M_24_Dispositifs_de_transmission_denergie_mecanique_____(www.diploma.ma).pdf

OFPPT
ROYAUME DU MAROC
MODULE N 24 :
DISPOSITIFS DE
TRANSMISSION D’ÉNERGIE
MÉCANIQUE
SECTEUR : ELECTROTECHNIQUE
SPECIALITE : ELECTROMECANIQUE
NIVEAU : QUALIFICATION
ANNEE 2010
Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail
DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION
RESUME THEORIQUE
&
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

Résumé de Théorie et
Guide de travaux
pratiques
Module 24 : Dispositifs de transmission d’énergie mécanique
OFPPT / DRIF / CDC Génie Electrique 1
Document élaboré par :
Nom et prénom EFP DR
ZINE THAMI I.S.T.A LAAYOUNE D.R.P.S
Révision
Dinca Carmen Mihaela CDC Génie Electrique DRIF
Validation
-
-
-

Guide de travaux
pratiques
SOMMAIRE
1. Transmission de l’energie mecanique .........................................................................7
1.1. Introduction .........................................................................................................7
1.2. Energie................................................................................................................7
1.3. Couple.................................................................................................................7
1.4. Travail .................................................................................................................9
1.5. Puissance..........................................................................................................10
2. Accouplements ..........................................................................................................11
2.1. Généralités........................................................................................................11
2.2. Définition ...........................................................................................................11
2.3. Classification des accouplements .....................................................................12
3. Embrayage ................................................................................................................27
3.1. Généralités........................................................................................................27
3.2. Classification .....................................................................................................27
3.3. Embrayage classique à friction..........................................................................28
4. Boite de vitesses .......................................................................................................37
4.1. Introduction .......................................................................................................37
4.2. Nécessité d'une boîte de vitesses .....................................................................38
4.3. Boîte manuelle à engrenages parallèles ...........................................................38
4.4. Boîte de vitesses robotisée ...............................................................................42
4.5. Boîte séquentielle..............................................................................................43
4.6. Boîte à crabots ..................................................................................................44
4.7. Boîte de vitesses automatique ..........................................................................44
5. Réducteur..................................................................................................................46
5.1. Définition ...........................................................................................................46
5.2. Classification des réducteurs.............................................................................46
5.3. Réducteur à étages...........................................................................................47
5.4. Réducteur planétaire ou épicycloïdal ................................................................48
Tp1 – installation d’un accouplement rigide.....................................................................52
Tp2 – installation d’un accouplement semi élastique.......................................................53
Tp3 – etude d’un embrayage centrifuge ..........................................................................54
Tp4 – étude d’une boite de vitesse classique d’un tour parallèle.....................................55
Tp5 – étude d’un réducteur de vitesse classique.............................................................56

Guide de travaux
pratiques
MODULE : 24 DISPOSITIFS DE TRANSMISSION D’ÉNERGIE
MÉCANIQUE
Durée : 50 heures
OBJECTIF OPERATIONNEL
COMPORTEMENT ATTENDU
Pour démontrer sa compétence le stagiaire doit :
entretenir et réparer des dispositifs de transmission
d’énergie mécanique,
selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent.
CONDITIONS D’EVALUATION
• Travail individuel.
• À partir :
- de directives;
- d’un problème de fonctionnement simulé ou réel;
- de volumes de référence;
- de manuels d’entretien et techniques;
- de plans relatifs à l’équipement.
• À l’aide :
- d’équipements industriels;
- d’outillage;
- d’instruments de mesure;
- d’équipements de sécurité.
CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE
• Respect des règles de santé et de sécurité au travail.
• Méthode de travail.
• Précision du travail.
• Travail soigné et propre.
• Utilisation appropriée de l’outillage et de l’équipement.

Guide de travaux
pratiques
OBJECTIF OPERATIONNEL DE COMPORTEMENT
PRECISIONS SUR LE
COMPORTEMENT ATTENDU
A. Poser un diagnostic
B. Planifier le travail
C. Sélectionner les outils et
l’équipement
D. Appliquer les règles de santé et
de sécurité au travail
E. Démonter, remonter, ajuster,
entretenir et réparer des
dispositifs tels que :
- variateurs et réducteurs de
vitesse;
- boîtes d’engrenages;
- accouplements et limiteurs de
couples;
- embrayages et freins.
F. Effectuer des essais
G. Ranger et nettoyer l’aire de
travail, l’outillage et l’équipement
H. Consigner les interventions
CRITERES PARTICULIERS
DE PERFORMANCE
- Exactitude du diagnostic
- Repérage exact des symboles
sur les plans et les manuels
techniques
- Respect des étapes du processus
de planification
- Choix approprié des outils et de
l’équipement
- Respect des mesures de
protection
- Respect des méthodes de
démontage et de remontage
- Respect des normes du fabricant
- Respect des jeux et des
tolérances
- Précision de l’alignement
- Respect des spécifications de
fonctionnement
- Rangement et nettoyage
appropriés du poste de travail
- Concision et pertinence des
informations présentée

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pratiques
Présentation du Module
Le module «Dispositifs de transmission d’énergie mécanique» est un
module qui permet aux stagiaires d’acquérir les connaissances relatives
aux dispositifs de transmission d’énergie mécanique .Il vise donc à
rendre le stagiaire apte à détecter les anomalies du bon
fonctionnement de la transmission mécanique
Une présentation succincte des principaux éléments de la transmission
à savoir :
• accouplements
• embrayage
• boite de vitesses
• réducteurs

Guide de travaux
pratiques
Module 24 : DISPOSITIFS DE
MÉCANIQUE
RESUME THEORIQUE

Guide de travaux
pratiques
1. TRANSMISSION DE L’ENERGIE MECANIQUE
1.1. Introduction
Dans un contexte de transmission de puissance les mouvements servent
principalement à transférer de l’énergie mécanique d’une pièce d’un mécanisme à
une autre.
Il y a trois types de systèmes de transmission couramment employés :
Fluidique (huile, air)
Electrique, les éléments et notions de ce type de transmission d’énergie qui
sont nécessaires à l’exercice du métier électromécanicien
Mécanique, ce sont les transmissions mécaniques
Les éléments des transmissions mécaniques tels que arbres et accouplements,
embrayages, limiteurs de couples boites de vitesses, variateurs et réducteur de
vitesses. Ces systèmes sont indispensables pour faire fonctionner une machine
de production comme tour parallèle, fraiseuse.
1.2. Energie
L’énergie est l’aptitude d’un système physique à produire de travail. Dans les
barrages on emmagasine de l’énergie sous forme de réserve d’eau ,il s’agit d’une
énergie potentielle , alimentant les turbines d’un barrage est transformé en électricité
qui est acheminé à l’aide de réseau de distribution De cette manière ,vous êtes en
mesure ,dans votre foyer , de faire fonctionner un ventilateur produit un travail en
déplaçant un volume d’air à une vitesse donnée ,comme tout corps en mouvement
,possède une énergie capable de produire un travail ; il s’agit d’énergie cinétique .
L’énergie cinétique est mesurée par le travail fournie pour la mettre en mouvement
.Le concept d’énergie englobe toutes les formes que peut prendre l’énergie
mécanique , thermique ,électrique ,chimique , éolienne , nucléaire ,solaire etc.
1.3. Couple
Le terme de couple vient de ce qu’il associe deux grandeurs : une force et un bras de
levier .Dans un moteur thermique, cette force, c’est la pression que les gaz exercent
sur les pistons .Le bras de levier, c’est la longueur des manetons u vilebrequin.
Le couple correspond à la force avec laquelle un cycliste appuie sur les pédales
multipliée par la longueur du bras de manivelle.

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pratiques
Avant l'introduction des unités SI, on mesurait le moment du couple (M) en mètres
kilogrammes (mkg).
Un cycliste qui appuie de tous ses 90 kg sur un bras de manivelle long de 0,17 m
développe un couple de 0,17 m x 90 kg = 15,3 mkg, soit 0,17 x 90 x 10 = 153 N.M
Depuis 1954, l’unité internationale de couple est le newton-mètre (symbole Nm ou N-
m).
1.3.1. Rôle de la transmission
Elle agit comme un multiplicateur de couple. C’est pourquoi on distingue le couple
moteur (disponible au vilebrequin) et le couple de traction (disponible aux arbres de
roues).
1.3.2. Couple antagoniste
Impossible de parler du couple moteur sans évoquer le couple antagoniste, grandeur
généralement méconnue mais dont la valeur constitue pourtant l’autre caractéristique
technique essentielle des moteurs d’automobiles.
Le couple antagoniste est le terme technique qui désigne ce que les conducteurs
appellent couramment le ‘‘frein moteur’’. En effet, tout moteur thermique délivre
inévitablement un couple antagoniste dès qu’on supprime son alimentation en
carburant.

