotation se croisent lorsque l'on change la direction de l'axe de puissance pour un axe différent ou que l'on combine des engrenages coniques.
Types d'engrenages coniques
- Engrenage conique droit :
- Engrenage conique spiralé :
- Engrenage conique Zerol :
- Engrenage hypoïde :
- Engrenage à onglet :
Les engrenages coniques sont largement utilisés dans toutes les industries et sont divisés en plusieurs types. Les engrenages coniques sont produits en très grandes quantités dans le monde entier. En outre, avec une part de marché d'environ 42%La Chine devance les deux autres pays, le Japon et la Corée du Sud, avec des parts respectives de 16% et 6%. De même, les fabricants d'engrenages des États-Unis détiennent également une part importante du marché.
Les types d'engrenages coniques les plus courants sont les suivants :
Engrenage conique droit
Les engrenages coniques droits, avec une part de marché de 43%, constituent la catégorie de produits la plus importante des engrenages coniques. Un engrenage conique droit est un type d'engrenage conique dont les dents sont taillées en ligne droite et s'effilent vers le sommet de l'engrenage. Comme la force agissant dans la direction axiale est faible, il est souvent utilisé dans des endroits où les charges de poussée sont inverses.
Elle présente également l'avantage de simplifier le roulement. L'inconvénient est que lorsqu'il tourne à grande vitesse, le bruit et les vibrations augmentent. En raison de ces caractéristiques, les engrenages coniques droits sont recommandés lorsque le coût est une priorité, qu'une rotation à grande vitesse n'est pas nécessaire et que le bruit n'est pas un problème.
Il est généralement utilisé pour fonctionner à une vitesse relativement faible (vitesse circonférentielle de 2 m/s ou moins). Il est relativement facile à fabriquer et convient particulièrement aux machines-outils, aux machines à imprimer, etc., ainsi qu'aux dispositifs différentiels. Il s'agit de l'engrenage conique le plus populaire pour la transmission de puissance.
Engrenage conique spiralé
L'engrenage conique en spirale est un autre type d'engrenage conique. Les traces des dents sont spiralées et hélicoïdales, créant un angle hélicoïdal, et les deux engrenages qui se croisent s'entrecroisent, créant un engrenage plus solide. Les avantages de ce type d'engrenage sont les suivants : faible niveau de bruit et de vibrations, même en cas de rotation à grande vitesse, grande résistance de la surface de la dent et moindre contrainte sur la surface de la dent.
En outre, il présente une trace de dent courbe (généralement un arc) sur le cône de tangage, ce qui permet un fonctionnement plus souple que les engrenages coniques droits. Ce type d'engrenage est principalement utilisé pour les opérations à grande vitesse, avec une vitesse circonférentielle de 10 m/s ou plus.
Engrenage conique Zerol (engrenage conique spiralé)
Un engrenage conique spiralé avec un angle d'hélice de 0 degré est également appelé engrenage conique zéro. Il s'agit d'un engrenage conique qui présente les caractéristiques des engrenages coniques droits et des engrenages coniques hélicoïdaux avec la même force appliquée aux dents.
Par rapport aux engrenages coniques à spirale, le principal avantage est que la charge de poussée peut être supprimée. Il est utilisé dans les équipements industriels et les automobiles. Les traces de dents sont incurvées et ont une très belle apparence. Mais contrairement au profil de la denture d'un engrenage conique hélicoïdal, il ne présente pas de profil de denture dans lequel les dents sont torsadées ensemble en forme conique sur la périphérie extérieure.
Engrenage hypoïde
Un engrenage hypoïde a des traces de dents en spirale et des arbres décalés qui ne sont ni parallèles ni en intersection du côté de l'entrée ou de la sortie de l'engrenage. Bien que semblables aux engrenages coniques en spirale, ils en diffèrent par l'intersection de leurs axes.
Ces deux types d'engrenages sont similaires en ce sens qu'ils utilisent un grand rapport de réduction et sont utilisés avec un couple important. Ces engrenages sont principalement utilisés dans les systèmes d'entraînement des automobiles, les systèmes d'entraînement des trains, les réducteurs de vitesse (bus, camions, voitures particulières de luxe), etc.
Les avantages des engrenages hypoïdes sont notamment un grand rapport de réduction, un faible niveau de bruit et de vibrations, et une résistance qui permet de supporter un couple important. En ce qui concerne le rapport de réduction, les engrenages hypoïdes peuvent augmenter le nombre de dents du côté de l'entrée (pignon hypoïde) et du côté de la sortie (engrenage hypoïde).
Engrenage à onglet
Les engrenages ayant le même nombre de dents sont appelés engrenages à onglet. L'angle standard de l'arbre est de 90 degrés et le plan primitif est de 45 degrés. Il existe également des engrenages à onglet de 45 degrés, 60 degrés et 120 degrés, et l'onglet a la signification de miter ou de joint. Il s'agit des pièces de transmission de puissance, d'entraînement et de transport de l'équipement.
La puissance peut être transmise par des axes orthogonaux. Elle est souvent utilisée dans des applications où il n'est pas nécessaire de changer d'engrenage, il suffit de modifier le sens de rotation d'un arbre.
