Sources d’excitation d’une transmission par engrenage 

Les transmissions de puissance par engrenages ont depuis longtemps été largement utilisées du fait de leur précision et rendement élevé, mais aussi pour leur faible encombrement et leur faible rapport poids/puissance transmise. Le bruit d’engrènement et l’erreur de transmission sont les grandeurs utilisées pour caractériser les nuisances sonores et définir le niveau vibratoire d’une transmission par engrenages. Ce chapitre présente les sources excitations attribuées à 1’engrènement et les erreurs de transmission et met en évidence les principaux paramètres influents. 

Modélisation de l’excitation dynamique générée par les engrenages

Les engrenages sont l’un des systèmes élémentaires de transmission du mouvement qui peut se définir par une force, une vitesse et un sens de rotation, où de translation (cas de la crémaillère). [35] Les fluctuations de la rigidité d’engrènement sont essentiellement dues: aux déformations élastiques des dentures et de leur support, aux erreurs de formes et de position résultant de la fabrication (excentricités, erreur de pas, de distorsion, de profil) où de détériorations en cours d’utilisation (usure, pitting), aux erreurs de position relative des engrenages (entraxe, désalignements), aux variations du rapport de conduite au cours de l’engrènement.

Les sources d’excitation

Depuis quelques dizaines d’années, les transmissions par engrenages sont considérées comme une source d’excitation principale dans les architectures mécaniques modernes (transport, machine outil…) [36] Dans le système de transmission par engrenages, les causes d’excitation peuvent se regrouper en deux classes distinctes selon qu’elles sont situées à l’intérieur où à l’extérieur du carter, et seront donc qualifiées soit d’externes soit d’internes. 

Les sources d’excitation internes

Ce type des sources peut être engendre par des interactions de type fluide-solide où bien des interactions de type solide-solide : Chapitre III Sources d’excitation d’une transmission par engrenage 45  L’excitation du carter par la projection et l’écoulement de lubrifiant.  L’excitation du carter par des émissions acoustiques internes où nous trouvons,  Les deux contributions majeures sont associées au phénomène de fluide-pumping désignant le processus cyclique d’aspiration et de refoulement d’air entre la tète et le pied des dents [43]. Il y aussi le rayonnement des corps d’engrenages qui vibrent sous l’effet des surcharges dynamiques s’exerçant sur les dents.  Des fluctuations des forces normales de contact au niveau des dentures qui résultent de l’erreur statique de transmission, et qui sont transmises aux paliers où roulements et finalement au carter.  Des fluctuations des forces de contact au niveau des roulements engendrées par leurs défauts propres.  Des fluctuations des forces de frottement au niveau des dentures.  Des forces de contact engendrées par des chocs associées à la présence du jeu fonctionnel dont les pignons fous, par exemple, sont le siège sous certaines conditions.

Les sources d’excitation externe

Les sources d’excitation externes sont associées aux fluctuations du couple moteur, aux fluctuations du couple de charge, aux variations de l’inertie de charge, et aux vibrations transmises via les points de fixation sur la structure d’accueil. Toutes les sources d’excitation énoncées précédemment n’ont pas la même importance: par exemple, en régime de lubrification électrodynamique, les composantes tangentielles des efforts sont très petites devant les composantes normales, les effets excitateurs des frottements sont limités par la présence du lubrifiant. Ainsi, il est bien établi que l’erreur statique de transmission sous charge constitue la source d’excitation vibratoire interne dominante .

Erreur de transmission

La notion d’erreur de transmission, introduite pour la première fois par Harris [38], est définie comme 1’écart de position de la roue menée, pour une position donnée du pignon par rapport à la position qu’elle devrait occuper si les engrenages étaient rigides et géométriquement parfaits (Figure III-1)