Les bases d'une boîte de vitesses Cyclone

Outre leur compacité, les réducteurs cycloïdaux offrent un faible jeu et des rapports de réduction élevés. Grâce à leurs dimensions réduites, ils sont idéaux pour les applications où l'espace est limité.

Profil de dent d'engrenage en développante

Presque tous les engrenages utilisent un profil de dent en développante. Ce profil, à courbe unique, permet un alignement précis des dents. Il est lisse et facile à fabriquer.
Les engrenages cycloïdes combinent les courbes épicycloïdale et hypocycloïdale, ce qui leur confère une plus grande robustesse que les engrenages à développante. Cependant, leur fabrication est souvent plus coûteuse. Ils présentent également des rapports de réduction plus importants et transmettent une puissance supérieure. On trouve des engrenages cycloïdes dans les horloges.
Lors de la conception d'un engrenage, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, notamment le nombre de dents, l'angle d'attaque et le type de lubrification. Un défaut d'alignement des dents peut entraîner des erreurs de transmission, du bruit et des vibrations.
Le profil de dent d'une roue à développante est généralement considéré comme le meilleur. De ce fait, il est utilisé dans une grande variété d'engrenages. Parmi les applications les plus courantes de ce profil figurent les engrenages de transmission de puissance. Cependant, ce profil n'est pas optimal pour toutes les applications.
Les engrenages cycloïdes nécessitent des procédés de fabrication plus complexes que les engrenages à développante, ce qui peut engendrer un coût plus élevé. Ils sont privilégiés pour les applications nécessitant un faible niveau sonore.
Les engrenages cycloïdes transmettent une puissance supérieure aux engrenages à développante. Cela peut poser problème en cas de variation tangentielle des rayons. Cependant, leur forme est plus simple. Les engrenages à développante supportent mieux les décalages centraux.
Les engrenages cycloïdes sont moins sensibles aux erreurs de transmission. Leur surface convexe leur confère une plus grande robustesse que les engrenages à développante. De plus, leur rapport de réduction est supérieur. Les dents cycloïdes n'interfèrent pas avec les dents en prise. Cependant, elles possèdent un nombre de dents inférieur à celui des engrenages à développante.

Rotation à l'intérieur du cercle primitif de référence des broches

Qu’un réducteur cycloïdal soit conçu pour des applications stationnaires ou rotatives, la loi fondamentale de l’engrenage doit être respectée : le rapport des vitesses angulaires doit être constant. Ceci implique que la rotation à l’intérieur du cercle primitif de référence des axes soit constante. On y parvient grâce à une série de dents cycloïdales, qui agissent comme de minuscules leviers pour transmettre le mouvement.
Un disque cycloïdal possède N lobes qui tournent de trois lobes par rotation autour de N axes. Le nombre de lobes d'un disque cycloïdal est un facteur déterminant pour son rapport de transmission.
Un disque cycloïdal est entraîné par un arbre d'entrée excentré monté sur un palier excentrique à l'intérieur d'un arbre de sortie. Lorsque l'arbre d'entrée tourne, le disque cycloïdal se déplace autour des axes du disque à axes.
La goupille d'entraînement pivote à un angle de 40° tandis que le disque cycloïdal tourne à l'intérieur du cercle primitif de référence des goupilles. La rotation de la goupille d'entraînement ralentit le mouvement de sortie. Ainsi, l'arbre de sortie effectue seulement trois tours avec l'arbre d'entrée, au lieu de neuf.
Le nombre de dents d'un disque cycloïdal doit être faible par rapport au nombre de broches qui l'entourent. Le disque doit également présenter un rayon excentré. Ce rayon déterminera le diamètre de l'alésage nécessaire à l'insertion de la broche entre les broches.
Lorsque l'arbre d'entrée tourne, le disque cycloïdal pivote à l'intérieur du cercle primitif de référence des rouleaux. Il transmet alors le mouvement à l'arbre de sortie. Ce dernier est supporté par deux paliers logés dans un carter de sortie. Cette conception offre une faible usure et une grande rigidité en torsion.

Rapport de transmission

Choisir le bon rapport de transmission pour une boîte de vitesses cycloïdale n'est pas toujours chose aisée. Il est souvent nécessaire de connaître les dimensions de votre boîte de vitesses pour faire un choix éclairé. Vous pouvez également consulter le catalogue de produits. Par exemple, les boîtes de vitesses CZPT présentent des rapports spécifiques.
Un réducteur cycloïdal est un dispositif de transmission de couple compact et rapide qui inverse le sens de rotation de l'arbre suiveur. Il se compose d'une came excentrique placée à l'intérieur d'un disque cycloïdal. Des galets de guidage, situés sur l'arbre suiveur, s'insèrent dans des alésages correspondants du disque cycloïdal. Lors du fonctionnement, les galets coulissent dans les alésages, sous l'effet d'un mouvement de bascule. Le disque cycloïdal peut également s'engrèner avec la denture interne d'une couronne dentée.
Un réducteur cycloïdal trouve de nombreuses applications, notamment en automatisation industrielle, en robotique et pour la transmission de puissance sur les bateaux et les grues. Il est particulièrement adapté aux applications exigeantes avec des charges utiles importantes. Sa fabrication requiert des procédés spécifiques et il est souvent utilisé dans des équipements nécessitant une grande précision et un rendement élevé.
Le réducteur cycloïdal est une structure relativement simple, mais son montage requiert un outillage spécifique. Il est notamment utilisé pour la transmission de couple, ce qui explique sa popularité dans le domaine de l'automatisation. Le réducteur cycloïdal est un excellent choix pour les applications exigeant un rendement élevé et un faible jeu. Il est également adapté aux applications où l'encombrement est un facteur critique. Enfin, les engrenages cycloïdaux sont particulièrement performants pour les applications nécessitant une vitesse et un couple élevés.
Le rapport de transmission d'une boîte de vitesses cycloïdale est probablement sa fonction la plus importante. Pour faire le bon choix, il est essentiel de connaître les dimensions de votre boîte de vitesses et le type d'engrenages qu'elle contient.

