1. But : Le but de ce TP est de connaitre les différents organes qui constitue une boîte à vitesse manuelle pour voiture à propulsion à fin de comprendre son principe de fonctionnement et calculer les différents rapports de réduction.
2. Eléments de boîte à vitesse vitesse : La boîte à vitesse comprend généralement des engrenages droits à denture droite ou hélicoïdale, et des synchroniseurs synchroniseurs qui permettent permettent d’accoupler ou de désaccoupler l’arbre de transmission avec les roues dentées. Le synchroniseur a aussi comme rôle, de synchroniser son vitesse (qui égale à la vitesse de l’arbre de sortie de la boîte à vitesse) avec la vitesse de la roue qui va l’accoupler pour facilité l’engrènement des dentures droites (ou des des cannelures) à grande vitesse.
3. Schéma cinématique : 15 16 17
18
w D
7
S1 P1
wG
9
P2
10
11 P1
14
S2
P2
S3
12
13
0
II 6
P1
Arbre
8
d’entré : we
3 1
4
2
I
5 Nombre des dents : Z 1 Z 9
41
11
;
; Z 10
Z 2
37
11
;
; Z 11
Z 3
43
18
;
; Z 12
Z 4
45
32
;
; Z 13
Z 5
41
46
;
;
Z 14
Z 6
14
49
;
;
Z 15
Z 7
57
;
43
Z 8
;
Z17
Z 18
22
19
;
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4. Calcul des rapports des réductions :
4.1
Pr em ière v it es s e :
Le premier synchroniseur est engrainé à la position P1 et les autres synchroniseur sont à l’état neutre. R1
RS
E
Z1 Z 14 Z 7
Z 15
11 14
43 57
0,062
Trajet de transmission de puissance :
I
1
S1
7
II 14
16
15
17 18
Calcul de vitesse de véhicule à une vitesse vitesse de rotation du moteur (N=2000 tr/mn) tr/mn) : On choisit comme diamètre des roue motrices de véhicule (D=0,5 m). Vm/ s
où encore
rm wrouerad / s
Avec
Nrouetr / min
A.N :
Vm/min V
4.2
Vm/ min
Nrouetr /min Dm
Nmoteur tr / min RS / E
2000 0, 06 062 0, 5 19 194, 77 778 m min
11, 11, 68 Km h
Deu xi èm e vi tes se :
Le premier synchroniseur est engrainé à la position P2 et les autres synchroniseur sont à l’état neutre. R2
RS
E
Z 3 Z 14
Z10 Z 15
18 14
37 57
0,119
Trajet de transmission de puissance :
I
3
10 S1
II 14
15
16
17 18
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4.3
Tro is ièm e vi tes se :
Le deuxième synchroniseur est engrainé à la position P1 et les autres synchroniseur sont à l’état neutre. R3
RS
E
Z 4 Z 14
Z11 Z 15
32 14
43 57
0,182
Trajet de transmission de puissance :
I
11 S2
4
II 14
15
16
17 18
A.N :
Vm/min V
4.4
2000 0,182 0, 5 57 5 71, 76 769 m min
34,3 Km h
Qu atr ièm e vi tes s e :
Le deuxième synchroniseur est engrainé à la position P2 et les autres synchroniseur sont à l’état neutre. R4
RS
E
Z 5 Z 14
Z12 Z 15
46 14
45 57
0,251
Trajet de transmission de puissance :
I
12 S2
5
II 14
15
16
17 18
A.N :
Vm/min V
4.5
2000 0, 25 251 0, 5 78 788, 53 539 m min
47,31 Km h
Cin qu ièm e vi tes se :
Le troisième synchroniseur est engrainé à la position P1 et les autres synchroniseur sont à l’état neutre. R5
RS
E
Z 6 Z 14 Z13 Z 15
49 14 41 57
0,293
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A.N :
Vm/min V
4.6
2000 0, 29 293 0, 5 92 920, 48 486 m min
55,22 Km h
Mar c h e arr ière :
Tous les synchroniseurs sont à l’état neutre et le pignon 8 est engrené et joue le rôle d’une roue intermédiaire entre le pignon 2 et la roue 9. Rma
RS
Z 2 Z 14
E
Z 9 Z 15
11 14
41 57
0,065
Trajet de transmission de puissance :
I
8
2
9
S1 II
14
15
16
17 18
A.N :
Vm/min V
2000 0, 06 065 0, 5 20 204, 20 203 m min
12,25 Km h
5. Le différentiel :
5.1
Prin cip e de fo nc tio nn em ent de di ffé ren tiel :
Le différentiel permet la transmission de mouvement d’une couronne vers les deux roues motrices de la véhicule. Il est composé d’un train épicycloïdal qui permet de varier les vitesse de chaque roue motrice suivant le couple demandé. Par exemple, dans un virage la vitesse de la roue à l’intérieur l’intérieur de virage doit être inférieur à celle qui est à l’extérieur, d’où le différentiel évite le glissement d’une de deux roue à fin d’empêcher d’empêcher l’usure rapide des roues et le dérapage de la véhicule.
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5 .2
Architecture Architectu re d’un
d iffé r en t i el :
Pignon de roue
Porte satellite
droite
Pignon de roue gauche
Pignon d’arbre d’attaque
Satellites
Figure 1 : Montage expérimental du différentiel
Le différentiel est composé de : - Pignons coniques : Deux pignons de forme conique, liés aux roues de la véhicule par
l’intermédiaire des cardons, et entrainés par les satellites. - Les satellites : Deux pignons guidés en rotation sur la couronne. Ils permettent la
rotation des deux pignons coniques. - Porte satellite : Sous forme d’une couronne, permet la rotation des deux satellites
suivant un axe perpendiculaire à leur axe de rotation. - Pignon d’arbre d’attaque : Ce pignon est entrainé par l’arbre de transmission de la boite
à vitesse (pour les véhicules à traction arrière), et permet la rotation du porte satellite. Pour les véhicules à propulsion on trouve généralement au lieu d’un pignon d’attaque (conique) un pignon cylindrique (à denture hélicoïdale) liée à l’arbre intermédiaire du boîte à vitesse permet l’entrainement du porte satellite.
