Comment mesurer les engrenages coniques ?

Des mesures imprécises des engrenages coniques entraînent de mauvaises performances, des défaillances prématurées et des réparations coûteuses dans les applications mécaniques. Des dimensions imprécises et des écarts par rapport aux normes d'engrenage provoquent un fonctionnement bruyant, une réduction de l'efficacité de la transmission de puissance et des problèmes d'alignement pouvant paralyser les chaînes de production.

Dimensions et angles clés des engrenages coniques

Les engrenages coniques sont des composants mécaniques complexes caractérisés par une gamme de dimensions et d'angles critiques.

A. Examen détaillé des dimensions de base

Plusieurs dimensions clés définissent la géométrie et la taille globales d'un engrenage conique :

• Diamètre primitifCe diamètre est mesuré à l'extrémité du talon de la engrenage conique Le nombre de dents représente la taille effective de l'engrenage et constitue un paramètre fondamental pour les calculs et la conception des engrenages.
• Angle du cône de tangageL'angle primitif du cône décrit l'angle formé par ce cône par rapport à l'axe de la roue dentée. Il définit l'orientation des dents et détermine l'engrènement de la roue avec son pignon.
• Addendum et dédendumL'addendum correspond à la hauteur de la dent au-dessus du cône primitif, tandis que le dedendum correspond à sa profondeur en dessous. Ensemble, ils définissent la profondeur totale de la dent. L'addendum et le dedendum sont généralement exprimés proportionnellement au module de la roue dentée.
• Largeur de la faceLa largeur de la dent correspond à sa dimension, mesurée le long de la génératrice du cône primitif, du talon à la pointe. Elle influe sur la résistance et la capacité de charge de la dent. Une largeur de dent plus importante permet généralement une meilleure transmission du couple.
• Distance du côneLa distance inter-cônes représente la distance entre le sommet du cône primitif et le milieu de la face de la roue conique. C'est une dimension essentielle pour le positionnement de la roue par rapport à son pignon d'accouplement lors de l'assemblage.
• Distance au sommetLa distance au sommet mesure le décalage entre l'axe de la roue dentée et le sommet du cône primitif. Elle permet de localiser le point théorique d'engrènement entre les roues.

B. Angles essentiels des engrenages coniques

Outre les dimensions linéaires, plusieurs angles sont essentiels pour définir la géométrie d'un engrenage conique :

• Angle de faceL'angle entre la génératrice du cône de denture et l'axe de la roue dentée détermine l'angle des extrémités extérieures des dents par rapport à l'axe de rotation.
• Angle de bordMesuré entre la génératrice du cône extérieur et l'axe de la roue dentée, l'angle de bord définit la pente des extrémités intérieures des dents les plus proches du sommet.
• Addendum Angle: Il s'agit de l'équivalent angulaire de l'addendum, définissant la hauteur de la dent en termes angulaires, de l'angle de la face au bord extérieur.
• Angle de dédendum: De même, l'angle de dendum mesure la profondeur angulaire de la dent depuis la ligne de pas jusqu'à la racine de la dent.

C. Contrecoup

Le jeu angulaire désigne l'espace entre les dents de deux engrenages en prise. Un certain jeu est nécessaire pour la lubrification, les tolérances de fabrication et la dilatation thermique. Cependant, un jeu angulaire excessif peut engendrer du bruit, des vibrations et un positionnement imprécis. Le jeu angulaire est généralement mesuré au point d'engrènement le plus serré à l'aide d'outils spécifiques ou en évaluant le jeu angulaire des engrenages maintenus fixes.

D. Module

Le module d'un engrenage est une unité normalisée qui indique la taille des dents. Il est défini comme le rapport entre le diamètre primitif et le nombre de dents. Pour les engrenages coniques, le module est généralement spécifié côté talon pour faciliter la fabrication. Un module élevé correspond à des dents plus grandes et plus grossières, tandis qu'un module faible correspond à un module plus petit.