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1.3.3. Mesure de couple antagoniste
La valeur du couple antagoniste peut être calculé indirectement grâce à une
expérience très facile à réaliser.
Imaginons de stabiliser la vitesse de la voiture dans une descente grâce à la seule
action du couple antagoniste. Il suffirait alors de connaître la masse de la voiture, sa
vitesse, les caractéristiques de la transmission (démultiplication) et de
l’aérodynamique (ainsi que la déclivité de la route pour calculer ensuite tous les
paramètres du mouvement (résistance de l’air, composante du poids parallèle à la
route, etc.). Une fois ces paramètres connus, il serait enfin possible d’isoler la valeur
du couple antagoniste.
1.3.4. A quoi sert le couple antagoniste ?
Le couple antagoniste se manifeste dès qu’on coupe l’alimentation du moteur, il suffit
donc au conducteur de lâcher l’accélérateur pour en bénéficier !…
Le couple antagoniste peut et doit servir à stabiliser la vitesse de la voiture dans les
descentes comme on l’a dit à propos de l’expérience évoquée ci-dessus.
Le couple antagoniste suffit pour la plupart du temps à ralentir la voiture dans
presque toutes les situations de conduite non urgentes !
1.4. Travail
Le travail est le produit d’une force par un déplacement :
Travail = Force x Distance
Application : calculer le travail nécessaire pour élever une masse de 75 kg de 4 m.
Travail = 75 x10 x 4 = 3000 J
Calculer le travail nécessaire pour élever une masse de 600 N au 10ème
étage d’un
édifice dont chaque étage mesure 3,5 m de hauteur.
Travail = 600 x 10 x 3,5 = 21000 J soit 21 kJ

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1.5. Puissance
La puissance développée (P) est d'autant plus grande que le laps de temps (t)
nécessaire pour accomplir un travail déterminé W (monter une côte, par exemple) est
court.
P = W / t
La puissance peut aussi se calculer en utilisant la relation P = M x n (où n représente
la vitesse angulaire ou régime de rotation).
Exemple
Une voiture de masse m = 1,2 t roule en ligne droite. Son couple moteur développe
une force de 3000 N. Pour aller du point A au point B (150 m), elle met 12 s. Calculer
sa puissance mécanique.
W = F x d = 3000 x 150 = 450000 J
W 450000
P = ------------ = --------------- = 37500 W soit 37,5 KW
T 12
Calcul de la puissance – formules
Comme un cheval vapeur (ch) est la puissance nécessaire pour élever 75 kg de
1 mètre en 1 seconde, si la constante 716,2 est le résultat de 60 x 75 / 2π. Le couple
est donné en mkg et le régime en tr/min, la relation devient :
P = M x n / 716,2
60 convertit les secondes en minutes puisque le régime est donné en tr/min, 75
provient du fait que75 kgm/s = 1 ch., et diviser par 2 π permet d'obtenir le rayon
d'une circonférence parcourue de 1 m.

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Si l'on choisit les unités S.I. (Nm, kW), la constante est alors: 60 x1000 / 2 π soit
9549. Si le couple est indiqué en Nm et la puissance en ch.
Puissance (P) = couple (M) x régime (n)
P (en ch) = M (en mkg) x n (en tr/min) / 716,2
P (en kW) = M (en Nm) x n (en tr/min) / 9549
P (en ch) = M (en Nm) x n (en tr/min) / 7023
P (in hp) = M (in lbs-ft) x n (in rpm) / 5252
2. ACCOUPLEMENTS
2.1. Généralités
Lorsque deux arbres, placés dans le prolongement l’un de l’autre, doivent être
rendus solidaires, on réalise leur accouplement en utilisant un organe
d’accouplement.
Pour des raisons fonctionnelles, les accouplements présentent souvent des
caractéristiques particulières de natures diverses. Il en résulte que les
accouplements sont de types variés et qu’il convient d’abord d’en présenter une
classification générale en fonction de ces caractéristiques fonctionnelles.
2.2. Définition
Les accouplements sont des organes de transmission permettant de transmettre la
puissance mécanique en rotation entre deux arbres sensiblement alignés, sans
modification de la fréquence de rotation de l’ensemble et d’une manière permanente.
La position relative des arbres à accoupler est donc une contrainte déterminante
dans le choix des accouplements. Quatre déplacements relatifs des arbres sont
répertoriés par la norme NF-E 22-611

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a) Aucun déplacement relatif possible : accouplement rigide
b) Un déplacement relatif est possible
- e : accouplements compensateurs de dilatation
- c : accouplement de Oldham
- α : accouplement universel (cardan)
- θ (en cas de surcharge) : accouplement de protection
c) Tous déplacements relatifs possibles, sauf θ : accouplement flexible
d) Tous déplacements relatifs possibles, mais avec limitation élastique :
accouplement élastique
SCHEMA CINEMATIQUE
Fonction
Appareil destiné à assurer, en permanence la liaison en rotation entre deux arbres.
2.3. CLASSIFICATION DES ACCOUPLEMENTS
Il existe plusieurs classifications des accouplements :
Les accouplements rigides : aucun déplacement relatif possible.
Les accouplements flexibles : la liaison n’est rigide qu’en rotation tous
déplacement relatifs possibles sauf θ.
Les accouplements élastiques : la liaison est élastique, tous déplacement
relatifs possible.

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2.3.1. Accouplements rigides
Ce type de liaison consiste à lier de façon rigide les deux arbres d’un système.
Aucun mouvement relatif entre les arbres n’est possible.
Généralement, une pièce intermédiaire crée la liaison. Il existe de nombreux
montages : vis de pression, serrage par mâchoires, montage en force, clavetage.
Fonction
o Permet une liaison économique de deux arbres coaxiaux, de diamètres
identiques ou différents
o Encombrement très réduit
o Il facilite la synchronisation, l’indexage et le positionnement axial des deux
arbres.
- Dispositifs d’entraînement pour faible couple
a) Accouplements à douilles
Dispositifs pour couples moyens ou importants
a)Accouplement à coquilles
La figue suivante en montre les formes. Grand diamètre extérieur à cause des
boulons, d’où souvent défaut d’équilibrage. Le modèle de la figure est relativement
peu évidé. Un clavetage de sécurité est en général prévu.
Accouplement rigide : serrage par boulons

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Accouplement rigide: serrage par mâchoires
Accouplement rigide : serrage par vis de pression
Vue éclatée d’un assemblage par clavetage

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b) Accouplement à plateaux
C’est des plus courants. Les types du commerce présentent souvent des détails de
construction peu recommandables. Les plateaux sont bien centrés l’un sur l’autre,
mais le souci de fabrication fait parfois réduire l’usinage d’une manière incompatible
avec un équilibrage correct. Dans le modèle représenté dans la figure, les boulons
sont ajustés, leurs têtes cylindriques immobilisées en rotation sont noyées. Les
plateaux sont montés à force sur les arbres. Les clavettes de sécurité existent
toujours. Selon les cas, l’entraînement est fait par adhérence ou par obstacle.
c) Accouplement à chaîne à rouleaux
Chacun des jantes forme un pignon denté. Une chaîne double rend les pignons
solidaires. Un carter en tôle bourré de graisse et rendu étanche par des joints
toriques, enferme l’ensemble. Une faible liberté existe entre les plateaux.
d) Accouplement à denture interne

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e) Accouplement à membranes
Le principal inconvénient des accouplements rigides est qu’ils ne tolèrent pas de
défaut d’alignement entre les arbres.
Membrane

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2.3.2. Accouplements semi élastiques
Il existe des accouplements dits «semi élastiques» qui permettent de rattraper de
petits défauts d’alignement (typiquement les défauts d’usinage). Ces accouplements
sont généralement constitués de deux parties rigides solidaires des arbres et d’une
partie légèrement flexible qui rattrape les défauts d’alignement.
Accouplements Bendi-Flex et C-Flex
Exemple de caractéristiques d’un accouplement Rotex
Il existe une multitude d’accouplements de ce type. Les critères devant être pris en
compte lors du choix sont : le prix, l’encombrement, la vitesse de rotation maximum,
le désalignement angulaire, le désalignement axial et radial et la durée de vie.
Ces accouplements présentent généralement d’excellentes propriétés
homocinétiques. C'est-à-dire que le mouvement de l’arbre de sortie est fidèle au
mouvement de l’arbre moteur.
Homocinétique: se dit d'une liaison qui permet à deux arbres, même non alignés,
de conserver une vitesse de rotation identique.