Réduction des vibrations

Compte tenu de la dynamique particulière d'un réducteur cycloïdal, des mesures de réduction des vibrations sont nécessaires pour un fonctionnement optimal. Ces mesures peuvent également faciliter la détection des défauts.
Un réducteur cycloïdal est un réducteur doté d'un palier excentrique qui entraîne la rotation du centre des engrenages. Il répartit la charge de couple entre cinq rouleaux extérieurs. Il trouve de nombreuses applications et représente un investissement relativement faible. Cependant, une défaillance peut avoir des conséquences économiques importantes.
Un réducteur d'entrée/sortie classique se compose d'une couronne et de deux manivelles montées sur l'arbre d'entrée. La couronne tourne lorsque l'arbre d'entrée tourne. L'arbre de sortie comporte deux paliers.
La couronne dentée est une source importante de bruit car elle n'est pas équilibrée. L'engrenage cycloïdal produit également du bruit lors de son engrènement avec la couronne. Ce bruit est généré par une résonance structurelle. Plusieurs études ont été menées pour résoudre ce problème.
Cependant, peu de travaux documentés existent sur la surveillance de l'état des réducteurs cycloïdaux. Cet article présente des techniques modernes de diagnostic vibratoire.
Un réducteur cycloïdal à rapport de réduction réduit engendre des contraintes induites plus importantes dans le disque cycloïdal. Dans ce cas, le diamètre de l'orifice de sortie est plus grand et une plus grande quantité de matière est enlevée du disque. Cette augmentation des contraintes dans le disque entraîne des amplitudes de vibration plus élevées.
La répartition de la charge sur la largeur de l'engrenage est un critère de conception important. L'utilisation de différents profils d'engrenage permet d'optimiser la transmission du couple. La contrainte de contact du disque cycloïdal peut également être étudiée.
Pour déterminer l'amplitude du bruit, on multiplie la fréquence d'engrènement par la vitesse de rotation de l'arbre. Si cette dernière est relativement stable, la fréquence peut servir d'indicateur d'amplitude. Toutefois, cette méthode n'est précise qu'à proximité de la défaillance.

Comparaison avec les réducteurs planétaires

Il existe plusieurs différences entre les réducteurs cycloïdaux et les réducteurs planétaires. Elles concernent la géométrie des engrenages et les procédés de fabrication. Parmi celles-ci :
– L’arbre de sortie d’un réducteur cycloïdal présente un couple supérieur à celui de l’arbre d’entrée. Sa vitesse de rotation est inférieure à celle de l’arbre d’entrée.
Le disque de la roue cycloïdale tourne à vitesse variable, tandis que la roue planétaire a une vitesse fixe. Par conséquent, la précision de transmission du disque cycloïdal et de la bride de sortie est inférieure à celle des roues planétaires.
– La boîte de vitesses cycloïdale possède une surface de serrage plus importante que la boîte de vitesses planétaire. C'est un avantage de la boîte de vitesses cycloïdale, car elle peut supporter des charges plus importantes.
Le profil cycloïde influe considérablement sur la qualité de l'engrènement entre les surfaces des dents. La largeur des ellipses de contact augmente avec la dent 90%, grâce à l'élimination des contre-dépouilles des lobes. Ainsi, la force de contact sur le disque cycloïde est significativement réduite.
Le réducteur cycloïdal présente un jeu réduit et une rigidité torsionnelle élevée, ce qui lui confère une meilleure stabilité face aux chocs. De plus, sa conception compacte le rend idéal pour les applications nécessitant des rapports de transmission importants.
Le moyeu de sortie du réducteur cycloïdal comporte des axes et des galets mobiles. Ces éléments sont fixés à la couronne dentée du réducteur externe. L'arbre de sortie est également entraîné par le porte-satellites. Le moyeu de sortie du système cycloïdal est composé de deux parties : la couronne dentée et la bride de sortie.
L'arbre d'entrée d'un réducteur cycloïdal est relié à un servomoteur. Cet arbre d'entrée est un élément cylindrique fixé au porte-satellites.

Édité par CX le 19 avril 2023