Les engrenages sont pratiquement partout. Ils sont dans les voitures, à la fois dans la transmission et dans les essuie-glaces. Ils sont dans les vélos, dans les ustensiles de cuisine comme le batteur à œufs et même dans les montres – ou du moins ils l'étaient. Un engrenage est essentiellement un ensemble de roues dentées couplées entre elles pour augmenter ou diminuer la vitesse de rotation d'un arbre d'entraînement de moteur.
La quantité qu'un système d'engrenages peut modifier la vitesse de rotation est fonction de la taille relative des roues dentées, et c'est ce qu'on appelle le rapport de démultiplication. La formule du rapport de démultiplication s'avère assez simple. Vous comptez essentiellement le nombre de dents sur la roue motrice et divisez cela par le nombre de dents sur la roue motrice, qui est celle attachée au moteur. C'est un calcul simple, même lorsque le système d'engrenage se compose de plusieurs roues intermédiaires appelées fous.
Il est plus facile de calculer le rapport de démultiplication que vous ne le pensez
Lorsque vous couplez deux roues dentées, leurs tailles relatives déterminent la vitesse à laquelle chacune tournera. Si la roue motrice est plus petite que la roue motrice, elle tournera plus souvent que la plus grande. Si la roue motrice est plus grande, la roue motrice tournera plus vite.
Vous pouvez calculer la quantité d'accélération et de ralentissement qu'un simple système d'engrenage produit en comparant les rayons des roues, mais il existe un moyen plus simple. Étant donné que les dents des deux roues dentées s'emboîtent, elles doivent être de la même taille sur les deux roues, vous pouvez donc simplement comparer le nombre de dents sur les deux roues. C'est en fait ainsi que vous calculez le rapport de transmission. Vous comptez le nombre de dents à la fois sur la roue motrice et sur la roue motrice et exprimez ces nombres sous forme de rapport ou de fraction.
Par exemple, si la roue motrice a 20 dents et la roue motrice en a 40, calculez le rapport de démultiplication comme 40/20, ce qui simplifie à 2/1, ou 2:1. (Le nombre de dents sur la roue motrice va toujours au-dessus de la fraction ou en premier dans le rapport). Cela vous indique que, pour chaque rotation de la roue motrice, la roue motrice effectue deux rotations. De même, un rapport de 1/2 vous indique que la roue motrice tourne deux fois pour chaque rotation de la roue motrice - en d'autres termes, la roue motrice tourne plus vite que l'arbre du moteur.
Comment appliquer l'équation du rapport d'engrenage aux systèmes complexes
De nombreux systèmes d'engrenages intègrent une ou plusieurs roues folles, qui sont souvent là pour assurer que la roue motrice et la roue motrice tournent dans le même sens ou pour changer le plan de rotation. Vous pouvez appliquer successivement la formule du rapport de démultiplication à chaque paire de roues du système de démultiplication pour arriver à un rapport de démultiplication final pour le système, mais vous n'avez pas besoin de le faire. Si vous le faites, vous constaterez que le produit de tous les rapports de transmission est le même que le rapport entre la roue motrice et la roue motrice.
En d'autres termes, la roue motrice et la roue motrice sont les deux seules qui comptent. Quel que soit le nombre de roues folles dans le système, le rapport de démultiplication final est le rapport entre la roue motrice et la roue motrice. Cela est vrai pour tous les types d'engrenages, y compris les engrenages droits, les engrenages coniques et les engrenages à vis sans fin.
Utilisation du rapport de démultiplication pour calculer la vitesse
Si vous connaissez la vitesse de rotation de la roue motrice, qui est généralement mesurée en tours par minute (tr/min), le rapport de démultiplication vous indique la vitesse de la roue motrice. Par exemple, considérons un système avec un rapport de démultiplication de 3:1, ce qui signifie que la roue motrice tourne trois fois plus vite que la roue motrice. Si la vitesse de la roue motrice est de 300 tr/min, la vitesse de la roue motrice est de 100 tr/min.
En général, vous pouvez calculer la vitesse de rotation à l'aide de l'équation de rapport de démultiplication suivante :
S1 • T1 = S2 • T2, où
S1 est la vitesse de la roue motrice et T1 est le nombre de dents de cette roue.
S2 et T2 sont la vitesse et le nombre de dents de la roue motrice.
Si vous concevez un système d'engrenage, vous trouverez un tableau des rapports d'engrenage à portée de main. Vous pouvez trouver le régime du moteur dans les spécifications et utiliser le tableau pour concevoir un système d'engrenage qui produira la vitesse de rotation de la roue motrice dont vous avez besoin.