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2.3.3. Accouplements élastiques
Basés sur le même principe que les accouplements semi élastiques, ceux-ci
supportent des désalignements plus importants mais ne conservent pas les
propriétés homocinétiques. Sur l’exemple ci-dessous, on devine facilement un retard
entre le mouvement des deux arbres. Ce retard est dû à la torsion de la partie
flexible.
A l’heure actuelle, les dispositifs élastiques couramment utilisés sont nombreux,
variés et soumis à des sollicitations souvent complexes, nous avons néanmoins tenté
de les classer en fonction de ces sollicitations.
Les éléments élastiques sont tendus
Accouplement P-Flex
a) Manchon Raffard à bracelet caoutchouc (ou cuir)
Les rayons de perçage des trous de broches sont très différents, de sorte qu’au
repos les bracelets sont dans une position radiale. Cette disposition peut faire
craindre parfois une souplesse excessive.

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b) Manchon à courroie sans fin
Une courroie sans fin de cuir passe sur des broches fixées alternativement sur les
deux plateaux.
Un autre type analogue à celui-ci comporte des fenêtres longitudinales traversant les
jantes minces des deux plateaux, l’une des jantes étant de plus grand diamètre que
l’autre (manchon zodel).
Les éléments élastiques sont comprimés ou cisaillés
a) Manchon ségor souplex
Chaque plateau possède quatre bras radiaux, laissant entre eux des alvéoles
prismatiques dans lesquels sont placés les blocs élastiques.
Des nombreux modèles analogues existent dans le commerce, qui utilisent des blocs
ayant une autre forme. Les blocs sphériques, en particulier, donnent, s’ils sont logés
entre deux surfaces planes, une excellente progressivité de la déformation.

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b) Manchon comelor
Les blocs élastiques sont des cylindres de caoutchouc. Chacun des douze blocs est
logé pour moitié dans l’un des douze évidements demi cylindriques de l’un et de
l’autre plateau.
Les éléments élastiques sont en couronne
a) Manchon périflex ou à gaine flexible
L’élément élastique n’est pas exactement un disque, mais un bandage torique coupé
suivant une génératrice pour faciliter son montage.

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b) Flector
Un disque épais en caoutchouc est percé de six trous régulièrement répartis sur une
circonférence. Chacun des deux arbres reçoit un plateau s’épanouissant en trois
bras à 120°
. Un boulon lie chaque bras ou disque, p rotégé au voisinage de ce boulon
par armature métallique.
Les éléments élastiques sont fléchis
a) Manchon colombes Flexima
Les blocs D (caoutchouc entoilé) sont appuyés constamment sur les couronnes A et
B de l’un des plateaux. La couronne C, appartenant au second plateau, s’appuie au
milieu de la longueur du bloc.
b) Manchon Flexacier Citroën

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La surface latérale de chacun des deux plateaux 1 et 2 est creusée de rainures
longitudinales dont l’espacement régulier est réalisé avec un très grand soin. Ces
rainures s’évasent sur les faces des plateaux placées vis-à-vis.
Une lame sans fin d’acier speciale3, passe successivement dans toutes les rainures
(dans le plus gros modèles jusqu’au 4 m de diamètre, il y a deux ou même trois
lames). Un boîtier en tôle 4 bourré de graisse protège rainures et ressort. Son
étanchéité est obtenue par des joints en caoutchouc synthétique 5.
2.3.4. Accouplements articulés
Cette dernière famille d’accouplements permet de corriger des défauts d’alignement
très importants. L’utilisation de pièces en mouvement dans les articulations
présentent deux inconvénients : l’usure des pièces et le coût de fabrication.
a) Accouplements Oldham
Accouplement Oldham

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L’alignement exact des arbres de deux machines présente des difficultés
considérables. C’est une des raisons pour lesquelles les manchons élastiques qui
permettent un défaut d’alignement sont tellement employés.
Mais il peut se faire qu’il soit impossible d’utiliser de tels manchons, par exemple si
l’entraînement en rotation doit se faire sans aucune variation de position angulaire,
c'est-à-dire si à toute rotation θ de l’un des arbres doit correspondre la rotation θ de
l’autre.
Le joint de Oldham a cette propriété. Il a peu d’applications. Citons son emploi sur la
commande de magnéto de certains avions de tourisme.
L’accouplement Oldham est constitué de 3 pièces :
Deux plateaux 1 et 3 identiques sont clavetés sur les arbres à réunir. Leur face
extérieure est creusée d’une rainure diamétrale. Un disque intermédiaire 2 possède
les deux languettes complémentaires des rainures, ces deux languettes étant
perpendiculaire. La double liaison prismatique permet au patin de voyager dans un
plan perpendiculaire aux arbres tout en transmettant les couples.
b) Joints de Cardan
Un joint de Cardan est constitué de fourchettes (en bleu) liées rigidement aux arbres
et d’un croisillon (en rouge) lié en liaisons pivots avec les fourchettes.
Vue éclatée d’un joint de Cardan

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Ce type de liaison accepte des angles importants entre l’arbre moteur et l’arbre de
sortie. Cet angle est appelé angle de brisure. L’angle de brisure maximum théorique
d’un joint de cardan est de 45°
. Ce type de liaison n’est pas homocinétique.
c) Double joints de Cardan
Pour rendre le système homocinétique, il est possible de combiner deux joints de
Cardan à condition de les déphaser.
Double joints de Cardan
2.3.5. ACCOUPLEMENTS DE PROTECTION
GENARALITES
Dans toutes les machines le couple résistant peut atteindre, par la suite d’un
accident, une valeur très supérieure à la normale. Il existe aussi des machines
réceptrices dans lesquelles, normalement, le couple résistant est variable entre des
limites fort éloignées. Tels sont les laminoirs, les presses, les concasseurs et broyeur
, etc. Enfin, certains mécanismes fonctionnent par suite d’un incident, devenir
subitement considérable.
Si on n’y porte remède préventivement, il pourra y avoir rupture d’organes
importants.
Un système de sécurité toujours en usage dans des mécanismes simples réside
dans l’emploi de goupilles de sécurité, le manchon. Il suffit que le diamètre de la
goupille soit calculé pour que le cisaillement se produise lorsque le couple limite est
atteint.
Outre que le remplacement de la goupille cisaillée n’est pas immédiat, l’appareil est
incapable d’absorber sans rupture de la transmission une énergie qui peut n’être
excessive que très passagèrement (lorsqu’il y a à coup et non blocage).
Classification d’accouplement de protection
Manchon de sécurité à friction : pour entraînement continu
Manchon de sécurité à billes : cliquetage et autoréarement

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a) Manchon de sécurité à friction
Deux plateaux sont clavetés sur les arbres à lier.
Ils sont pressés l’un contre l’autre avec interposition d’une garniture généralement
plane. L’entraînement se fait donc par adhérence.
Lorsque le couple limite est atteint, il y a glissement relatif des plateaux.
Limiteurs de couple
C’est un dispositif de sécurité destiné à protéger à l’arrêt, au démarrage, en charge,
une transmission contre les sur couples.
Il existe des :
limiteurs à friction : pour entraînement continu
limiteurs à billes : pour cliquetage et autoréarement
EXEMPLES :
a) Limiteurs à friction
1) Limiteur de couple Segor ’est un dispositif de sécurité

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Le plateau 1 est monté sur l’arbre moteur. Le plateau 2 et le contre plateau 3 sont
calés sur l’arbre de la machine. Entraîne 2 et 3 par l’intermédiaire des garnitures 4.
Les rondelles Belleville placées sous l’écrou des boulons facilitent le réglage initial et
permettent le rattrapage d’usure de la garniture.
Le clavetage coulissant de 2 sur l’arbre est pratiquement nécessaire.
Par contre, le clavetage forcé, tolérable, seulement aux faibles vitesses de rotation,
pourrait fort bien être remplacé par clavetage libre avec arrêt en translation par vis
de pression, par exemple).
2) Limiteur de couple Hilliard
Les limiteurs de couple Hilliard ont été conçus pour coulisser pendant un surrégime,
pendant qu’ils transmettent déjà le couple adéquat. Ils fournissent des solutions
fiables aux problèmes de contrôle de couple et de surcharge en énergie des
éléments de transmission :
Ils incluent un ou plusieurs disques à friction montés sur un moyeu intérieur.
Simple écrou de réglage qui pré-règlé facilement le couple.
La similitude entre le dynamique et le statique des coefficients de frottement
fournit un contrôle de couple
3) Limiteur de couple Cross Morse

