Le changement de profil d'engrenage, classé en changement de vitesse positif et négatif, est une technique d'ajustement courante dans la conception des engrenages. Bien que des profils de développante standard soient généralement utilisés, des exigences spécifiques, telles que le réglage de l'entraxe d'une paire d'engrenages ou la prévention de la sous-dépouille d'un pignon, peuvent nécessiter une modification de la position des dents de l'engrenage.
De plus, le nombre de dents est étroitement lié au profil de la dent. La courbure d'un profil en développante varie avec le nombre de dents ; Plus précisément, à mesure que le nombre de dents augmente, le profil se rapproche progressivement d'une ligne droite. De plus, un nombre plus élevé de dents entraîne une racine de dent plus épaisse, ce qui améliore la résistance globale de la dent d’engrenage.
Comme le montre la figure ci-dessus, lorsqu'un engrenage à 10 dents subit une sous-dépouille, une partie du profil de développante au niveau de la racine de la dent est supprimée. Cependant, en appliquant un « décalage positif », qui consiste à augmenter le diamètre du cercle supplémentaire et l'épaisseur des dents, il est possible de produire un engrenage ayant la même résistance qu'un engrenage comportant 200 dents.
Examinons ensuite le concept d'engrenages à changement de profil. La figure ci-dessous illustre le processus de coupe d'un engrenage avec des dents $z=10$ en utilisant un décalage positif. Le déplacement de l'outil de coupe dans la direction radiale, noté $xm$ (en millimètres), est appelé décalage radial, ou simplement « quantité de décalage ». Cette valeur est calculée à l'aide de la formule $xm=x \\times m$, où $x$ est le coefficient de décalage du profil et $m$ est le module (en millimètres). Le réglage de ces paramètres permet une modification efficace du profil des dents d'engrenage.
Un décalage positif augmente à la fois l'épaisseur de la dent et le diamètre extérieur (c'est-à-dire le diamètre du cercle addendum). Cette stratégie est très efficace pour prévenir la sous-cotation. De plus, le décalage de profil sert à d’autres fins, comme l’ajustement de l’entraxe : un décalage positif augmente l’entraxe, tandis qu’un décalage négatif la diminue. Il convient toutefois de noter que l'ampleur de ce changement, qu'il soit positif ou négatif, est soumis à des limites spécifiques. Explorons ensuite les différences entre les changements de profil positifs et négatifs. Bien que la hauteur des dents reste la même pour les deux types de vitesses, leurs épaisseurs de dents diffèrent. Plus précisément, un engrenage avec une épaisseur de dent accrue est classé comme un engrenage à décalage positif, tandis qu'un engrenage avec une épaisseur de dent réduite est un engrenage à décalage négatif.
Dans les situations où l'entraxe entre deux vitesses ne peut pas être ajusté, un décalage positif peut être appliqué au plus petit rapport pour éviter la sous-cotation, tandis qu'un décalage négatif est appliqué au plus grand rapport. En veillant à ce que les valeurs absolues des valeurs de changement de vitesse pour les deux vitesses soient égales, l'entraxe reste constant.
Caractéristiques de maillage des vitesses décalées
Les engrenages standard engrènent généralement avec leurs cercles de référence (cercles primitifs) dans un état de tangence. Cependant, pour les vitesses décalées, les conditions d’engrènement diffèrent. Comme le montre la figure, l'engrènement des vitesses décalées se produit le long des cercles primitifs de fonctionnement, où ils restent tangents les uns aux autres. L'angle de pression au niveau de ces cercles primitifs de fonctionnement est appelé « angle de pression de fonctionnement » (ou angle d'engrènement), qui diffère de l'angle de pression trouvé au niveau du cercle de référence d'un engrenage standard (l'angle de pression de référence). L'angle de pression de fonctionnement est un facteur critique lors de la conception et de la sélection des vitesses de changement de vitesse.
L’importance du changement de profil de vitesse
Le changement de profil de vitesse joue un rôle important dans le processus de fabrication ; il empêche efficacement les contre-dépouilles qui pourraient autrement se produire en raison d'un nombre insuffisant de dents. De plus, le changement de profil permet un ajustement flexible de l'entraxe des engrenages pour répondre à des exigences spécifiques. Dans les cas où il existe une grande différence dans le nombre de dents entre deux engrenages, le changement de profil peut être utilisé pour équilibrer l'usure : l'engrenage le plus petit peut être décalé positivement pour augmenter l'épaisseur de ses dents, tandis que l'engrenage le plus grand peut être décalé négativement pour diminuer son épaisseur de dent, garantissant ainsi que les deux engrenages ont une durée de vie plus comparable.