Les engrenages à onglet sont principalement utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs, l'industrie alimentaire, les machines industrielles générales et les machines agricoles.
Qu'est-ce qu'un engrenage hélicoïdal ?
Les engrenages en spirale sont également connus sous le nom d'engrenages hélicoïdaux. Il s'agit d'un type d'engrenage dont les dents sont taillées en biais le long de la face de l'engrenage.
Voici leurs principales caractéristiques :
- Dents hélicoïdales :
- Réduction du bruit et des vibrations :
- Une plus grande efficacité :
- Charge de poussée axiale :
Comprendre la différence entre un engrenage conique et un engrenage hélicoïdal
Engrenage conique droit et engrenage conique hélicoïdal
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Fonctionnalité |
Engrenage conique droit |
Engrenage conique spiralé |
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Profil dentaire |
Dents droites coupées dans l'axe du cône |
Dents hélicoïdales à profil courbe |
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Niveau de bruit |
Plus bruyant en raison de l'impact de la dent lors de l'engagement |
Plus silencieux grâce à l'engagement progressif des dents |
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Vibrations |
Vibrations plus importantes dues à l'impact |
Vibrations réduites grâce à un maillage plus doux |
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Charge de poussée |
Faible charge de poussée axiale |
Charge de poussée axiale plus élevée en raison de l'angle hélicoïdal |
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Efficacité |
Efficacité moindre à grande vitesse |
Efficacité accrue à grande vitesse |
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Applications |
– Low-speed applications – Cost-sensitive applications – Applications where noise is not a major concern |
– High-speed applications – Applications requiring smooth operation – Applications where noise reduction is important |
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Complexité de la fabrication |
Simplicité de fabrication |
Plus complexe à fabriquer |
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Coût |
Coût généralement moins élevé |
Coût généralement plus élevé |
Aspects techniques des engrenages coniques
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Aspect |
Description |
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Définition |
Engrenages dont les dents sont taillées le long des flancs d'un cône. |
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Caractéristiques principales |
Forme conique et arbres se croisant à des angles (généralement 90 degrés). |
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Fonction principale |
Transmettre l'énergie entre des arbres qui se croisent, en changeant le sens de rotation. |
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Avantages |
– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears). |
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Inconvénients |
– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load. |
Les engrenages coniques sont économiques, ont une longue durée de vie et une fonctionnalité élevée par rapport aux engrenages en métal ou en plastique. Ils sont plus efficaces que les engrenages à vis sans fin et ont des rapports plus faibles qui permettent d'obtenir des vitesses et des vitesses de déplacement plus élevées.
En règle générale, les vérins à engrenage conique conservent une fonction d'autoblocage tout en offrant des vitesses de déplacement plus élevées. En outre, ils offrent plusieurs caractéristiques qui sont mentionnées ci-dessous :
Transmettre le mouvement et la puissance entre des axes qui se croisent
Les engrenages coniques servent à transférer le mouvement et la puissance entre des axes qui se croisent. Dans un engrenage conique, les filets de l'engrenage se croisent à environ 90 degrés, ce qui permet de changer le sens de la force de rotation à un angle droit.
Il a une forme conique comme un parapluie et est utilisé en combinaison avec les engrenages coniques. Pour modifier la vitesse de rotation des engrenages coniques, on utilise des engrenages avec un nombre de dents différent, comme pour les engrenages droits.
Transmission souple et efficace de la puissance
Les engrenages coniques sont généralement fabriqués à partir de matériaux tels que l'acier allié, l'acier au carbone ou l'acier trempé. Ces matériaux offrent une solidité, une résistance aux chocs et une résistance à l'usure exceptionnelles, garantissant une transmission de puissance efficace et sans à-coups.
Forte résistance aux produits chimiques et à la corrosion
Les engrenages coniques sont connus pour leur résistance exceptionnelle aux produits chimiques et à la corrosion, ce qui permet de les utiliser dans des conditions difficiles.
Ces engrenages présentent plusieurs avantages par rapport aux autres engrenages, notamment une plus grande résistance, des degrés de précision améliorés et un plus grand degré de fiabilité. Ils peuvent supporter des températures plus élevées et garantissent une durabilité à long terme.
Nécessite une machine à tailler les engrenages spécialisée à grande échelle
La production d'engrenages coniques nécessite une machine à tailler les engrenages spécialisée à grande échelle. La méthode la plus courante est la méthode Gleason, mais il existe aussi les méthodes Klingelnberg et Fiat.
Il s'agit d'un exemple particulier de la méthode de taillage des dents pour les engrenages coniques droits, mais cette méthode est réputée inefficace. Tailler chaque rainure de dent à l'aide d'une machine à indexer permettant de créer une inclinaison équivalente à l'angle du cône et d'une fraise spécialement conçue pour les cylindres.
Bonne lubrification et facilité de moulage
Les engrenages coniques sont appréciés en raison de leur facilité de moulage, ce qui en fait des composants polyvalents dans les processus de fabrication. En outre, ils ont un bon pouvoir lubrifiant qui réduit le frottement et l'usure entre les dents de l'engrenage. Ces qualités font que les engrenages coniques conviennent à diverses applications pour lesquelles un fonctionnement en douceur et la durabilité sont essentiels.