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Les limiteurs de couple de Morse est un dispositif protecteur que le couple de limites
a transmis dans un système d’entraînement par le glissement quand la demande de
couple dépassent une valeur de préréglages en raison de charges de choc, des
surcharges. Il rengage automatiquement quand le couple de surcharge a passé ;
aucun rajustement n’est exigé. Il empêche des dommages de machine et élimine le
temps coûteux de panne.
Le limiteur de couple utilise les surfaces de frottement à ressort pour son opération ;
le couple de glissade est préréglé par l’ajustement de la force de ressort. Le limiteur
de couple peut être utilisé avec un pignon, une vitesse, une poulie ou une bride en
tant que membre de centre maintenu entre deux revêtements de frottement.
3. EMBRAYAGE
3.1. Généralités
L'embrayage est un dispositif d'accouplement temporaire entre un arbre dit moteur et
un autre dit récepteur. Du fait de sa transmission par adhérence, il offre une mise en
charge progressive de l'accouplement qui évite les à-coups qui pourraient provoquer
la rupture d'éléments de transmission ou le calage dans le cas d'une transmission
depuis un moteur thermique.
Sur les véhicules automobiles, l'embrayage est nécessaire parce que les moteurs
thermiques doivent continuer à tourner même si le véhicule est à l'arrêt. Le
désaccouplement facilite aussi le changement de rapport de vitesses. L'embrayage
trouve donc sa place sur la chaîne de transmission, entre le moteur et la boîte de
vitesses, où, de plus, le couple à transmettre est le moins élevé.
« Embrayage » désigne également la phase de fonctionnement où l'accouplement
est établi ; il s'agit de l'opération inverse du « débrayage » pendant laquelle les
arbres sont désolidarisés. En fait « Embrayage » est une contraction de « Dispositif
d'embrayage ».
On opposera les embrayages aux systèmes à crabotage qui assurent un
accouplement par obstacle et qui n'autorisent donc pas une mise en charge
progressive.
3.2. Classification
Les solutions technologiques retenues pour ce dispositif se distinguent suivant
plusieurs critères :
• Selon la géométrie de la surface de friction :
o disques, le contact étant effectif suivant une couronne ;
o tambour (dans le cas de certains embrayages centrifuges) ;
o conique (abandonné aujourd'hui sauf quelques applications à faible
puissance). Son intérêt réside dans le fait qu'il est autobloquant :
l'assemblage conique reste coincé en l'absence d'effort presseur. Il faut
agir pour débrayer.
• Selon le nombre de disques (quand il s'agit de disques)
o monodisque ;
o bidisque à sec à commande unique ou à commande séparée (double) ;
o multi disque humide ou à sec.

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On appelle disque l'élément généralement associé à l'arbre de sortie et pincé par
deux éléments liés à l'arbre moteur. Il porte les garnitures de friction, et constitue de
ce fait une pièce d'usure. Le nombre de surfaces de contact est toujours pair ; ainsi
les efforts presseurs n'induisent pas de contraintes dans la liaison entre le bâti et le
système d'embrayage, et sont en fait repris par la cloche d'embrayage.
Le nombre de disques annoncé dans un embrayage est donc le nombre de disques
pincés munis de garnitures.
• La lubrification des surfaces de contact peut :
o Fonctionner à sec ;
o Fonctionner sous bain d'huile.
• Selon le principe de commande
o Commande mécanique ;
o Commande hydraulique ;
o Commande électrique asservie électroniquement ;
o Centrifuge (dans ce cas la commande n'est pas volontaire mais induite
par l'action sur l'accélérateur).
• Le sens de la commande
o Commande d'embrayage pour les dispositifs normalement débrayés
(cas de petits engins tels tondeuses et motoculteur), ou des engins à
embrayage centrifuge (cyclomoteur, modèles réduits
radiocommandés) ;
o Commande de débrayage pour les dispositifs normalement en prise.
3.3. Embrayage classique à friction
3.3.1. Introduction
Dans une automobile à moteur thermique, l'embrayage sert à interrompre la
transmission du couple produit par le moteur thermique vers les roues afin de pouvoir
démarrer et changer les rapports de la boîte de vitesses. Il est constitué de deux
disques pressés l'un contre l'autre, pouvant s'écarter sous l'action d'une fourchette
sur la butée, elle-même entraînée par l'action du pied sur la pédale d'embrayage via
une tringlerie ou une liaison hydraulique.
Chaîne de transmission

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3.3.2. Fonctions
Les fonctions de l'embrayage sont :
• transmettre le couple moteur, avec sécurité et dans n'importe quelle circonstance
de fonctionnement du véhicule ;f
• accoupler et désaccoupler le moteur et la boîte de vitesses, chaque fois que le
conducteur le demande, lorsqu'il embraye et débraye ;
• amortir et filtrer les vibrations produites par le moteur avant leur entrée dans la
boîte de vitesses ;
• rendre progressif les démarrages et les nouvelles accélérations du véhicule.
Un embrayage est composé de deux éléments de transmission de puissance
(mécanisme et friction) et de deux éléments de commande (la fourchette et la butée)
reliés au pédalier.
3.3.3. Description
Différents éléments d’un embrayage

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Coupe d’un embrayage
3.3.4. Phases de fonctionnement d´un embrayage
On distingue trois phases de fonctionnement pour un dispositif d'embrayage :
• En position embrayée : l'embrayage transmet intégralement la puissance
fournie (la voiture roule, le moteur est lié à la boîte de vitesses). C'est le plus
souvent la position stable du dispositif (absence d'action de commande).
• En position débrayée : La transmission est interrompue. Roue libre, ou
voiture arrêtée, le moteur peut continuer à tourner sans entraîner les roues. La
situation est équivalente au point mort.
• phase transitoire de glissement : en particulier pendant l'embrayage, la
transmission de puissance est progressivement rétablie. Pendant cette phase,
l'arbre d'entrée et de sortie ne tournent pas à la même vitesse ; il y a alors
glissement entre les disques, donc dissipation d'énergie, sous forme de
chaleur. Cette phase est à limiter dans le temps, même si elle est inévitable et
permet de solidariser graduellement le moteur et la boîte de vitesses. L'usure
des disques a lieu pendant cette phase, souvent utilisée lors des démarrages
en côte.
C'est la situation de glissement qui donne les conditions de dimensionnement de
l'embrayage. Elle détermine le couple maximum transmissible. Au-delà, le glissement
est systématique. La même configuration technologique est d'ailleurs adoptée sur les

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systèmes limiteurs de couple, qui vont donc patiner lorsque le couple sollicité devient
trop important.
S'il est recommandé de débrayer le plus vivement possible, il faut en revanche
embrayer progressivement afin d'éviter des chocs qui endommageraient tous les
éléments de transmission: les pièces du dispositif d'embrayage lui même, mais aussi
les engrenages de la boîte et du différentiel, les paliers de ces derniers, les joints de
cardan, et enfin les pneumatiques.
a) Embrayage monodisque
Un embrayage comporte plusieurs pièces :
• Le volant moteur 2, solidaire de l'arbre moteur 1.
• Le disque d'embrayage 3 qui est solidarisé en rotation à l'arbre d'entrée de la
boîte de vitesses 6 par des cannelures.
• Le plateau de pression du mécanisme 4, assure l'adhérence du disque
d'embrayage sur le volant moteur en position embrayée.
• Les ressorts du mécanisme (à diaphragme notre cas), 5 sont en appui sur la
butée d'embrayage 7.
Lorsque la commande (hydraulique ou à câble) d'embrayage est actionnée, la butée
exerce une force sur le diaphragme, les plateaux s'écartent alors en libérant le
disque de friction. Le mouvement est de moins en moins transmis, rendant
indépendante la boîte de vitesses du moteur. Cela permet, par exemple, de rester
immobile sans caler le moteur, ou de changer de vitesse.
La manœuvre inverse consiste à relâcher progressivement la commande
d'embrayage, pour rétablir la liaison moteur/boîte de vitesses. Cette manœuvre
s'appelle « faire patiner l'embrayage ».

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b) Embrayage multi disques
Les embrayages multi disques fonctionnent selon le même principe, sauf qu'on utilise
un empilement de disques. Un disque sur deux est cranté (rainuré) sur son pourtour,
lui permettant d'être liés en rotation à la cloche d'embrayage, les autres à l'intérieur,
sont liès à la noix d'embrayage. Cet empilement est maintenu en pression par des
ressorts. La poussée est donc, en théorie et aux frottements près la même pour
chaque disque
Cette configuration est, pour un même couple transmissible, bien plus compacte
radialement que celle à un seul disque. Elle est celle retenue sur les motocyclettes.
Position embrayée : l'utilisateur ne provoque pas d'action sur l'embrayage. Dans ce
cas, la friction est plaquée sur le volant moteur pas l'intermédiaire du mécanisme. La
friction assure donc la transmission du couple par frottements, et permet
l'entraînement de l'arbre de la boîte de vitesses.

