[PDF] Réducteur planétaire à courroie avec rattrapage de jeux





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16 avr. 2021 (Source Wikipédia). Le monument évoque une caravelle Henri le Navigateur se tient à la proue



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27 mars 2014 Figure 165 : diagramme pression volume ; cycle à faible puissance de ... Available: http://fr.wikipedia.org/wiki/Pompage-turbinage.



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Jun 11 2022 · Diagramme pieuvre Emballage pâtes pdf From Wikimedia Commons the free media repository File File history File usage on Commons File usage on other wikis Metadata Size of this JPG preview of this PDF file: 800 × 565 pixels Other resolutions: 320 × 226 pixels 640 × 452 pixels 1024 × 723 pixels 1280 × 904 pixels 1754 ×

Quelle est la fonction principale d'un diagramme pieuvre ?

Le diagramme pieuvre permet de représenter les fonctions de service d’un produit. C’est-à-dire qu’il permet de voir quelles sont les fonctions essentielles et secondaires d’un produit et comment ces fonctions réagissent avec le milieu extérieur. Il est utilisé lors de l’analyse fonctionnelle.

Qu'est-ce que le Diagramme pieuvre ?

Le diagramme pieuvre ou graphe des interactions est un schéma qui représente la relation entre un produit/service et son environnement. C’est un outil d’analyse utilisé dans le cadre de la méthode APTE (Application aux Techniques d’Entreprise). Le diagramme pieuvre permet de représenter les fonctions de service d’un produit.

Comment remplacer le Diagramme pieuvre par un diagramme de contexte ?

Il est possible de remplacer le diagramme pieuvre par un diagramme de contexte où le sens des échanges est représenté par une flèche. Un autre outil de la méthode APTE est le diagramme FAST (Function Analysis System Technique). Il permet de décrire chaque fonction de service et d’en trouver une solution matérielle.

Comment faire un diagramme pieuvre avec Lucidchart ?

Lucidchart permet de créer des diagrammes pieuvre de manière simple et intuitive. Il vous suffit de glisser-déposer des formes dans la zone de travail, puis de tracer des lignes pour les connecter. Si vous ne savez pas trop par où commencer, reportez-vous à notre tutoriel.

Réducteur planétaire à courroie avec rattrapage de jeux

ET DE GESTION

DU CANTON DE VAUD www.heig-vd.ch Yverdon-les-Bains

Travail de diplôme

Non confidentiel

Réducteur planétaire à courroie avec

rattrapage de jeux

Diplômant

Morais Pinheiro, Davide

Professeur responsable

Beney Jean-Luc (JBC)

Responsable de filière

Schintke Silvia (SSE)

Département

Technologies industrielles (TIN)

Filière

Systèmes industriels (SYND)

Orientation

Conception (SIC)

Mode de formation

En emploi (EE)

Durée de projet

Du 22 FÉVRIER 2020 au 15 août 2021

Rendu le: 15 août 2020

Soutenance le: 1 septembre 2021

Expert: Julien Hubleur

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Morais Pinheiro, Davide

Travail de Bachelor 2021

Résumé

La recherche de nouvelles technologies, de nouveaux moyens de production et de nouveaux

matériaux sont le quotidien des grandes sociétés mondiales. Leur objectif principale consiste

à proposer le produit le plus efficace à moindre coût et à temps de production réduit. Dans le

sur le sujet. Il soutient le concepteur dans ces choix et fourni à ce dernier un point de départ

important. Le réducteur réalisé est un réducteur planétaire à courroie synchrone disposée en

forme de " serpentin ». Le porte satellites est doté de galets lisses permettant le guidage et

est assisté par un système tendeur qui confère à la courroie une tension de pose optimale.

un excellent caractère standard. Mots clés : Industrie, réducteur, planétaire, courroie, jeux, standard

Abstract

The search for new technologies, new methods of production and new materials are the daily business of the world's leading companies. Their main objective is to offer the most efficient product at the lowest cost and with reduced production time. In this work, the design of a planetary belt gearbox with backlash adjustment is requested. This new system must be able to improve some aspects of the "classic" reducers, such as: lightness, absence of lubrication liquid (for protected environments) and the use of standard elements. A general and precise design methodology allows to highlight the main technical aspects to work on from the beginning of the project. The state of the art carried out in the pre-project phase is a synthetic and organized view of the existing work of the subject. It supports the designer in his choices and provides him with an important starting point. The designed gearbox is a planetary gearbox with a time belt arranged in a "serpentine" shape. The satellite carrier is equipped with smooth rollers for guiding and is assisted by a tensioning system that gives the belt an optimal starting tension. Finally, the use of elements easily available on the market give the device an excellent standard character. Key words: Industry, reducer, planetary, belt, backlash, standard

