Variation couple appliquée sur la transmission

Bonjour du poitou,

J'ai une question qui me taraude depuis un moment, j'y pense la nuit, au réveil, sous la douche, mais je ne suis pas vraiment satisfait...

J'ai un projet en cours de moteur 2 temps V2 avec des cylindres de YZ250 pour de la piste, la boite et l'embrayage sont dessinés, une ébauche des vilos et des pignons a été faite, scans des cylindres et châssis en cours pour l’encombrement, je me suis donc mis à estimer le couple moteur que cela me sortirait pour dimensionner la pignonnerie, j'ai donc tracé la courbe de couple en fonction de la position angulaire.

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Donc, supposons que le moteur tourne à vitesse moyenne constante (forte inertie), à 8500 trs/min à la puissance max, on a un pic de couple en sortie de vilo à environ 530N.m pour un couple moyen d'environ 80N.m .

J'ai ensuite calculé approximativement ce que pourrait supporter la dent de mon pignon (module de 2.5, largeur de la dent 17mm, rayon 42.5mm, j'obtiens environ 12650N en effort tangentiel pour ce couple. Et bien je suis pas loin d'atteindre une contrainte de 800MPa, avec un matériau style 42CD4T ben on est pas loin du Re qui est d'après mes recherches environ 900MPa.

Ça passe mais c'est juste, je me pose la question sur le fait que pour à peu près les mêmes caractéristiques physiques du pignon, d'origine un Ducati 1098 qui sort disons 160Cv avec les pics de couples qui vont bien deux fois moins souvent qu'un 2 temps, ça ne casse pas. Pourtant le Re a du être bien dépassé non ?

J'ai pensé à plusieurs choses qui éventuellement réduiraient ces pics :

- Amortisseur de couple qui est monté dans l'embrayage ?
- Amortisseur de couple qui est dans la jante arrière ?
- Embrayage patine légèrement pendant ces pics ?
- Élasticité de la transmission ?
- Le couple résistant que j'ai considéré constant ne l'est pas du tout ?
- Je me suis chié dans mes calculs ?

Si quelqu'un avait une idée, je suis tourmenté depuis un moment déjà ! Merci d'avance à ceux qui prendront le temps de répondre =) !

Max

T’as pas qu’une dent engagée au primaire et ensuite dans le train de boîte c’est pareil.

Déja le 42CD4 c'est pas le bon acier , pour des pignons de boites il te faut à minima du EN36 , ici on appelle ça du 14NiCr4 , avec les bons traitements bien sur .

après traitement ces aciers sont dans les 1200 Mpa / 60 Hrc , parfait pour ce que tu doit faire .

le couple à prendre en jeux est celui au couple maxi , cela dit 80Nm c'est peu mais cohérent pour un bi 2 temps de 500 cc , perso je partirais sur 100Nm .

les amortisseurs de couple c'est une autre question , dans le support de couronne sans aucun doute , dans l'embrayage c'est compliqué à mettre en oeuvre .


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Il n'y a pas une vieille formule de calcul rapide du module qui inclue un 2,3 quelque part? faut que je recherche.
Et puis un acier de type cémenté trempé ne serait pas plus adapté pour ce type de contrainte? dur en surface de bonne épaisseur et coeur plus soft.
Dan

HardMax a écrit:

supposons que le moteur tourne à vitesse moyenne constante (forte inertie), à 8500 trs/min à la puissance max, on a un pic de couple en sortie de vilo à environ 530N.m pour un couple moyen d'environ 80Nm

Now suppose that you shift down without using the clutch. What will that do to your gears?

fd-racing a écrit:

les amortisseurs de couple c'est une autre question, ........... , dans l'embrayage c'est compliqué à mettre en oeuvre  .
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que nenni, il y en a dans tous les l'unique embrayage a sec qui a équipé toutes les Ducati du SS de 1991 au 1098 (ensuite je ne sais pas, j'ai décroché)

ca se passe dans la noix:

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Tu a raison Woab , mais si j'ai bien compris , lui il fabrique toutes ses pièces , c'est pas la même histoire


l'idéal serait de prendre exemple sur un V2 500 cc 2 temps connu , c'est pas ce qui manque


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Frits Overmars a écrit:

HardMax a écrit:

supposons que le moteur tourne à vitesse moyenne constante (forte inertie), à 8500 trs/min à la puissance max, on a un pic de couple en sortie de vilo à environ 530N.m pour un couple moyen d'environ 80Nm

Now suppose that you shift down without using the clutch. What will that do to your gears?