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Position débrayée : la liaison est interrompue. Le moteur et la boîte de vitesses sont
désolidarisés.
La phase de débrayage se produit de la façon suivante :
• L’utilisateur appuie sur la pédale de débrayage et de ce fait, il tire sur un câble qui
actionne la fourchette ;
• la fourchette transmet l'effort sur le mécanisme par l'intermédiaire de la butée ;
• la butée appuie sur le diaphragme qui libère le plateau. Celui-ci s'éloigne de la
friction grâce à des languettes qui ont un rôle de ressort de rappel ;
• le plateau ainsi levé libère la friction ;
• L’arbre de la boîte de vitesses est alors désolidarisé du moteur, et on peut par
exemple changer de rapport.
Position intermédiaire : le patinage. L'embrayage et la boîte de vitesses sont
partiellement entraînés par la rotation du moteur, au gré du conducteur. Cette
position intermédiaire permet un démarrage en douceur du véhicule, et de la même
façon une reprise en douceur après un changement de rapport.
Lorsqu'un conducteur émet le désir de changer de rapport avec un embrayage
classique, il doit procéder comme suit :
• il enfonce la pédale d'embrayage. Cette pédale agit, via une tringlerie ou une liaison
hydraulique, sur la fourchette d'embrayage. Celle-ci déplace la butée qui provoque
l'écartement des disques.
Afin de ne pas emballer le moteur, le conducteur doit relâcher la pédale
d'accélérateur ;
• tout en maintenant la pédale d'embrayage enfoncée (donc en position débrayée) et
la pédale d'accélérateur relâchée, il change de rapport en modifiant la position du
levier de vitesse ;
• lorsque le rapport désiré est enclenché, il relâche en douceur la pédale
d'embrayage et enfonce la pédale d'accélérateur.
Avec un embrayage classique, le conducteur doit donc contrôler le synchronisme
entre la relâche de la pédale d'embrayage et l'enfoncement de la pédale
d'accélérateur. Le confort du conducteur et des passagers dépend de ce bon
synchronisme.
c) Embrayage semi-automatique
Description de l'embrayage semi-automatique
Dans un embrayage classique, le conducteur doit appuyer sur la pédale
d'embrayage dès qu'il devient nécessaire de changer de rapport. Cette action n'est
pas gênante lors d'une conduite normale, mais peut devenir fastidieuse dans un
embouteillage par exemple. Un embrayage semi-automatique (ou automatique) peut
alors devenir intéressant. Celui-ci effectue automatiquement les opérations de
débrayage et d'embrayage dès que le conducteur a l'intention de changer de rapport
(action sur le levier de vitesse et sur l'accélérateur). Le conducteur se passe donc de
la pédale d'embrayage tout en conservant le plaisir de pouvoir changer de rapport à
sa guise. L'action humaine est remplacée par un système automatique dont
l'algorithme implanté dans un calculateur asservit la position des disques
d'embrayage en fonction des conditions de fonctionnement.

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Lorsque le conducteur désire changer de rapport avec une voiture équipée d'un tel
embrayage :
• il modifie la position du levier de changement de rapport ;
• un capteur détecte cette modification ;
• le calculateur réagit au signal transmis par ce capteur et pilote un actionneur chargé
de modifier la position de la fourchette. Cette opération de débrayage doit être
effectuée aussi vite que possible car le conducteur est en train de modifier la position
du changement de rapport ;
• un capteur détecte que le rapport désiré est engagé ;
• le calculateur de commande effectue l'opération inverse de façon à embrayer. Cette
action ne sera pas quelconque et sera calculée afin d'assurer le confort du
conducteur et des passagers en fonction d'informations que le calculateur reçoit de
différents capteurs.
Le conducteur n'a plus aucun pouvoir sur les opérations d'embrayage et de
débrayage. Une vue d'ensemble de ce système est donnée dans la figure ci-
dessous.
Vue d'ensemble du système PEA
Les différents éléments de ce système et leurs liaisons sont indiqués dans la figure
ci-dessous.

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Différents éléments du système
d) Embrayages centrifuges
o Coupleurs
Il y a continuellement confusion entre les termes : embrayage centrifuge et coupleur.
D’après la norme citée plus haut, on ne doit utiliser la seconde appellation que si un
glissement de longue durée peut se produire sans aucune détérioration.
- embrayage centrifuge aux appareils à masselottes mobiles, celles-ci, qu’elles soient
garnies ou non, étant en général prévues pour supporter un glissement d’assez
coutre durée.
- coupleur aux appareils dont les élément centrifugés ne souffrent pas d’un
glissement permanent, grâce à leur remarquable mobilité : billes, poudre, fluide.
o Embrayages centrifuges

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Certains moteurs électriques doivent démarrer à vide, parce que leur couple de
démarrage est faible. D’autre part, pour gagner du temps et éviter une manœuvre, il
y a intérêt à faire assurer automatiquement l’embrayage dès que la vitesse atteint
une valeur convenable.
La solution mécanique évidente de ce problème consiste à utiliser la force d’inertie
centrifuge comme effort presseur provoquant l’adhérence.
Des masses (ou masselottes), guidées en translation ou en rotation sur la partie
motrice, agissent radialement à l’intérieur d’un tambour récepteur, avec une intensité
proportionnelle au carré de la vitesse motrice.
Constitution
• 1 Moyeu
• 2 Masselottes
• 3 Ressort de traction
• 4 Garniture
Conception et principe de fonctionnement
La rotation du moyeu profile induit une force centrifuge agissant sur les masselottes,
qui devient supérieure à la force de traction des ressorts. Lorsque la vitesse est
suffisante, les garnitures de friction viennent au contact de la cloche (5), et
l’adhérence générée entre les garnitures et la cloche permet la transmission du
couple.
Avantages
La conception compacte et l’effet auto progressif permettent à ce type d’embrayage
de transmettre des valeurs de couples très importantes, et ce dans un volume
restreint, grâce au facteur de performance de l’ordre 2,5.
L’accès aisé aux ressorts de traction et aux garnitures permet un remplacement
simplifié en cas d’usure. Les garnitures n’étant pas solidaires des masselottes, il
arrive parfois que l’embrayage soit légèrement bruyant, sans toutefois causer de
véritables nuisances.
Effet auto progressif: la forme spéciale du moyeu profile permet de mettre en butée
les masselottes contre le moyeu lorsqu’un couple est généré. Il en résulte l’apparition
d’un force supplémentaire sur les garnitures, permettant de transmettre des couples
plus importants.

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e) Embrayage électromagnétique
Embrayage monodisque électromagnétique avec palier
EMBRYAGE ELECTROMAGNETIQUE TYPE G – embrayage électromagnétique
avec palier
En fonction de la taille de l’embrayage, il est impératif de respecter un entrefer
compris entre 0,2 et 0,5 mm le moyeu coté entré et l’armature.
En cas d’utilisation avec un moyeu coté sortie qui ne serait pas fourni par SUCO,
s’assurer de la présence de trous fonctionnels donnant assez d’espace aux têtes de
rivet lors du montage de l’armature. Celle-ci est centrée par les vis qui maintiennent
le ressort de rappel sur l’organe coté sortie. Lors du montage de l’armature, veiller à
ce qu’elle puisse revenir librement à sa position de repos grâce au ressort de rappel
Conception et principe de fonctionnement
Le modèle de base des embrayages électromagnétiques avec palier est composé
d’un stator (1) comportant une bobine surmoulée et un câble (2), d’un moyeu coté
entrée (3), et d’une armature (4) sur laquelle est riveté le ressort de rappel (5). Grâce
à la présence du palier, il n’est pas nécessaire de centrer le stator avec le moyeu.
4. BOITE DE VITESSES
4.1. Introduction
Une boîte de vitesses est un élément mécanique proposant plusieurs rapports de
transmission entre un arbre moteur et un arbre de sortie.
Son cas d'utilisation le plus fréquent est la transmission du couple d'un moteur
thermique aux roues motrices d'un véhicule. Elle est aussi utilisée dans de multiples
autres contextes tel que les machine- outils, machines agricoles...
La boîte de vitesses est l’élément qui adapte le couple moteur disponible, souvent
constant ou peu négociable, au couple souvent très variable et nécessaire au
fonctionnement d'un dispositif mécanique : mise en mouvement, entretien du
mouvement, transformation de puissance. Pour un véhicule, il s'agit de la résistance
inertielle au démarrage ou celle à l'avancement variant suivant les conditions de
roulage (plates, montées, descentes, virages...).