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humain n'est comparable à ce que ressent un inventeur lorsqu'une création de son esprit se réalise avec succès. De telles émotions font oublier à un homme la nourriture, le sommeil, les amis, l'amour, tout.»

Nikola TESLA

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Remerciements

collaboré à réalisation de ce projet. Je suis vraiment reconnaissant envers les professeurs, les

présent.

sur-Glâne, spécialement mon ancien directeur qualité et collègue M. Dziopa qui a cru en moi

plus, toujours au sein de LMB, je souhaite remercier tous mes actuels collègues du département IE31 (Industrial Engineering 31) qui me transmettent quotidiennement leur du département et M. Darko Cetinjanin, mon superviseur qui prend toujours le temps de me travailler et apprendre durant toute ma formation, spécialement un grand merci à M. Beney, Je souhaite remercier mes parents, mon frère, mes amis les plus proches et les parents de ma de ma formation. relecture de ce rapport.

Un grand merci à VOUS TOUS !

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Préambule

du titre de Bachelor of Science HES-SO en Ingénierie. En tant que travail académique, son contenu, sans préjuger de sa valeur, n'engage ni la responsabilité de l'auteur, ni celles du jury du travail de Bachelor et de l'Ecole.

Authentification

Le diplômant, Davide Morais Pinheiro, atteste par la présente avoir réalisé seul ce travail et

Vuadens, le 15 août 2021

Morais Pinheiro

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Table des matières

1. Introduction ...................................................................................................................... 10

1.1. Contexte .................................................................................................................... 10

1.2. Objectifs ..................................................................................................................... 11

Le réducteur planétaire ...................................................................................... 12

Transmission par courroie .................................................................................. 14

Jeu (mécanique) ................................................................................................. 16

1.3. Méthodologie ............................................................................................................ 19

1.4. Planning ..................................................................................................................... 20

2. Cahier des charges ........................................................................................................... 21

2.1. Mise en situation ....................................................................................................... 21

Entité mandataire et type de projet .................................................................. 21

2.2. Description générale du système .............................................................................. 21

Croquis de base .................................................................................................. 21

Exigences et contraintes à respecter ................................................................. 22

Définitions et objectifs du projet ....................................................................... 22

Livrables .............................................................................................................. 22

2.3. Délais ......................................................................................................................... 22

3.1. Mots-clés : choix et traductions ................................................................................ 23

3.2. Études ........................................................................................................................ 24

Classement chronologique ................................................................................. 24

3.3. Synthèse et critique ................................................................................................... 26

4. Analyse pré-conception ................................................................................................... 27

4.1. Analyse générale ʹ qualité exigée et solutions alternatives ..................................... 27

Objectifs techniques généraux ........................................................................... 28

4.2. Choix des éléments stratégiques ............................................................................... 29

Choix du mouvement ......................................................................................... 29

Choix de la courroie............................................................................................ 30

Choix du système de tension ............................................................................. 30

4.3. Analyse fonctionnelle ................................................................................................ 33

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Architecture du réducteur.................................................................................. 34

Gamme de transformation ................................................................................. 35

Analyse fonctionnelle ʹ fonctions MO, FP et FC ................................................ 36

4.4. Unités fonctionnelles et layout ................................................................................. 37

Définition des unités fonctionnelles .................................................................. 37

Layout ................................................................................................................. 38

4.5. Estimation et élimination de jeux .............................................................................. 39

Matrice TRIZ ....................................................................................................... 39

4.6. Analyse cinématique et dynamique .......................................................................... 41

5. Conception ....................................................................................................................... 42

5.1. Calculs préliminaires .................................................................................................. 42

Moment de démarrage ...................................................................................... 42

Dimensionnement des éléments ....................................................................... 44

Vitesses et accélérations .................................................................................... 53