Mesure des engrenages coniques étape par étape

Étape 1 : Rassembler les outils et équipements nécessaires

Pour mesurer avec précision les engrenages coniques, vous aurez besoin des outils suivants :

• Pied à coulisse ou micromètre pour mesurer l'épaisseur, la profondeur et le diamètre primitif des dents
• rapporteur d'angle biseauté pour mesurer les angles de pente et d'enracinement
• Pied à coulisse à vernier pour mesurer l'épaisseur des dents d'engrenage à une profondeur spécifique
• Plaque de surface et jauge de hauteur pour vérifier le faux-rond des engrenages et la distance de montage

Étape 2 : Mesurer le diamètre primitif

Pour mesurer le diamètre primitif :

1. Placez l'engrenage conique sur une plaque de surface, la face arrière vers le bas.
2. Positionnez la jauge de hauteur perpendiculairement à la plaque de surface et alignez sa pointe de mesure avec la ligne primitive sur le flanc d'une dent d'engrenage.
3. Remettre le zéro de la jauge de hauteur à cette position.
4. Faites pivoter l'engrenage de 180 degrés et mesurez la hauteur au niveau de la ligne de pas correspondante sur le flanc de dent opposé.
5. Le diamètre primitif est calculé en additionnant les deux mesures de hauteur.

Répétez ce processus sur plusieurs dents de la roue dentée pour assurer la régularité et vérifier d'éventuels problèmes de faux-rond.

Étape 3 : Mesurer l'épaisseur de la dent

Pour mesurer l'épaisseur des dents :

1. Utilisez un pied à coulisse à vernier pour dents d'engrenage positionné sur la ligne de pas.
2. Mesurez l'épaisseur d'une dent au niveau de la ligne interphalangienne, en veillant à ne pas endommager le profil de la dent.
3. Répétez cette mesure sur plusieurs dents de la roue dentée, en notant toute variation.

On peut également utiliser un pied à coulisse standard ou un micromètre pour mesurer l'épaisseur de la corde à la base de la dent.

Étape 4 : Mesurer la pression et les angles d’enracinement

Pour mesurer ces angles :

1. Placez le rapporteur d'angle sur le cône primitif de l'engrenage, en alignant son bord avec le flanc d'une dent.
2. Lisez directement l'angle de pression sur l'échelle du rapporteur au point de tangence avec le profil de la dent.
3. Repositionnez le rapporteur pour l'aligner avec la ligne radiculaire de la dent afin de mesurer l'angle de la racine.

Vérifiez que les angles mesurés correspondent aux paramètres de conception de l'engrenage spécifiés.

Étape 5 : Contrôler le faux-rond des engrenages

Le faux-rond d'une dent désigne la variation de sa géométrie lorsqu'elle tourne autour de son axe. Pour vérifier le faux-rond :

1. Montez l'engrenage conique sur un mandrin ou un arbre supporté par des blocs en V sur une plaque de surface.
2. Positionnez un comparateur à cadran de manière à ce que sa sonde soit en contact avec la face arrière de l'engrenage près du diamètre extérieur.
3. Tournez lentement l'engrenage en notant la lecture totale de l'indicateur (TIR) ​​sur le cadran.
4. Comparez le TIR mesuré à la tolérance de faux-rond spécifiée.

Répétez ce processus sur la face avant de l'engrenage et au niveau du diamètre primitif pour évaluer complètement le faux-rond de l'engrenage.

Étape 6 : Vérifier la distance de montage

La distance de montage correspond à la position axiale de l'engrenage conique par rapport à son engrenage conjugué. Pour vérifier la distance de montage :

1. Placez l'engrenage conique sur une plaque de surface, sa face avant vers le bas.
2. Utilisez une jauge de hauteur pour mesurer la distance entre la plaque de surface et la face arrière de l'engrenage au rayon de distance de montage spécifié.
3. Comparez cette mesure à la distance de montage prévue pour l'équipement.