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4.2. Nécessité d'une boîte de vitesses
Machines outils à moteur électrique
De nombreuses machines industrielles utilisent des moteurs électriques synchrones
dont la fréquence de rotation est liée à celle du courant du secteur. De ce fait la
fréquence de rotation utile n'est obtenue qu'à travers une transmission mécanique. Si
l'usage de la machine doit proposer plusieurs vitesses de fonctionnement, comme
sur un tour par exemple, alors la sélection ne peut se faire que grâce à une boîte de
vitesses.
C'est sans doute cette application, qui date de la révolution industrielle, qui a donné
cette dénomination au dispositif. Elle est liée aux premières machines industrielles
qui recevaient l'énergie motrice d'un arbre moteur commun, animé par un moulin à
eau ou une machine à vapeur tournant à vitesse constante. Des systèmes de
pignons, ou de poulies, permettaient le choix d'une vitesse de fonctionnement.
L'arbre moteur tournait à vitesse quasi constante tant que la puissance demandée
restait inférieure à celle disponible.
Classification des boîtes de vitesses [
Pour les véhicules à moteur thermique, on pourra distinguer les boîtes suivant trois
fonctions techniques indépendantes :
• la technologie des réducteurs : par engrenages classiques, train épicycloïdal,
courroie...
• Le système de commande : manuelle, semi-automatique, automatique,
séquentielle...
• La synchronisation : autorisant le changement de rapport en marche ou à
l'arrêt seulement.
• Enfin l'orientation qui n'a d'influence que sur la géométrie des liaisons avec
l'arbre moteur et le différentiel. L'architecture est différente suivant que le
moteur est implanté transversalement (axe de rotation du vilebrequin parallèle
à l'axe de rotation des roues) ou longitudinalement (axes orthogonaux) et, que
le couple est transmis aux roues avant, arrière, ou aux quatre roues.
À chaque combinaison correspond un modèle de boîte de vitesses différent.
4.3. Boîte manuelle à engrenages parallèles
Description
La boîte manuelle dite « à pignons toujours en prise » « à prise constante » est la
plus utilisée de nos jours; elle se distingue sur ce point des boîtes de machines outils
qui disposent d'engrenages désaccouplés.
Ce type de boîte est constitué généralement de deux arbres portant des pignons :
• L’arbre d’entrée (ou primaire) lié à l’arbre moteur via l'embrayage, porte les
pignons primaires fixes. Il y a autant de pignons que de rapports de boîte.
• L’arbre de sortie (ou secondaire) portant des pignons fous (engrenant
respectivement avec un pignon de l'arbre d'entrée), les systèmes de
crabotage et les synchroniseurs.
• Le troisième arbre n'intervient que pour la marche arrière. Il contient un pignon
pouvant coulisser et s'intercaler entre un pignon de l'arbre d'entrée et un autre
de l'arbre de sortie ; ainsi, on dispose d'un engrenage de plus entre les deux

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arbres (soit deux inversions de sens de rotation au lieu d'une), d'où la marche
inversée. C'est le seul cas où l'engrenage n'est pas toujours en prise.
• L'arbre de sortie est lié au couple conique du différentiel, intégré au carter de
la boîte (pour les véhicules à traction avant) ou reporté sur le pont arrière
(pour les véhicules à propulsion).
• Le changement de rapport se fait par manipulation de coulisseaux actionnant
crabots et synchroniseurs grâce aux fourchettes de commandes liées
temporairement au levier de vitesses.
Rapport de 1ère: la
sélection valide
l'engrenage disposant
du plus petit pignon
moteur.
Rapport de 2ème: la
même fourchette
valide le rapport
suivant
Rapport de 4ème:
une deuxième
fourchette commande
deux nouveaux
rapports.
Marche inversée:
un pignon est
intercalé.
Fonctionnement
Sélection d'un rapport
Le principe de ce type de boîte repose sur le choix de plusieurs couples de pignons
(appelés engrenages) offrant des rapports de transmission différents. Chaque
engrenage est constitué d’un pignon d'entrée qui est fixe en translation et en rotation
sur l’arbre primaire, et d’un autre pignon de sortie en liaison pivot avec l’arbre
secondaire. Un rapport est enclenché lorsqu'un des pignons de sortie devient
solidaire de l'arbre secondaire. Pendant ce temps les autres pignons tournent
librement. On dit qu'ils sont fous.
Après débrayage, pour rendre un pignon fou solidaire de son arbre, il faut dans un
premier temps le synchroniser avec son arbre, c'est-à-dire annuler la vitesse de
rotation relative, puis le bloquer en rotation. La manœuvre est assurée par un
synchroniseur (synchro) et un crabot montés sur des cannelures, donc en liaison
glissière avec l’arbre, et commandés en translation par l’une des fourchettes.
L'accouplement entre le crabot et le pignon correspondant s'effectue au moyen de
dents, qui peuvent être frontales (créneaux) ou périphériques (cannelures). Les

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formes complémentaires des deux éléments assurent une transmission de la
puissance par obstacle. Ce sont ces dents-là qui grognent lorsqu'on manque la
manœuvre, et pas les dents d'engrenage.
Le maintien du rapport enclenché se fait à l’aide d’un système de verrouillage des
crabots sur l'arbre de sortie, mais aussi des coulisseaux de fourchette (entraînés par
le levier de vitesses) sur le carter de boîte.
Engrenages
Dans ce type de boîte, on adopte généralement des engrenages à denture
hélicoïdale. Ils sont plus silencieux car les dents en prise sont plus nombreuses
(rapport de conduite amélioré) ; elles subissent donc chacune moins de charge que
les pignons à dentures droites. Malheureusement, elles provoquent une poussée
axiale, ce qui impose l'utilisation de roulements adaptés et un renforcement des
paliers. La marche arrière est obtenue avec des pignons à denture droite, ce qui
explique le bruit si caractéristique. Ce même bruit est identifiable sur les voitures
anciennes. Ce choix est imposé par le principe même de la marche arrière puisqu'un
pignon est déplacé axialement pour relier les deux arbres (un engrenage
supplémentaire pour l'inversion).
EXEMPLE : Chaîne cinématique de la boite de vitesses classique de la broche
d’une fraiseuse
Dans la figure ci-dessous on présente l’ensemble de la boite a 6 vitesses pour la
broche d’une petite fraiseuse horizontale.
La partie A reçoit son mouvement de la poulie du moteur située dans la partie
inférieure de la colonne
Elle transmet le mouvement a un train baladeur a 3 roues dentées B monte sur
l’arbre cannelé I
Sur l’arbre intermédiaire II on trouve a droite, cale a demeure le train C dont les 3
roues dentées peuvent engrener avec celles du baladeur B.
A gauche, le train baladeur D peut coulisser sur une certains longueur, afin de
permettre a ses 2 roues dentées d’engrener avec celle du train E, celle-ci étant cale
a demeure sur la broche F.
La broche très largement représentée sur la figure, est montée sur des roulements et
est intérieurement creuse. Dans cet alésage est place le tirant G fileté aux deux
extrémités et qui tourne en même temps que la broche.
Ce tirant permet au moyen de l’écrou H de bloquer I’arbre porte fraise dans le cône
creux K appelé nez de la broche. Ce type de boite de vitesses est appelé boite mono
poulie. Elle ne comporte qu’une seule poulie le reste étant compose d’engrenages.
L’arbre II, par l’intermédiaire du couple A-C, peut avoir trois vitesses. Donc pour
chaque vitesse de l’arbre II on peut obtenir deux vitesses pour la broche
(2x3=6vitesses).

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Exemple : Schéma cinématique d’une boîte de vitesse.
Le schéma cinématique d’un organe ou d’une machine c’est une représentation
conventionnelle des transmissions et des éléments cinématiques d’une machine, qui
a pour but l’étude du fonctionnement d’outillage respectif.
Dans la figure ci-dessous est représenté le schéma cinématique d’une boîte de
vitesse avec baladeurs, où le mouvement de rotation de l’arbre I se transmet au
l’arbre II par la paire de roues dentées 3 – 6. En suite, l’arbre III est mis en
mouvement par le déplacement du baladeur 7 – 8 vers la droite qui entraîne ainsi la
roue 9 fixé solidaire à l’arbre principal III.
L’arbre principal III peut être entraîné avec six vitesses de rotation différentes, par
l’accouplement du baladeur 4 – 5 – 6 alternativement avec les roues 1, 2 et 3. A son
tour, chacun des trois fréquence de rotations de l’arbre II peuvent se transmettre au
l’arbre principal III par l’accouplement du baladeur 7 – 8 vers la gauche avec la roue
10 ou vers la droite avec la roue 9, obtenant finalement six fréquences de rotations
différentes.
Exemple : Schéma cinématique d’une boîte de vitesse.

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Les fréquences de rotation transmises au l’arbre III dépend du rapport de
transmission de chaque variante de transmission de mouvement, comme suite :
Exercice : Calculez la fréquence de rotation de l’arbre III, nIII 5
en sachant : fréquence
de rotation de l’arbre I, nI
= 1 000 tours/ min, z3
= 30, z6
= 60, z7
= 65, z9
= 30.
Solution : Fréquence de rotation de l’arbre III :
Z3 Z7 30 65
nIII 5
= nI
x ---------· x ------------- = 1 000 x ------- x ---------· = 1 080 tours/ min.
Z6 Z9 60 30
4.4. Boîte de vitesses robotisée
.
Ce sont des boîtes manuelles standards auxquelles on a greffé un système
automatisé, électrotechnique /qui pilote les sélecteurs et l'embrayage/ souvent
associé à l'hydraulique, qui soit se comportent :
• en mode automatique : comme une boîte automatique changeant les rapports
au moment le plus opportun ;
• soit en mode semi-automatique, assistant le conducteur en lui laissant le soin
de demander, (à l'aide de boutons, palettes, ou d'un levier), le passage des
rapports, mais qui n'agit que quand les conditions ad hoc sont réunies.