5.2. Calculs durant et post-conception ............................................................................ 54

Calcul de clavettes .............................................................................................. 54

Tension sur la courroie ....................................................................................... 56

Efforts sur la denture (courroie) ........................................................................ 58

Frottement et usure ........................................................................................... 59

Rendement de la courroie et rendement général (réducteur) .......................... 60

Durée de vie des éléments ................................................................................. 61

5.3. Conception de détail.................................................................................................. 62

Poulie - solaire .................................................................................................... 63

Courroie .............................................................................................................. 65

Porte-satellites et satellites ................................................................................ 66

Dispositif tendeur ............................................................................................... 67

Couronne et arbre de sortie ............................................................................... 68

Bâti ʹ corps du réducteur ................................................................................... 69

Étanchéité........................................................................................................... 70

Jeu dans la denture et précision angulaire ..................................................... 71

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Vue générale 3D ................................................................................................. 73

Vue générale explosée ....................................................................................... 73

Vues 2D des plans de coupe principaux ............................................................. 76

5.5. Séquence de montage ............................................................................................... 78

6. Analyse post-conception .................................................................................................. 79

6.1. Analyse Economique ʹ coût total estimé .................................................................. 79

6.2. Analyse et optimisation de la masse ......................................................................... 80

6.3. Bilan final et suite du projet ...................................................................................... 81

Amélioration du dispositif tendeur .................................................................... 81

7. Conclusion ........................................................................................................................ 84

8. Illustrations ....................................................................................................................... 85

9. Références ........................................................................................................................ 88

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Abréviations et symbologie

Afin de faciliter une éventuelle recherche par le lecteur, le classement des symboles et des technique d'emballage et conditionnement ݉݉ ʹ millimètres ʹ Unité de longueur

݊ ʹ Vitesse angulaire en [tours/minutes]

݌ ʹ Pas de courroie [mm]

݄ ʹ Hauteur de la courroie [mm]

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݀௣௞ ʹ Diamètre primitif [mm ]

݀௛௞ ʹ Diamètre de tête [mm ] ݁ ʹ Hauteur de la courroie sans la denture [mm]

݀௕௞ ʹ Diamètre de base [mm ]

݈௞ ʹ longueur du segment k de la courroie [-]

ݔ ʹ Longueur " générale » [mm]

݅ ʹ Rapport de réduction [-]

݄௖௟௔௩ ʹ Hauteur clavette [mm] ݈௖௟௔௩ ʹLongueur clavette [mm]

Ψ ʹ Pourcentage

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1. Introduction

1.1. Contexte

mécanique et des machines ne nouvelles technologies, de nouveaux moyens de production et de nouveaux matériaux sont le quotidien des grandes sociétés mondiales. Ces dernières, se battent pour proposer à la fois le produit le plus efficace à moindre

coût et à temps de production réduit. Effectivement, " temps » et " argent » sont deux

industriels de trouver le meilleur compromis. Depuis le choix des matières premières en nombreux défis encore plus conséquents. Notamment : 'ϰ͘Ϭ1ʹ Production intelligente ʹ machines connectées '-CONCEPTION ʹ Rareté et offre limité des produits qui amène à la recherche de matériaux et de procédés alternatifs. VIROLOGIE ʹ CONTAMINATION ʹ Production en ambiance protégée, machinerie en milieu de production alimentaire, médicale, etc. STANDARDISATION ʹ Universalité des produits et des moyens de production afin de répondre à une consommation globale.

Les deux derniers défis, se distinguent de façon évidente des restants en raison de la situation

mondiale actuelle. Au même temps que le monde est touché par la pandémie " COVID-19 », prochaines générations, il est primordial que le partage de biens de première consommation

ce partage est indéniablement nécessaire et doit répondre à des normes bien spécifiques et à

conceptuelle à ces défis. Toutes les étapes, les méthodes et les moyens utilisés sont présentés

tout au long de ce rapport. Afin de faciliter la lecture et la compréhension du lecteur, les

références bibliographiques sont présentées comme notes de bas de page avec le numéro de

référence correspondant. Les détails temporels et de consultation peuvent être trouvés à la

section " Références » de ce document. De plus, un deuxième classeur intitulé " Annexes »,

monde virtuel, de la conception numérique, de la gestion (opérations, finance et marketing) avec les produits et

objets du monde réel. - " Industrie 4.0 », Wikipédia [1] Figure 1-1 - Les 4 révolutions industrielles - Wikipédia

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faisant référence à ce rapport, est également disponible. Le lecteur y retrouvera en détail

toutes les sources (brevets, fiches techniques, descriptifs, tableaux, etc.) utilisées pour la réalisation de ce travail.