Pain

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De mon souvenir, sur toute les moto(3...) que j'ai démonté, il y avait un amortisseur de couple sur l'embrayage(ressort monté tangentiellement).
Si ils servent à amortir la variation de couple dans un cycle moteur, je ne sais pas, mais ça contribue fortement à diminuer l'usure de la mécanique qui suit(pignon et roulement de boite en premier) ou leur dimensionnement à mon avis. Je dit ca par rapport à beaucoup d'élèment mécanique surtout en transmission de puissance où un coefficients en fonction du type de charge(constante, a-coup, périodique...) est/sont appliqué pour leur dimensionnement ou la calcul de durée de vie.
Sur un truc complêtement imaginer par tes soins, tu remarque tu de suite que tu doit prendre en compte le fait que tout n'est pas complêtement rigide dans la chaine cinématique. Tes première approche niveau calcul de dents ont l'air bonne mais c'est une approche statique qui pourrais passé si il n'était pas grave de surdimensionner. Dynamiquement, il te faudra plus qu'une feuille de papier je pense.
Si tu veux te passer de long calculs, regarde cette exemple de feuille de calcul(il en existe plein d'autres) chez les fournisseurs de transmissions mécanique.https://shop.hpceurope.com/docFichesTechniques/EngrenagesDroit_CalculDuCouple.pdf

Vivien57 a écrit:

De mon souvenir, sur toute les moto(3...) que j'ai démonté, il y avait un amortisseur de couple sur l'embrayage(ressort monté tangentiellement).

Pas sur les Ktm RC250GP  , tout du moins sur le moteur que j'ai , c'est un usine de 2014 , cela dit avec 3.0 kg de couple maxi , ya pas grand besoin non plus  


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Je disais 3 moto différentes que j'ai démonté, des moto de série homologué route. Tout ca pour préciser que 3 n'est certainement pas une généralité.
La question reste comment dimensionner au plus juste le module et la largeur? Comme l'évoque fd-racing, il faut déjà choisir la bonne matière/traitement(Re, dureté, fatigue, résilience, cout).
Si tu as la matière...ba c'est bien...faut calculer. mais dans quel cadre quels hypothèse etc je ne sais.
Fais des recherche dans la litterature(ou simplement google, tu tapes genre "engine gear dynamic dimensioning" et tu t'armes de patience.

Si je reprends ton post au début, y a quand même un truc ou deux qui me chagrinent.
Sans connaître ton niveau ni ton expérience, je me dis que dessiner un moteur côté moteur en 2 temps est relativement simple si on connaît déjà les cylindres et les boîtes à clapets et que l’on s’inspire de ce qui existe ou à été fait avec des V4.
Par contre la boîte... tu parles des pignons qui te semblent êtres un problème mais tu ne t’es pas encore attaqué au barillet et aux fourchettes or je pense que la, tu vas vite coincé!
Quand je vois le temps que Solex27 qui est une sommité dans le monde des carters et des boites de vitesse a passé pour modifier les boites de 500RG ou celles de CR500 sans parler de celle de son YZR500... je me dis que parler pignons est un peu une blague et si je regarde le temps que Francis Payart a passé pour dessiner ses moteurs de kart et moto, je pense que tu devrais reprendre le problème à la base et la base c’est de greffer une boîte complète existante dont on connaît parfaitement les cotes dans des carters que tu dessines alors que la... tout réinventer, ça me parait pour le moins ambitieux!
Je partirai soit d’une boîte de CR/KX 500 soit d’une boîte de RG500, soit d’une boîte de RGV/RS250 passke tout ça c’est fiable, éprouvé et parfaitement trouvable sur le bon coin.
Ce n’est que mon avis.

Logiciel de conception d'engrenage :
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Tutoriels :
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Vivien57 a écrit:

Je disais 3 moto différentes que j'ai démonté, des moto de série homologué route. Tout ca pour préciser que 3 n'est certainement pas une généralité.
La question reste comment dimensionner au plus juste le module et la largeur? Comme l'évoque fd-racing, il faut déjà choisir la bonne matière/traitement(Re, dureté, fatigue, résilience, cout).
Si tu as la matière...ba c'est bien...faut calculer. mais dans quel cadre quels hypothèse etc je ne sais.
Fais des recherche dans la litterature(ou simplement google, tu tapes genre "engine gear dynamic dimensioning" et tu t'armes de patience.

Oupss j'avais mal lu

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fullgazlolo a écrit:

T’as pas qu’une dent engagée au primaire et ensuite dans le train de boîte c’est pareil.