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4.5. Boîte séquentielle
Description
C'est une version dérivée de la boîte de vitesses manuelle, qui reprend le même
principe mécanique de pignons et de crabots, mais avec une configuration qui
implique que, le conducteur ne peut pas choisir un rapport au hasard, mais
uniquement le rapport immédiatement supérieur ou inférieur à celui en service, ce qui
constitue une séquence dans le passage des vitesses. C'est le cas des boîtes de
motocyclettes ainsi que de nombreuses automobiles de courses.
On parlera plutôt de « commande séquentielle », laquelle peut être associée à une
boîte mécanique (de moto), à une boîte mécanique robotisée, ou à une boîte
automatique. Ces deux dernières peuvent également être associées à une
commande automatique : la boite est alors mixte : l'automatique est désactivable.

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4.6. Boîte à crabots
Description
Fonctionnement
Une boîte manuelle, synchronisée, possède des pignons et bagues (« synchros »)
qui permettent d'accorder la vitesse de rotation de l'« arbre primaire » avec celle de
l'« arbre secondaire », avant d'engager les pignons. Il s'agit le plus souvent de
bagues coniques complémentaires qui vont se coincer avant l'engagement des
crabots définitifs.
Une boîte dite « à crabots » ne possède pas ces synchroniseurs, la vitesse passe
d'un coup et, parfois violemment, si les arbres n'ont pas des vitesses de rotation
proches. Le changement de rapport demande alors la pratique du double débrayage.
Ces boîtes ont souvent des engrenages à dentures droites qui supportent mieux les
à-coups, mais qui font nettement plus de bruit, par contre elles ont un meilleur
rendement, car la poussée latérale des pignons à denture hélicoïdale est absente.
4.7. Boîte de vitesses automatique
Description
La transmission automatique comporte un système capable de déterminer de façon
autonome le meilleur rapport de transmission. Cette transmission détermine seule le
bon rapport de transmission, grâce a des informations telles que : le couple et la
vitesse de rotation du moteur, l'enfoncement de la pédale de l'accélérateur, la vitesse
du véhicule, le mode de fonctionnement de la boite. le couple résistant du véhicule
(montée, descente) et d'autres fonctions plus complexes qui dépendent du niveau
technologique de la boite de vitesses automatique. À l'identique d'une boîte de
vitesses robotisée, c'est un système électro-hydraulique piloté par un calculateur
électronique qui gère les passages de vitesses. Par contre le transfert de puissance
est quasi continu dans une boîte de vitesses automatique, ce qui n'est pas le cas
pour les autres types de boîte.
Plusieurs approches pour la commande de la boite de vitesses sont aujourd'hui sur
le marché :

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• Le sélecteur de commande « PRNDL » se caractérise par le fait que chaque
position définit un mode de fonctionnement spécifique. On peut ainsi trouver
par exemple les positions suivantes :
o P : frein de parking (Park) : la transmission est bloquée par
l'enclenchement d'un verrou dans un élément tournant de l'étage de
sortie ;
o R : marche arrière (Reverse) ;
o N : point mort (Neutral) ;
o D : conduite normale avec la totalité des rapports (Drive) ;
o 3 et/ou 2 : conduite soit :
avec les seuls rapports de 1re
, 2e
ou 3e
, ce qui laisse le moteur
prendre des tours ;
avec le seul rapport de 2e
(même au démarrage) pour faciliter
les départs sur neige ou verglas ;
o 1 ou L : Conduite en 1re
ou (Lent), utilisée par exemple dans les fortes
descentes.
• Le point commun entre ces deux modes de fonctionnement est qu'il existe un
lien mécanique entre le levier et la boite de vitesses. Plusieurs constructeurs
offrent maintenant un système se rapprochant du système « steptronic » mais
utilisant une commande électrique pour toutes les manœuvres. Le choix du
mode se fait en fonction de la position actuelle de la boite et du sens dans
lequel le conducteur bouge le levier. Par exemple, si le conducteur est en
position « Drive » et qu'il pousse d'un cran le sélecteur, la boite automatique
commandera la position « Neutre » ; Par contre si le conducteur pousse le
sélecteur de deux crans, la boite commandera la position « Reverse ». Pour
passer en position « Park » il faut généralement appuyer sur un bouton. Ce
type de commande est intéressante car le constructeur peut placer le levier où
il veut dans l'habitacle du véhicule mais demande également un niveau de
sécurisation plus élevé. En effet si l'électronique devait avoir un problème, le
conducteur peut ne plus avoir les moyens de se mettre dans une position sûre
(« Neutre »).
Fonctionnement

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5. REDUCTEUR
5.1. Définition
En mécanique, un réducteur est un système d'engrenages dont le rapport de
transmission est inférieur à 1, pour augmenter le couple moteur d'une rotation ou
pour réduire la vitesse.
o BUT
Un réducteur mécanique à pour but de modifier le rapport de vitesse ou/et le couple
entre l'axe d'entrée et l'axe de sortie d'un mécanisme.
5.2. Classification des réducteurs
o Réducteurs d’efforts physiques
le treuil qui réduit l’effort à produire pour monter ou mouvoir une
charge,
• le dérailleur de la bicyclette qui permet de réduire l’effort sur les pédales en
modifiant le braquet du système pédalier/pignon de roue arrière,
o Réducteurs de vitesses
• transmission de mouvement dans les mécanismes :
• boîte de vitesses automobile, moto, machine outil, etc..
• variateur de vitesse
• moto réducteur (moteur électrique + réducteur)
Orientation des axes
Axe moteur déporté par rapport à l’axe de sortie : c’est le cas des réducteurs à
engrenages des boîtes de vitesses traditionnelles,
• axe moteur dans l’axe de sortie : réducteur à engrenages planétaires, à
satellites droits, coniques, train épicycloïdal, employés dans les moteurs ou
turbopropulseur d’avion.
• axe moteur perpendiculaire à l’axe de sortie : réducteurs et moto réducteurs
par couple conique, roue et vis sans fin pour les installations industrielles, pont
différentiel d’automobile, etc,
• axe moteur parallèle à l’axe de sortie : transmissions classiques telles que la
transmission par poulies et courroie, par chaîne et pignons et par engrenages
de tous types.
o Moto- réducteur
Le moto réducteur est un ensemble constitué par un réducteur déjà équipé d’un
moteur électrique et prêt à être monté tel quel sur les installations. En fonction du
besoin, on trouve dans le commerce tous types de moto réducteurs, soit à axe
moteur déporté, soit à axe perpendiculaire par rapport à l’axe de sortie.
• sortie qui peut être à axe simple ou à double,
• sortie mâle ou sortie femelle.

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Utilisation
L’usage d’un réducteur est rendu nécessaire pour réduire la vitesse de rotation des
moteurs électriques qui est généralement de 1500 tr/mn. Ces moteurs peuvent être à
courant continu pour les micro réducteurs ou à courant alternatif pour les gros moto
réducteurs industriels. Leur utilisation touche tous les domaines de la vie courante :
• Micro réducteur : manutention des volets roulants, lève-vitre auto, essuie-
glace, modèles réduits, robotique, servomoteur, électroménager
• moto réducteur moyen : ouverture de portail, de barrière levante,
• gros moto réducteur : ascenseur, monte-charge, téléphérique, télésiège,
ascenseur à bateaux,
• propulsion des aéronefs : réducteur planétaire entre la turbine et l’hélice pour
un avion (turbopropulseur, réduction de 25.000 à 1.500/3.000 tr/mn) ou entre
la turbine et l’arbre des pales pour un hélicoptère (réduction de 25.000 à
200/400 tr.
5.3. Réducteur à étages
Les réducteurs à étages sont constitués de plusieurs trains d’engrenages (droit ou
hélicoïdaux) placés en cascade. Dans un réducteur, la roue du train de l’étage n est
solidaire du pignon de l’étage n+1.
Réducteur à étage
Soit le schéma cinématique du réducteur à étage suivant :

Guide de travaux
pratiques
L’arbre d’entrée est nécessairement constitué d’un pignon, il s’agit donc de l’arbre
rouge. Le premier étage possède un rapport de 5:1 et le second étage 6 :1. Le
réducteur présente donc un rapport de 30 :1. Pour 30 tours de l’arbre d’entrée,
l’arbre de sortie fait un tour.
De manière générale le rapport de réduction d’un réducteur à étage est donné par :
N2 (roue menée) Z1 x Z3 12 x 15 1
r(4/1) = −−−−−−−−−−−−−−−−−−− = −−−−−− −−− = −−−−−−− = −−−−−−−− = 0,033
N1(roue menante) Z2 x Z4 60 x 90 30
Pour diminuer les coûts de fabrication, les premiers étages (supportant des couples
moins importants) sont parfois proposés avec une pignonerie en plastique.
5.4. Réducteur planétaire ou épicycloïdal
A encombrement équivalent, les réducteurs planétaires peuvent supporter des
couples et des rapports de réductions plus élevés que les réducteurs à étage.
Le réducteur planétaire présente :
- Rendement élevé
- Rapports multiples disponibles
- Supports standard
- Installation rapide
- Rentable
- Travail à faible bruit disponible
Réducteurs planétaires
Il existe 4 types de réducteurs épicycloïdaux
5.4.1. Train épicycloïdal

Guide de travaux
pratiques
Schéma cinématique général
Pour fonctionner, au moins une des pièces (porte satellite, planétaire central ou
extérieur) doit être fixe avec le bâti.
5.4.2. Réducteurs trochoïdaux
Ce sont des réducteurs constitués d’une couronne et d’une roue dentée comportant
une dent de moins que la couronne. La roue tourne autour d’un palier excentré par
rapport à l’arbre d’entrée. A chaque tour de l’arbre d’entrée, la roue se décale d’une
dent par rapport à la couronne. Le rapport de réduction est donné par la formule :
Ns 1
----- = ------
Nc Zc
L’arbre d’entrée est l’arbre central, l’arbre de sortie est lié avec la roue dentée.