1.2. Objectifs

HES en systèmes industriels [Annexe pages 2 et

réducteur planétaire à courroie avec rattrapage de jeux. Comme mentionnée auparavant, la finalité de ce réducteur est de répondre de façon plus optimale aux exigences de certains milieux de production/installation, notamment : Production en ambiance protégé ʹ stérile

Installations salle blanche

Industrie alimentaire [Figure 1-2]3

Industrie médicale

Les avantages de ce type de réducteur face aux

réducteurs planétaires à engrenages classiques, sont : fortement moins lourds que les engrenages classiques.

2. ABSENCE DE LIQUIDE DE LUBRIFICATION ʹ Avantage en cas de défaillance et

éventuelle fuite (favorable à tous les milieux cités). remplaçables en cas de panne. Cela, sans forcément devoir recourir aux constructeurs Il est donc important de rappeler quelques notions qui sont très importantes pour la bonne compréhension du travail. Ainsi, dans les prochaines sections, notamment 1.2.1/2/3, il est possible de trouver une brève explication en ce qui concerne :

Les réducteurs planétaires ;

La transmission par courroie ;

Le " jeu » en mécanique.

3 industrienews.com[3]

Figure 1-2 - Industrie agroalimentaire - exigences sanitaires - https://www.industrie-news.com/

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Le réducteur planétaire

Un réducteur planétaire, aussi appelé par la communauté scientifique utilisé dans une grande quantité de machines et de mécanismes. Le terme " planétaire » est utilisé car ce dernier est généralement appelés d' " engrenages ». 4 5 Les fabricants font souvent appel à ce genre de réducteurs pour leur grande capacité de réduction de vitesse à faible encombrement. Ces trains comportent trois éléments principaux [Figure 1-4] : LE SOLAIRE ʹ Aussi connu par " planétaire 1 », ce composant est situé au centre du dispositif et transmet le mouvement aux engrenages voisins.

LES SATELLITES ʹ Sont les éléments du train qui sont en contact à la fois avec le solaire

LA COURONNE ʹ Aussi connue par " planétaire 3 », ce composant a le rôle de, selon le soit, de transmettre lui-même le mouvement de sortie. Ces "configurations » sont

Il existe plusieurs types de configurations pour les trains épicycloïdaux dont les cas les plus

usuels sont rappelés à la Figure 1-5 de la page suivante. Il est de noter que seuls les trains dits

4 " Train épicycloïdal » - Wikipédia [4]

5 Guides des Sciences et des technologies industrielles, J-L Fanchon [5]

Figure 1-3 - Train épicycloïdal -

Wikipédia

Figure 1-4 Réducteur planétaire simple à deux et trois satellites - Guide des sciences et technologies industrielles J-L. Fanchon

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le rapport de réduction. Cette notion est également abordée dans la section " suite de

projet ».

Contrairement à la configuration " planétaire 1 bloqué », la configuration la plus utilisée est

celle ou la couronne est bloquée. De cette façon, il advient au solaire de transmettre le mouvement aux satellites qui, pris dans le porte-satellites, font tourner ce dernier en transmettant ainsi le mouvement de sortie. Dans cette configuration, la couronne a le simple rôle de " bâti denté ».

Lorsque le sujet de " configuration » a été abordé auprès du demandeur de ce projet, ce

dernier avait une préférence pour le fonctionnement en " porte-satellite bloqué ». Dans cette

configuration, le réducteur fonctionne comme un train classique à un engrenage intérieur inverseur. 6 Finalement, les réducteurs planétaires sont facilement retrouvables dans plusieurs applications. Notamment :

HÉLICOPTÈRES ʹ En raison du régime de la turbine très élevé et du régime du rotor très

faible. MOTEURS ÉLECTRIQUES ʹ Voitures et vélos électriques, visseuses, actuateurs de précision, etc. WINCHS7 ʹ Comme démultiplicateur de traction. BOITES DE VITESSES ʹ Robotisées et/ou double embrayage.8

6 Guides des Sciences et des technologies industrielles, J-L. Fanchon [5]

7 WINCHS ʹ Un winch ou plus rarement " cabestan », est un équipement fixe et placé sur le pont d'un voilier de

plaisance qui permet de démultiplier la traction exercée par l'équipage sur les cordages.

