Quels rapports dois-je utiliser dans ma boîte de vitesses ?

Engrenages droits, engrenages coniques ou engrenages à vis sans fin – quelle conception convient le mieux à la boîte de vitesses.

Les choix d’engrenage quandconcevoir une boîte de vitessessont déterminés principalement par l’orientation des arbres d’entrée et de sortie.Engrenage droitest le choix approprié pour les boîtes de vitesses en ligne etengrenage coniqueouengrenage à vis sans finsont les choix appropriés pour les boîtes de vitesses à angle droit.

Lors de la construction d'une boîte de vitesses droite en ligne, la conception est telle que plusieurs paires deengrenages droitssont empilés, l'arbre de sortie d'une paire d'engrenages étant l'arbre d'entrée de la paire suivante. Cela permet que les vitesses de n'importe quel rapport et la rotation de l'arbre de sortie soient dans le même sens que le sens d'entrée de la boîte de vitesses, ou qu'elles puissent être opposées à celui-ci. Afin de maintenir la rotation dans le même sens, le nombre de paires d'engrenages droits doit être pair. Si l'on souhaite que la rotation de l'arbre de sortie soit opposée à la rotation de l'arbre d'entrée initial, alors un nombre impair de paires d'engrenages droits est requis. Bien que des rapports très spécifiques et uniques puissent être développés à l'aide de paires d'engrenages droits en ligne, les effets de l'accumulation de couple limiteront la conception finale.

Lors de la conception de boîtes de vitesses à angle droit, la décision concernant le choix des engrenages se limite aux engrenages coniques et aux engrenages à vis sans fin. Comme indiqué dans le nom, ces boîtes de vitesses ont des arbres d'entrée et de sortie fixés à 90 degrés l'un par rapport à l'autre. Pour les boîtes de vitesses construites avec des engrenages coniques, l'entrée et la sortiearbresse croiseront. Pour cette conception, les engrenages coniques en spirale sont préférés aux engrenages coniques droits, car les engrenages coniques en spirale ont des capacités de charge plus élevées et sont plus silencieux en fonctionnement.

Pour les boîtes de vitesses coniques, l’arbre d’entrée alimente généralement le pignon conique et l’engrenage alimente l’arbre de sortie. Le sens de rotation des arbres d’entrée et de sortie sera toujours opposé. La plage des rapports de vitesse dans les réducteurs coniques varie d'un minimum de 1:1 à un maximum de 6:1 en raison des contraintes de conception des engrenages coniques en spirale. En tant que tel, l'engrenage à vis sans fin est préférable lorsque des rapports de réduction élevés sont requis. Les réducteurs à vis sans fin auront toujours des arbres d’entrée et de sortie qui ne se croisent pas. L'engrenage à vis sans fin permet une sortie de couple très élevée ; cependant,les engrenages à vis sans fin sont moins efficaces que les engrenages coniquesen raison du mouvement de glissement entre leengrenage à vis sans finet une roue à vis sans fin, ce qui entraîne une friction et une génération de chaleur.Engrenages coniques en spiraleont une capacité de charge plus élevée que les engrenages à vis sans fin. En effet, les engrenages coniques en spirale ont une plus grande surface de contact entre les dents, ce qui répartit la charge plus uniformément. De plus, les engrenages coniques en spirale sont plus silencieux que les engrenages à vis sans fin en raison de leur action d'engrènement plus douce. Le sens de rotation de l'arbre de sortie d'un réducteur à vis sans fin sera le même que le sens de rotation de l'arbre d'entrée, si les engrenages à vis sans fin sont produits avec un pas à droite. Si l'engrenage à vis sans fin est produit avec un pas à gauche, le sens de rotation de l'arbre de sortie sera opposé au sens de rotation de l'arbre d'entrée.