Guide de travaux
pratiques
Principe d’un réducteur trochoïdal

Guide de travaux
pratiques
MÉCANIQUE
GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES

Guide de travaux
pratiques
TP1 – Installation d’un accouplement rigide
1.1. Objectif visé
Le stagiaire devra être capable d’installer un accouplement rigide.
1.2. Durée du TP
Le travail pratique proposé est d'une durée de 3 heures.
1.3. Equipements et matière d'œuvre par équipe
a) Equipement :
- Moteur générateur équipé d’un accouplement rigide
- Un document technique,
- Un poste de travail,
- L’outillage nécessaire à l’intervention,
- Consignes d’hygiène et de sécurité,
b) Matière d’œuvre :
- Chiffons
1.4. Description du TP
Au cours de cet exercice, il faut procéder au démontage et remontage d’un
accouplement rigide et au remplacement des pièces usées et de celles dont le
changement est impératif.
1.5. Déroulement du TP
1. Déposer l‘accouplement conformément aux consignes constructeur.
2. Examiner cette accouplement afin d’identifier les défauts susceptibles de justifier
son échange.
3. Remonter le nouvel accouplement conformément aux consignes constructeur.
4. Faire essayer la machine.
5. Ranger et nettoyer votre poste de travail

Guide de travaux
pratiques
TP2 – Installation d’un accouplement semi élastique
2.1. Objectif visé
Le stagiaire doit être capable d’installer et ajuster un accouplement semi élastique.
2.2. Durée du TP
a) Equipement :
- Moteur générateur équipé d’un accouplement semi élastique
- Accouplement semi élastique
- Huile de mouvement
- Chiffon d’essuyage
Au cours de cet exercice, il faut procéder à l’installation d’un accouplement semi
élastique et au démontage, au remontage et à l’alignement des machines.
1. Faire d’abord la lecture complète des diverses étapes de ce TP.
2. Demander qu’on vous assigne un équipement muni d’un accouplement semi
élastique.
3. Examiner cette accouplement afin d’identifier les défauts susceptibles de justifier
son échange.
4. Remonter le nouvel accouplement conformément aux consignes du constructeur.
5. Faire essayer la machine.
6. Ranger et nettoyer votre poste de travail.

Guide de travaux
pratiques
TP3 – Etude d’un embrayage centrifuge
3.1. Objectif visé
Le stagiaire devra être capable d’identifier les pièces de l’embrayage, en décrypter le
fonctionnement.
3.2. Durée du TP
a) Equipement :
- Embrayage centrifuge,
- Consignes d’hygiène et de sécurité,
- Chiffons d’essuyage
- Graisse graphitée
Au cours de cet exercice, il faut procéder au démontage et remontage d’un
embrayage centrifuge et de remplacer les pièces usées et celles dont le changement
est impératif.
2. Demander qu’on vous assigne un équipement muni d’un embrayage centrifuge.
3. Procéder au démontage remontage de l’embrayage, sans détérioration ni perte
de pièces.
4. Utiliser de la documentation appropriée
5. Utiliser l’outillage approprié
6. Procéder au changement des pièces jugées défectueuses

Guide de travaux
pratiques
TP4 – Étude d’une boite de vitesse classique d’un tour parallèle
4.1. Objectif visé
Le stagiaire devra être capable d’identifier les pièces d’une boîte de vitesses, en
décrypter le fonctionnement et calculer tous les rapports.
4.2. Durée du TP
a) Equipement :
- Une boîte à vitesses
- Un document technique
- Un poste de travail
- L’outillage nécessaire à l’intervention
- Consignes d’hygiène et de sécurité
- Gazoil
Rechercher dans la documentation du constructeur la méthode préconisée pour le
démontage.
Démonter en suivant soigneusement la méthode du constructeur.
Remplacer les pièces usées et celles dont le changement est impératif.
Respecter les consignes d’hygiène et de sécurité.
2. Demander qu’on vous assigne un équipement muni d’une boite de vitesses
3. Procéder au démontage remontage de la boîte à vitesses, sans détérioration ni
perte de pièces
4. Utiliser de la documentation appropriée
6. Décrypter les différentes phases de fonctionnement.

Guide de travaux
pratiques
TP5 – Étude d’un réducteur de vitesse classique
5.1. Objectif visé
Le stagiaire devra être capable d’identifier les pièces d’un réducteur de vitesses, en
décrypter le fonctionnement et calculer le rapport global.
5.2. Durée du TP
a) Equipement :
- Un réducteur de vitesses
- Un document technique
- Un poste de travail
- L’outillage nécessaire à l’intervention
- Consignes d’hygiène et de sécurité
- Gazoil
Rechercher dans la documentation du constructeur la méthode préconisée pour le
démontage.
Démonter en suivant soigneusement la méthode du constructeur.
Remplacer les pièces usées et celles dont le changement est impératif.
Respecter les consignes d’hygiène et de sécurité.
2. Demander qu’on vous assigne un équipement muni d’un réducteur de vitesses
3. Procéder au démontage remontage de réducteur de vitesses, sans
détérioration ni perte de pièces
4. Utiliser la documentation appropriée
6. Décrypter les différentes phases de fonctionnement

Guide de travaux
pratiques
MÉCANIQUE
EVALUATION DE FIN DE MODULE

Guide de travaux
pratiques
O.F.P.P.T.
EFP
MODULE 24 : DISPOSITIFS DE TRANSMISSION D’ÉNERGIE
MÉCANIQUE
FICHE DE TRAVAIL
Stagiaire : _____________________________________ Code :
Formateur : ______________________________________________________
Durée : 2 heures
(Exemple)
1.
a) Nommer les éléments indiqués par des numéros.
b) De combien de vitesses la boîte de la figure ci-dessus dispose-t-elle ?
2.
a) Etablir le schéma cinématique d’une transmission par engrenage à
dentures droites représenté ci-dessous, on donne Z1 = 20 ; Z2 = 40 ;
Z3 = 18 ; Z4 = 36.
b) Déterminer le rapport de transmission r (4/1).
c) Calculer la vitesse de rotation du pignon 4 sachant que la vitesse
d’entrée est égale à 2400 tr/min.
1 2

Guide de travaux
pratiques
3. Quelle est la différence entre un accouplement rigide et un accouplement
élastique ?
4. Expliquer le rôle d’un limiteur de couple dans un système de transmission
mécanique.
5.
a) Calculer la raison et en déduire la vitesse de rotation du récepteur
sachant que le moteur tourne à 1500 tr/mn.
On donne :
Z1 = 18 ; Z2 = 20 ; Z3 = 40 ; Z4 = 18 ; Z5 = 72
b) La roue intermédiaire (2) a-t-elle une influence sur la valeur du rapport
de transmission? Jusitifier votre réponse.
c) Quel est le sens de rotation de la roue 5 par rapport à la roue 1 ?
6. Quelles sont les fonctions que doit accomplir un embrayage ?

Guide de travaux
pratiques
O.F.P.P.T.
E.F.P.
Filière : EM Examen de fin de module
Niveau : Qualification
FICHE D’EVALUATION
Stagiaire : …………………………………………………….
N° Description Barème Note
1 Question 1 4
2 Question 2 6
3 Question 3 2
4 Question 4 2
5 Question 5 2
6 Question 6 4
TOTAL 20
COMMISSION:
1.
2.

Guide de travaux
pratiques
LISTE DE REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Ouvrage Auteur Edition
Dispositifs de transmission
d’énergie mécanique
CEMEQ, 1996
Construction mécanique G. Lenormand Foucher

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