Conception préliminaire d’un produit mécanique

Validation de l’approche proposée

Introduction

Dans ce chapitre, nous allons résumer les principaux résultats auxquels nous sommes arrivés suite à l’application de l’approche proposée pour la conception préliminaire d’un produit mécanique. Il s’agit d’un réducteur de vitesse à simple étage considéré dans le contexte d’une conception routinière. Essentiellement, nous allons présenter les résultats parus dans les deux publications (Mahiddini et al., 2019a) et (Mahiddini et al., 2019b). Le choix de ce type de produit pour la validation de notre approche est justifié par les éléments suivants. Premièrement, ce produit est considéré comme un élément essentiel dans différents systèmes de transmission de puissance mécanique. Il s’avère simple, mais sa conception et sa fabrication restent toujours une activité complexe en raison des nombreuses restrictions et exigences imposées par différentes normes (ISO, AGMA et DIN). En outre, il existe différents procédés et technologies dédiés à sa fabrication (Henriot, 2013). Même dans la littérature, son processus de conception est considéré comme un modèle de référence et fait l’objet de diverses activités de recherche en raison de la nature des variables de conception (discrètes, continues et mixtes) et des disciplines impliquées pour sa mise en œuvre. En effet, le problème de conception de réducteur de vitesse a été étudié dans la littérature spécialisée sous différents angles et résolu à l’aide de différentes approches. Deuxièmement, à travers les projets antérieurs réalisés au sein de mon laboratoire d’appartenance, on a acquis des connaissances et une certaine maîtrise des différents processus de conception et de fabrication de ce type de systèmes mécaniques. Dans ce cadre, deux cas test seront présentés (Figure 6.1), le premier cas test est une application du premier niveau uniquement de l’approche proposée dans le chapitre 5, tandis que le deuxième cas test représente une application directe de l’approche globale avec les deux niveaux et l’étape intermédiaire. Figure 6.1 : Démarche de validation de l’approche proposée 6.2 Définition du cahier des charges fonctionnel A travers les deux cas test, non allons essayer de répondre aux besoins d’un utilisateur qui sont exprimés par le cahier des charges fonctionnel CdCF du Tableau 6.1.

Ce cahier des charges est composé par un ensemble de spécifications que doit satisfaire le produit final et un ensemble de critères de performances sur lesquels le concepteur peut formuler ses préférences de décision afin de sélectionner une solution de conception performante parmi les autres alternatives. Tableau 6.1 : Cahier des charges fonctionnel pour les deux cas test CdCF Cas test 1 Cas test 2 Spécifications  Vitesse de rotation 1150 tr/min 1500tr/min  Rendement > 90% > 90%  Rapport de transmission    Puissance à transmettre 15 kW 7.5 kW  Encombrement (entraxe) 150 mm 188 mm  Qualité (ISO) — 6  Modularité 2 segments de marché — Critères de performances  Coût Min< —  Fiabilité Max> — Chapitre 6 – Validation de l’approche proposée 117  Poids — Min<

Description générale du problème de conception

Comme il a été mentionné précédemment, nous nous intéressons à la conception routinière pour les deux cas test présentés dans ce chapitre. Dans ce cas, les acteurs (i.e. concepteur, architecte produit et expert domaine) du premier niveau connaissent à l’avance les stratégies globales de conception de ce type de produit. Dans l’approche proposée, durant le premier niveau de conception et d’optimisation, le rôle du concepteur consiste à retenir ou éliminer les différentes alternatives de conception qui vérifie les spécifications du CdCF en collaboration avec l’architecte produit.

Comme il peut s’agir à améliorer les performances d’une solution existante en modifiant certains paramètres ou en introduisant de nouveaux composants à la configuration du produit considérée. Ainsi, le concept de solution qui est retenu par le concepteur pour répondre au cahier des charges peut être présenté comme illustré sur la Figure 6.2. Pour les deux cas test, le choix porte sur un réducteur à simple étage car le rapport de transmission est inférieur à la valeur recommandée par la majorité des normes ( < 8), son modèle géométrique est adopté pour les deux cas test. Dans le premier niveau, l’équipe de conception cherche donc à adapter ou à améliorer cette solution en respectant les objectifs du CdCF.

Tous les paramètres géométriques de cette solution sont donnés dans le Tableau 6.2. Il faut noter que pour les deux cas test, l’étude de dimensionnement des clavettes n’est pas prise en considération. En outre, le calcul de dimensionnement des roulements est exclu pour le deuxième cas test en raison de simplification de l’étude. Par ailleurs, il faut noter que la forme géométrique des évidements de matière pour l’allègement de la roue est différente pour les deux cas test. Pour le premier cas on a quatre trous oblong tandis que pour le deuxième cas test, on a six trous de même diamètre p d..