Exemples et applications d'engrenages coniques
Les engrenages coniques, caractérisés par leur forme conique et leurs arbres entrecroisés, sont des composants essentiels de divers systèmes mécaniques. Leur polyvalence permet diverses applications, telles que le changement de sens de rotation de 90 degrés et la transmission de puissance. Découvrez ci-dessous les différentes utilisations et applications des engrenages coniques :
Automobile
Les engrenages coniques sont largement utilisés dans les applications automobiles telles que les différentiels, les systèmes de transmission et les systèmes de traction arrière des automobiles. Ils permettent aux roues de tourner à des vitesses variables tout en maintenant la traction et la stabilité, en particulier dans les virages. Parmi ses produits, l'engrenage conique droit est le segment le plus important, dans lequel l'automobile occupe une place de choix. 53% part.
Équipements légers et lourds
Les engrenages coniques sont utilisés pour la propulsion ou le fonctionnement d'unités auxiliaires dans des équipements légers et lourds tels que les tondeuses à gazon, les petits tracteurs, les broyeurs à ciment, les concasseurs à cône, les mélangeurs de sable, les chariots élévateurs à fourche et les machines d'exploitation minière.
Ils sont essentiels à la transmission de la puissance en permettant le transfert efficace du mouvement de rotation du moteur aux roues ou aux lames de coupe.
Conduites ferroviaires
Les engrenages coniques sont également utilisés dans les boîtes de vitesses et les différentiels des véhicules ferroviaires, ce qui permet à la locomotive d'avancer ou de reculer. Ils assurent un fonctionnement en douceur et une distribution efficace de la puissance.
Matériel de construction
Ils sont couramment utilisés dans les arbres de transmission des véhicules de construction tels que les excavateurs, les chargeurs et les bulldozers. Les engrenages coniques des engins de chantier assurent une transmission fiable du couple pour le levage et le positionnement de charges lourdes avec précision et contrôle.
Réducteur industriel
Les engrenages coniques sont utilisés dans les systèmes de convoyage, les ascenseurs et les équipements de manutention, assurant un mouvement et un transfert efficaces des marchandises dans les installations industrielles.
Applications spéciales
Les engrenages coniques sont utilisés dans les moulins à café dotés de grandes poignées manuelles, les mixeurs et les perceuses à main à manivelle, ainsi que dans les appareils radiocommandés. Ils sont également essentiels pour les moteurs d'avion, l'industrie navale et le domaine médical afin d'assurer des performances et une sécurité optimales.
Tableau de comparaison des engrenages coniques (moulage sous pression)
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Fonctionnalité |
Engrenage conique |
Engrenage conique spiralé |
Engrenage conique hélicoïdal (Identique au biseau en spirale) |
Engrenage à onglet (Type d'engrenage conique) |
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Tolérance |
±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity) |
±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth) |
±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth) |
±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity) |
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Matériau |
Alliage de zinc (ZA-8, ZA-12) |
Alliage d'aluminium (A356, A380) |
Alliage d'aluminium (A356, A380) |
Alliage de zinc (ZA-8, ZA-12) ou alliage d'aluminium (A356, A380) |
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Coût approximatif |
Plus bas |
Plus élevé que le biseau droit |
Plus élevé que le biseau droit |
Similaire à un engrenage conique |
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Délai d'exécution |
4-6 semaines |
6-8 semaines |
6-8 semaines |
4-6 semaines |
FAQ
Qu'est-ce qu'un engrenage conique ?
Un engrenage conique est un type d'engrenage dont les dents sont taillées le long de la surface d'un cône. Ces engrenages sont utilisés pour transmettre le mouvement et la puissance entre des arbres qui se croisent et qui ne sont pas parallèles entre eux.
À quoi servent les engrenages coniques ?
Les engrenages coniques sont utilisés pour transmettre le mouvement et la puissance entre des arbres qui se croisent à des angles différents. Leur polyvalence et leur capacité à transmettre efficacement le mouvement à des angles différents en font des composants indispensables dans un large éventail d'industries et d'applications.
À quoi servent les engrenages coniques ?
Bevel gears change the direction of power transmission between intersecting shafts, typically at 90 degrees. They’re crucial components in cars, gearboxes, and various machines.
Quel est l'avantage d'un engrenage conique ?
Les engrenages coniques offrent un moyen compact de changer la direction de l'arbre et sont relativement simples à fabriquer, ce qui les rend rentables pour de nombreuses applications.
Quels sont les inconvénients des engrenages coniques ?
Les engrenages coniques droits peuvent être bruyants à grande vitesse, et certains types génèrent une charge de poussée axiale qui nécessite un support de roulement supplémentaire.
What’s the difference between a bevel gear and a miter gear?
Les deux sont des engrenages coniques, mais les engrenages à onglet ont le même nombre de dents et sont spécifiquement conçus pour une intersection d'arbres à 90 degrés afin de changer simplement de direction, et non de modifier les rapports de vitesse.