Considérations spécifiques pour différents types d'engrenages coniques

A. Engrenages coniques droits

Les engrenages coniques droits possèdent des dents droites et coniques. Lors de la mesure engrenages coniques droits, portez une attention particulière aux paramètres suivants :

• Diamètre primitif : Mesurez le diamètre primitif à la distance du cône arrière. C’est à cet endroit que la roue dentée s’engrène avec son pignon. Utilisez un pied à coulisse ou un micromètre pour des mesures précises.
• Épaisseur de la dent : Vérifiez l’épaisseur de la dent au niveau de sa section normale. Cette mesure s’effectue sur le cercle primitif standard. Un pied à coulisse pour engrenages est l’outil recommandé pour cette mesure.
• Distance au fond du cône : il s’agit de la distance entre le centre du cône et la face arrière de la roue dentée. C’est une dimension critique qui influe sur l’alignement des engrenages. Mesurez-la à l’aide d’un micromètre de profondeur ou d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT).
• Angle de dépouille : L’angle formé par le cône primitif et la face arrière de la roue dentée est l’angle de dépouille. Il peut être mesuré à l’aide d’un rapporteur d’angle ou d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT). Vérifiez qu’il correspond à l’angle de conception spécifié.

B. Engrenages coniques à denture spirale

Les engrenages coniques à denture spirale possèdent des dents incurvées disposées en diagonale sur la surface du cône. Les dimensions clés à vérifier pour les engrenages coniques à denture spirale sont les suivantes :

• Angle d'hélice moyen : Il s'agit de l'angle entre le profil de la dent et un élément du cône primitif passant par le milieu de ce profil. Il est mesuré à la distance moyenne du cône. Pour des mesures fiables, utilisez une machine d'essai d'engrenages coniques à denture hélicoïdale équipée d'un diviseur.
• Angle de pression : L'angle de pression dans un engrenage conique à denture hélicoïdale L'angle de pression est mesuré au point moyen. Il est défini comme l'angle entre une ligne normale à la surface de la dent et un plan tangent à la surface primitive. Un outillage spécifique sur une machine de mesure d'engrenages est nécessaire pour évaluer précisément cet angle.
• Distance entre le sommet primitif et la couronne : il s’agit de la distance, dans le plan axial, entre le sommet primitif et la couronne. La couronne est la plus grande des deux roues dentées coniques à denture hélicoïdale. Une mesure directe peut être effectuée à l’aide d’un micromètre de profondeur.

C. Engrenages coniques hypoïdes et Zerol

Les engrenages coniques hypoïdes et Zerol sont des types particuliers d'engrenages coniques hélicoïdaux. Les engrenages hypoïdes présentent un décalage entre les axes du pignon et de la roue, tandis que les engrenages Zerol n'ont aucun décalage. Lors de la mesure de ces types d'engrenages, il convient de prêter attention aux points suivants :

• Distance entre le sommet primitif et la couronne : comme pour les engrenages coniques à denture spirale, cette dimension est essentielle pour un assemblage et un fonctionnement corrects. Utilisez une jauge de profondeur pour mesurer la distance entre le talon de la dent et le sommet primitif.
• Décalage : Dans les engrenages hypoïdes, l’axe du pignon est décalé par rapport à l’axe de la roue. Ce décalage influe sur le contact des dents et doit être contrôlé avec précision. Il peut être mesuré à l’aide d’un banc d’essai pour engrenages hypoïdes qui simule les positions de fonctionnement de la roue et du pignon.
• Angle d'hélice : Les engrenages hypoïdes et Zerol possèdent des dents à courbure hélicoïdale. L'angle d'hélice est défini au point moyen pour ces types d'engrenages. Comme pour les engrenages coniques à denture hélicoïdale, utilisez un appareil de mesure d'engrenages coniques à denture hélicoïdale équipé d'un diviseur pour mesurer ce paramètre.