8 " Train épicycloïdal » - Wikipédia [6]

Figure 1-5 Cas usuels de fonctionnement des trains épicycloïdaux - Guide des sciences et technologies industrielles J-L. Fanchon

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Transmission par courroie

En mécanique, une courroie est un composant généralement utilisé en manutention ou pour la transmission du mouvement entre deux arbres (transmission de puissance). Il est important de rappeler que, malgré sa grande utilisation pour la transmission entre deux arbre non-coaxiaux, il est tout à fait possible de reproduire le cas contraire. Construites dans un matériau souple et flexible, elles présentent ainsi l'avantage d'une grande souplesse de conception par rapport aux restants systèmes de transmission. Au vu de leur caractère économique, ces dernières prennent de plus en plus de place dans les choix des concepteurs. Remplaçant ainsi les engrenages, les paliers et diverses transmissions rigides en plusieurs machines et dispositifs.9 Le tableau ci-dessous [Figure 1-7] montre de manière succincte une comparaison entre ces

différents systèmes. Présenté de façon clair, ce dernier peut être utilisé par le concepteur

De plus, comme mentionné juste avant, le caractère élastique de la courroie permet une

réduction considérable des vibrations et une atténuation des chocs et des à-coups lors de la

transmission de mouvement.10

9 " Courroie » - Wikipédia [7]

10 Guides des Sciences et des technologies industrielles, J-L. Fanchon [5]

Figure 1-6 Courroie de distribution ʹ

vrommly.com

Figure 1-7 Comparaison des principaux systèmes de transmission de puissance - Guides des Sciences et des

technologies industrielles ʹ J-L. Fanchon

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Il existe plusieurs types de courroies [Figure 1-8] et, il est donc important de bien vérifier celle

qui convient parfaitement à une ou autre application [voir tableau de la Figure 1-7]. (synchrones), en raison de son application et des exigences de ce travail. Dans la section

" calculs pré-conception » de ce rapport, le lecteur trouvera en détail toute la démarche qui

présente comme suit : élément qui confère une grande rigidité à la courroie. courroie et est généralement fabriqué par roulage de néoprène ou polyuréthane.

DOS ʹ Pour la plupart des courroies le dos

présente le même matériau que le corps.

Cependant, il existe des finitions différentes

pour cet élément. Le dos est, en principe, la " galet tendeur ».

11 FIBRES ʹ Les fibres sont généralement réalisées à base de verre, carbone, polyester ou Kevlar. Cependant, les

courroies peuvent encore être renforcées par des câbles métalliques. de construction de la HEIG-VD - M. Krummen

Figure 1-8 Gamme de choix de courroies - types et profils - Guides des Sciences et des technologies industrielles ʹ J-L. Fanchon

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REVÊTEMENT INTÉRIEUR ʹ La plupart fabriqué à base de nylon, il advient au transmission. 12

Malgré les avantages cités auparavant, les courroies présentent quelques fragilités et

périodique, ces plans de contrôle doivent vérifier plusieurs aspects indispensables au bon fonctionnement de ces mécanismes.

Notamment :

Plutôt à niveau visuel.

' ʹ perte de souplesse au fil du temps.

Note : Comme cité auparavant, plus de détails concernant les profils, les normes et les lois de

calculs analytiques des courroies sont présents aux sections 4 et 5 de ce document.

Jeu (mécanique)

constaté que parfois ce jeu devient indispensable pour certains types de mécanismes et il est la cause de la création de la notion de tolérancement.13

notion devient un peu plus complexe. Par ailleurs, le concept de " jeu » est également

différent entre les deux systèmes cités. Ainsi, il est important de rappeler quelques aspects

qui aideront à la compréhension de cet élément du projet.