Hum au mieux tu as deux dents qui engrainent sur un couple qui se partagent l'effort total et au pire une seule dent qui se prend tout, à moins que j'ai loupé quelque chose ?

fd-racing

Citation :

Déja le 42CD4 c'est pas le bon acier , pour des pignons de boites il te faut à minima du EN36 , ici on appelle ça du 14NiCr4 , avec les bons traitements bien sur .

après traitement ces aciers sont dans les 1200 Mpa / 60 Hrc , parfait pour ce que tu doit faire .

le couple à prendre en jeux est celui au couple maxi , cela dit 80Nm c'est peu mais cohérent pour un bi 2 temps de 500 cc , perso je partirais sur 100Nm .

les amortisseurs de couple c'est une autre question , dans le support de couronne sans aucun doute , dans l'embrayage c'est compliqué à mettre en oeuvre .

Merci pour l'info sur l'acier je vais regarder ça, j'avais vu le 42CD4 sur des articles qui parlaient d'usinage pour des pièces d'engrenages pour l'auto, et les carac me paraissait pas si mal mais le tien à l'air top effectivement ! Pour le couple oui je partirai sur du 100N.m, là c'était pour l'exemple.

Frits Overmars a écrit:

Now suppose that you shift down without using the clutch. What will that do to your gears?

Hello, you're talking about the high inertia ? I supposed a steady angular velocity to ease the calculus, but i agree the gears won't appreciate the shift ! I noticed the inertia should be low enough to soften the engine torque and high enough to not destroy the gears. Did i miss something ? I remember you wrote the RS250 has a high inertia cranckshaft because of it's a 0° engine, is it for the same reason ?

fullgazlolo a écrit:

Si je reprends ton post au début, y a quand même un truc ou deux qui me chagrinent.
Sans connaître ton niveau ni ton expérience, je me dis que dessiner un moteur côté moteur en 2 temps est relativement simple si on connaît déjà les cylindres et les boîtes à clapets et que l’on s’inspire de ce qui existe ou à été fait avec des V4.
Par contre la boîte... tu parles des pignons qui te semblent êtres un problème mais tu ne t’es pas encore attaqué au barillet et aux fourchettes or je pense que la, tu vas vite coincé!
Quand je vois le temps que Solex27 qui est une sommité dans le monde des carters et des boites de vitesse a passé pour modifier les boites de 500RG ou celles de CR500 sans parler de celle de son YZR500... je me dis que parler pignons est un peu une blague et si je regarde le temps que Francis Payart a passé pour dessiner ses moteurs de kart et moto, je pense que tu devrais reprendre le problème à la base et la base c’est de greffer une boîte complète existante dont on connaît parfaitement les cotes dans des carters que tu dessines alors que la... tout réinventer, ça me parait pour le moins ambitieux!
Je partirai soit d’une boîte de CR/KX 500 soit d’une boîte de RG500, soit d’une boîte de RGV/RS250 passke tout ça c’est fiable, éprouvé et parfaitement trouvable sur le bon coin.
Ce n’est que mon avis.

Attention je n'ai pas l'intention de tout construire, je n'ai pas le temps ni les connaissances pour. Oh et puis l'argent certainement ! Je pars de pièces existantes que j'ai déjà et qui sont dessinées : boite complète de Ducati 1098, embrayage qui va avec, cylindre de 250YZ, admission complète etc. Il me reste à faire les vilebrequins, les pignons de couplages entre ces deux là, refaire la couronne de l'embrayage et du pignon vilo, les pots bien sûr, et les carters. J'ai aussi le chassis complet (RSV). Mon domaine est plutôt l’électronique et la programmation (le compteur maison est déjà fait ), je bosse pas mal avec des allumeurs et des injecteurs de prototypes de moteur, mais je dois avouer qu'à la mécanique m'attire pas mal aussi ! Je suis tout à fait d'accord avec toi, ça aurait été du suicide de tout faire.

Si je pose la question ici c'est en ayant au préalable fait des recherches, peut être pas assez cependant, et j'ai quelque formules pour dimensionner les modules et les largeurs. J'ai fait une simulation sous solidworks dans le pire des cas avec le 42CD4 à 100°C, je tombe à environ 620 Mpa en moyenne au pied de dent pour 12000N. C'est plutôt cohérent avec mon approche, mais la question est : y'a t'il vraiment 12000N appliquée en fonctionnement ou non ?

Merci à tous de vos réponses rapides, c'est agréable.

Cherche à récupérer un vieux rotax tandem... tu devrais pouvoir y récupérer pas mal de choses.

