Influence de l’excentricité ou le défaut de faux-rond

Cette première origine d’un fonctionnement bruyant va se traduire par une modulation d’amplitude, représentée sur la figure III-12 sur le signal d’erreur de transmission où de bruit. Ce résultat est d’autant plus caractéristique de l’arbre présentant ce défaut que le rapport de réduction est élevé. Dans le domaine temporel, ce phénomène sera périodique et les ondulations de la modulation seront à la période de rotation de l’arbre. Un comportement analogue pourra être détecté de la même manière si la denture présente un faux-rond important, c’est-à dire que son cercle primitif n’est pas concentrique à l’axe de rotation de l’engrenage. Dans le cas de rapports de réductions voisin de 1, il est très difficile de détecter sur quel arbre se situe ce défaut. Dans le cas où les deux roues (ou les deux arbres) présentent simultanément ce défaut, il est nécessaire de prendre en compte le déphasage relatif de chaque excentricité et le signal évoluera sur une période beaucoup plus longue (correspondant au temps nécessaire pour que deux dents se retrouvent conjuguées, plus petit commun multiple des deux nombres de dents sur chaque roue). Ce défaut est présent dans quasiment toutes les transmissions par engrenages et reste la cause principale d’un effet de ronronnement du bruit d’engrènement. Sabot et Perret-Liaudet. [77] ont modélisé et étudié expérimentalement l’effet d’une excentricité importante sur le fonctionnement d’un couple d’engrenages droit, et plus particulièrement sur les niveaux vibratoires d’un carter simplifié et sur l’amplitude de l’accélération angulaire de l’arbre de sortie. Schématiquement, ce défaut sera caractérisé par 58 une modulation d’amplitude représentée sur la figure III-12, et donc par une ou des raies importantes à la fréquence de rotation des arbres, ainsi qu’un effet de bandes latérales autour des harmoniques de la fréquence d’engrènement. Figure III-12: Modulation d’amplitude caractéristique de l’excentricité .

Influence de l’erreur de pas cumulée

Cette erreur joue le même rôle que l’excentricité sur un signal d’erreur de transmission et se présente toujours sous la forme d’une modulation d’amplitude, à la période de rotation de l’arbre concerné. Cette erreur va donc se superposer à l’excentricité éventuelle, et aura le même effet de bandes latérales sur le spectre de l’erreur de transmission. Figure III-13: Exemple de mesure de l’erreur de pas cumulée.

Influence de l’erreur individuelle de pas

L’erreur individuelle de pas est l’erreur de positionnement des profils successifs le long du cercle primitif. Elle est caractérisée par la figure suivante qui montre l’erreur de pas individuelle et l’erreur de pas cumulée sur plusieurs dents. Figure III-14 : Représentation de l’erreur de pas individuelle et de l’erreur de pas cumulée [76]. Ces erreurs sont généralement modélisées dans la bibliographie par une distribution aléatoire de leur amplitude sur les dents [73] [76] Elles donneront donc lieu à une contribution fréquentielle théorique constante sur tout le spectre. Tout cela a été montré par Mark [76], qui précise d’ailleurs qu’il n’existe’ pas de composantes à la fréquence d’engrènement. D’après Winter [74], l’influence de cette erreur est plus importante pour des engrenages de faible qualité et légèrement chargé que pour des engrenages lourdement chargés et de meilleur qualité, l’effet des déformations de denture sous charge aurait tendance à « corriger » toutes les erreurs « allant en sens inverse » de la déformée. Enfin, Mark [76] donne les contributions de différentes erreurs sur les bandes latérales dans une représentation spectrale de l’erreur de transmission statique, présentées sur la figure III.15 60 Figure III-15: Contributions de différentes erreurs sur le spectre de l’erreur de transmission statique.

Influence de l’erreur de profil

L’erreur de profil est définie comme étant l’écart entre le profil réel et le profil théorique, qui peut être modifié lors de corrections de tête ou de pied .la figure suivent pressante cette erreur de profil. Ces erreurs de profil sont caractérisées par des écarts involontaires du profil par rapport au profil théorique : une erreur d’angle de pression, de taillage (bosse ou creux sur le profil réel…). Si cette erreur est répétitive sur chaque flanc de dent, ou sur une période angulaire de roue (qui peut être un nombre non entier de dents), elle fera ressortir des composantes à la fréquence d’engrènement. Mais généralement, sa réparation n’est pas aussi régulière et le déphasage entre chaque dent peut être de type aléatoire. L’effet de chaque défaut est ainsi moyenné. D’autre part, la littérature fait état de « raies fantômes», composantes fréquentielles apparemment liées à aucune période caractéristique du couple d’engrenages. Il a été montré par différents auteurs que ces raies pouvaient être attribuées à une erreur de la cinématique de la machine de taillage ou de rectification [76]. Il montre aussi que l’émergence de ces raies est favorisée par la finition et la qualité des états de surface (rectification) et est directement liée à la présence de défauts de très faible amplitude mais parfaitement réguliers (impliquant une composante fréquentielle très énergétique). Cet effet est présenté sur la Figure III-16. Figure III-16: Evolution des raies fantômes en fonction de la charge [76]. Figure III-17: Evolution du niveau des raies fantômes avec le type de finition des dentures [77]. 

Influence de l’erreur d’angle d’hélice ou erreur totale de distorsion

L’erreur de distorsion est définie sur la largeur de la denture le long de l’hélice primitive et inclut généralement l’erreur angulaire d’inclinaison de la surface par rapport à l’axe de la roue (erreur d’hélice) et les écarts entre la surface théorique et la surface réelle (erreur dues à la fabrication .cette erreur est représentée par la figure suivante, tirée de la norme ISO-1328.   Figure III-18 : Erreur de distorsion incluant l’erreur d’inclinaison ou erreur d’hélice [76] Dans toute la littérature, l’introduction d’un angle d’hélice est considéré comme bénéfique pour le bruit et les vibrations puisqu’il répartit les charges sur une longueur de denture active plus grande, mais également parce qu’il « moyenne » les effets de toutes les erreurs de fabrication. Ce défaut génère des composantes spectrales à la fréquence d’engrènement et à tous ses harmoniques d’après Welbourn [76]. Dans le cas des engrenages droits ou hélicoïdaux, l’erreur d’angle d’hélice semble être plus facilement interprétable en considérant son effet qui consiste à faire passer un couple de dent en prise au couple suivant ou précédent. Son effet sur l’erreur de transmission et sur le bruit d’engrènement n’a pas fait l’objet de nombreuses études expérimentales dans la bibliographie. Notons tout de même l’article de Welbourn, le modèle théorique de Mark ainsi que les travaux d’Umezawa sur les engrenages hélicoïdaux (1989) (introduisant d’autres types d’erreurs caractéristiques).