LE JEU DANS LES ENGRENAGES

denture dans les systèmes à engrenages, un " espace » est expressément laissé entre les dents des deux roues. Ceci permet de fournir de l'espace pour un film d'huile lubrifiante et permet également aux engrenages de s'engrener sans se coincer, en évitant la surchauffe et les dommages des dents. De plus, lorsque les engrenages tournent, du bruit et des oscillations se produisent et ce il provoque une perte de mouvement entre les arbres d'entrée et de sortie du réducteur, ce

qui rend difficile l'obtention d'un positionnement précis. En outre, il est également important

12 Polycopié du cours " Eléments de construction pour micro techniciens » de la HEIG-VD ʹ M. Krummen [8]

13 " Jeu (mécanique) » - Wikipédia [9]

Figure 1-10 Usure d'une courroie - Contrôle et prévention - vroomly.com/ et gatestechzone.com

Figure 1-11 Engrenage standard - anti-jeu

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rattraper ce jeu afin de pouvoir engrener à nouveau la roue menée. [Figure 1-12]14

1. La roue menante tourne dans le sens horaire et il est possible de remarquer le jeu

dans la partie supérieure de la denture. grandeur de jeu » (aussi appelé de " zone morte ») pour engrener à nouveau la roue menée. Cette fois le jeu se trouve dans la partie inférieure de la denture. D'autre part, il existe toujours des mécanismes ou des dispositifs ou ce jeu doit être quasi

précédente]. Les ressorts, installés entre les deux roues, exercèrent une force de traction afin

de pincer l'engrenage d'accouplement comme un ciseau. Avec cette solution, lorsque le sens

de rotation est inversé, ů'effet de jeu, tel comme présenté précédemment, est presque éliminé

exercée par les ressorts dans la roue correspondante. [Figure 1-13]. 15

2. Une fois que le ressort exerce la force par effet " ciseau » il est possible de vérifier que

la deuxième roue vient couvrir " la zone morte ». Un changement de sens de rotation

14" Méthodes pour minimiser le jeu d'engrenages » - Machine design [10]

15" ANTI BACKLASH SPUR GEARS » - KG Gears [11]

Jeu supérieur

W 1

Jeu inférieur

2 W Figure 1-12 "Eliminating backlash in gear drives" ʹ youtube.com/watch?v=c3bjt_8CdKw 1 2 Jeu

Jeu " zéro »

Figure 1-13 "Eliminating backlash in gear drives" ʹ youtube.com/watch?v=c3bjt_8CdKw

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LE JEU DANS LES TRANSMISSIONS PAR COURROIES

En réalité, la notion de jeu dans un système à courroie n'est pas comme le " jeu d'engrenage ».

directement dans le côté opposé. Le même phénomène est également vérifié pour les

correctement les courroies d'entraînement, évitant ainsi que ces dernières ne soient ni trop

" lâches » ni trop serrées.16

Comme il a été précisé auparavant et selon les résultats de la recherche de solutions présente

En effet, comme démontré dans la [Figure 1-13] ici à droite, poulie correspondante, un petit jeu est vérifié au niveau de la denture. Néanmoins, pour des raisons claires de fiabilité et de durabilité, la plupart des systèmes de transmission nécessitent un positionnement plus précis, ce qui a forcé les

écartement de dents de poulie spécial peut augmenter la précision, réduire les problèmes

secondaires (bruit, à-coups, etc.) et élargir davantage la durée de vie du dispositif. Les illustrations ci-dessous, montrent l'engrènement de la courroie de distribution avec trois conceptions de jeu de dents disponibles. Notamment : NORMAL, JEU RÉDUIT et SANS JEU.17

16 " Backlash » - Reprap.org [12]

17 " Conception d'espace dentaire » - BrecoFlex Co., L.L.C [13]

Figure 1-14 Jeu dans la denture d'une

courroie synchrone - BrecoFelx Co.

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Travail de Bachelor 2021

1.3. Méthodologie

Pour la réalisation de ce projet, il faut adopter une méthode de travail précise et organisée, afin de respecter les délais entrepris. Ainsi, le recours à la " MÉTHODE DE CONCEPTION INTÉGRÉE ET STRUCTURÉ », ci-après MCIS, est nécessaire. Le concept MCIS est défini comme une approche méthodologique qui intègre, simultanément, la conception processus de réalisation de ce dernier. COMATEC de la HEIG-VD, cette approche met en évidence, de gestion dite " classique », auraient été effectuées de manière séquentielle.quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39
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