Un bout de la boite (ce n'est pas mon boulot mais mon collègue projecteur) :

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Une petite visite rapide sur des définitions d'engrenages droits: si l'on considère une seule dent en prise, à la flexion, t=4,8F/ml avec t=contrainte en daN/mm2; F= effort tangentiel en daN; m= module; l= largeur denture en mm.
On obtient: t= 4,8x1265/2,5x17=142,8 daN/mm2 complètement out, les contraintes pratiques recommandées pour les aciers au Ni Cr trempant à l'air sont de 35 à 40 daN/mm2 maxi. Même avec 2 dents en prise c'est chaud, faut-il considérer ce couple maxi de pointe à haut régime comme intégralement appliqué sur la denture???
Dan

Dan42 a écrit:

faut-il considérer ce couple maxi de pointe à haut régime comme intégralement appliqué sur la denture???
Dan

C'est la question de départ finalement!

j'ai fait une vérif de mes chiffres sur une autre formule de définition du module, c'est très proche, donc on est un peu à l'ouest avec cette hypothèse de C max de pointe, surtout si la pignonnerie en question est basée sur celle d'une Ducati 1098 qui a quand même du coffre.
je soupçonne sans certitude qu'une grande part de ce couple de pointe ( calculé avec quoi ? la pression de combustion?) est absorbée, lissée par l'inertie du vilo , pour être dans le coup il faudrait être motoriste d'expérience, concepteur moteur /transmission; çà change tout si l'on considère le couple max nominal de 8 daNm et l'on applique un facteur de surcharge de 2, voir 3 et en fonction des durées de vie prévues, c'est pas 50000h sur ces mécaniques.
Donner un coup d'oeuil sur une autre transmission costaude par exemple un 1000CBR, pour juger, ou une VTR , une Suzuki 1000 bi-cylindre....ou autre., puis commander les pièces in England chez Quaife avec la spec technique.
Dan

J'ai utilisé le logiciel Filangrene :

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J'obtiens 818MPa de contrainte au pied de la dent sur le logiciel, mon calcul approximatif me donne 816MPa.

Le soucis vient sûrement de la valeur de ce couple de pointe...

Dan42 a écrit:

j'ai fait une vérif de mes chiffres sur une autre formule de définition du module, c'est très proche, donc on est un peu à l'ouest avec cette hypothèse de C max de pointe, surtout si la pignonnerie en question est basée sur celle d'une Ducati 1098 qui a quand même du coffre.
je soupçonne sans certitude qu'une grande part de ce couple de pointe ( calculé avec quoi ? la pression de combustion?) est absorbée, lissée par l'inertie du vilo , pour être dans le coup il faudrait être motoriste d'expérience, concepteur moteur /transmission; çà change tout si l'on considère le couple max nominal

Je suis d'accord, c'est vrai qu'un 1098 avec ces gamelles de 104mm le pic doit être violent, après c'est un V2 à 90°, les combustions n'ont pas lieu au même moment que moi avec les deux en même temps mais quand même, je vais simuler ça tient si je choppe les caractéristiques. Oui avec une pression de combustion appliquée sur le piston, qui me donne une force et un couple sur la manivelle. A haut régime le pic s'amortit (en gros opposition de signe entre le couple d'inertie et la combustion), mais à bas régime et ouvert en grand c'est pas le cas du tout, pour avoir roulé en 996 ça cogne sévère sous les 4000, et ça se lisse ensuite.

HardMax a écrit:

les combustions n'ont pas lieu au même moment que moi avec les deux en même temps mais quand même...

Pour avoir les compressions en meme temps sur un V2 2 temps il faut qu'il soit a 180° et dans ce cas on appelle ça un boxer non ?

(Ca existe deja en plus...)

Charly a écrit:

HardMax a écrit:

les combustions n'ont pas lieu au même moment que moi avec les deux en même temps mais quand même...

Pour avoir les compressions en meme temps sur un V2 2 temps il faut qu'il soit a 180° et dans ce cas on appelle ça un boxer non ?

(Ca existe deja en plus...)

Ma config est deux vilos contrarotatifs, le vé à 90°, avec allumage au même instant, comme le RS250 ou le Bimota Vdue de ce que j'en sais.

Charly a écrit:

Pour avoir les compressions en meme temps sur un V2 2 temps il faut qu'il soit a 180° et dans ce cas on appelle ça un boxer non ?

Non.
Firstly, A boxer is not a V, unless you wish to see a V in two cylinders directly opposite each other.
Secondly, every self-respecting (i.e.: two-stroke) boxer fires simultaneously on both cylinders.
An engine with its two cylinders firing at 180° can never be a boxer.
Thirdly, it is possible to build a 90° V-twin that fires at 180° intervals. You just need to place the two big end pins in the desired position (and then worry about the balance factor).

An engine with two contrarotating crankhafts, like the Aprilia RSW /RSA racers, is not a V-twin if you ask me. I would rather call it a W-twin.
W-twins can have perfect primary balancing if both cylinders fire simultaneously, but this will mean a heavy load on all transmission parts.
Anyway, I think that calculating transmission stresses based on the combustion torque fluctuations is futile because gear shifting can generate unpredictable but much fiercer torque fluctuations.