Réalisation d'une horloge table

1 - Définition et réalisation d'un premier engrenage
2 - Calcul des réductions / Réalisation de la CAO
3 - Découpe et montage de l'horloge
4 - Rédaction du code arduino
5 - Insertion finale dans une table basse vitrée

1 - Définition et réalisation d'un 1er engrange

Pour les notions de bases (module, nombre de dents etc) : https://fr.wikipedia.org/wiki/Engrenage
Pour des notations avancées (plutot assez clair): http://www.biancogianfranco.com/Agg%20Area%20UK/Gears/Formulas%20for%20gear%20calculation%20-%20internal%20gears.pdf

Mais concrètement comment faire un model CAO d'un dent d'engrenage:
Ajouter les variable suivantes à votre pièce:
le diametre de la roue - Diametre
l'angle de pression - alpha [15°; 35°]
le nombre de dents - nbre_dents
Module - module (module conseillé pour des dents en contre plaqué ep.5 - >3
Le coefficent de déport - coef_deport [-0,3 ; +0.7]

Explication sur certaines variables:
L'angle de pression est généralement de 20° (Europe/asie) ou 25° (USA). Un angle de pression faible signifie des dents plus élancées tandis un coef de pression élevé signifie des dents d'assez faible hauteur. Il faut éviter de dépasser les valeurs [15° ; 35°] pour des montages standards.


Le coefficient de déport est une variable qui sert à corriger des erreurs d'usinage ou de montage. Sans ce coefficient les dents s'engrenent parfaitement (sans jeu) ainsi il y aura interférences des dents si une dent n'est pas assez taillé (trop de matière) ou si les arbres de rotation des 2 engrenages sont trop près (Il existe d'autres méthodes pour corrigé ce problème d’interférence, la méthode du coefficient de déport est complexe, mais diminue les performances de façon minimale. Coef de déport nominal [-0.3 ; +0.7]
Cas d'une denture extérieure:
Les 2 engrenages doivent être “un peu éloignés les un des autres” on choisi donc des coefficients de déport négatif (les dents seront légèrement plus faibles en dimensions)“.
Cas d'une denture intérieure
La roue avec la denture intérieure doit être “un peu plus grande” → coef de déport positif.
La roue avec la denture extérieure doit être “un peu plus faible” → coef de déport négatif.
Exemple sur l'image ci dessous, si la dent avec contact interne n'est pas un peu plus taillé que la côte théorique et idem pour la dent avec contact externe…. ca va coincer au points de contact (illustré en bleu).


On ajoute à la pièce les relations suivantes:
MODULE=Diametre/nbre_dents
IF COEF_DEPORT < -.3
COEF_DEPORT = -.3 (limitation du coef de déport negatif)
ENDIF
IF COEF_DEPORT > .7
COEF_DEPORT = .7 (limitation du coef de deport positif)
ENDIF
INV_ALPHA = TAN(ALPHA)-PI*ALPHA/180 (creation de la fonction involute)
ALPHA_EXT =ACOS(NBRE_DENTS*COS(ALPHA)/(NBRE_DENTS+2+2*COEF_DEPORT)) (calcul de l'angle externe)
RAYON_BASE = MODULE*NBRE_DENTS*COS(ALPHA)/2 (calcul du point de départ de la courbe)
RAYON_CREUX= MODULE*((NBRE_DENTS/2)-1.25+COEF_DEPORT) (calcul du point de départ de la courbe corrigée du coef de déport)
DEMIANGLE_BASE=(90/PI)*((PI/NBRE_DENTS)+2*INV_ALPHA) (calcul du point final)
IF NBRE_DENTS < 41
RAYON_TANGENTE = RAYON_CREUX
ELSE
RAYON_TANGENTE = RAYON_BASE - 2
ENDIF

Maintenant le logiciel possède l'ensemble des variables pour créer la courbe de l'engrenage:
Ainsi on peut maintenant créer une courbe avec l'équation de la dent:
L'équation en coordonnées cylindriques s'écrit
r= rayon_base/cos(t*alpha_ext)
theta=(180/PI)*(tan(t*alpha_ext)-PI*(t*alpha_ext)/180)-demiangle_base
z=0
t - variant de [0; 1]

Vous obtenez ainsi la courbe d'une demi dent, en symétrisant la courbe par rapport au plan Y ou Z (suivant votre repère, on obtient un dent complète).
Il ne reste plus qu'à extruder le volume.
On effectue une répétition égale au nombre de dents: nbre_dents
On a maintenant notre engrenange

Note: Si vous avez du mal avec le coef de déport, et si vous souhaitez réaliser des engrenages en bois/découpe laser, vous pouvez réaliser vos dents avec un coef de déport de 0, puis grignoter les dents de 0,2mm à 0,3mmm, avec la taille de passage du faisceau vous obtiendrais des dents avec un peu de jeu, cela fonctionne bien.

2 - Calcul des réductions / Réalisation de la CAO


L'excel de calcul des trains de réduction est dispo sur demande (faut que je trouve comment l'inserer ici - idem pour la CAO)

3 - Découpe et montage de l'horloge

Matériel nécessaire:
-5 planches (800×600) de contre plaqué Ep 5mm - prendre de planches non ceintrés
-1 planche Ep 3mm (600×300)
-1 arduino
-1 composant real time - pour arduino
-1 moteur pas à pas type NEMA 17
-100 ecrous M6
-Des vis M6 en longeurs 150 - 100 - 60- 50 -40 -35 - 30 et 20

Fichier de découpe dispo sur dans les dossiers de la découpe laser sous le nom FCe.


Pour le montage, s'équiper de patience (beaucoup), vérifier que chaque engrenage tourne correctement pas à pas. Mettre du vernie à ongle sur les engrenages pour éviter qu'ils ne se desserrent (et ne pas le prendre comme moi vert, cela fait moche).





4 - Rédaction du code arduino

En cours

5 - Insertion finale dans une table basse vitrée

Pas encore commencé.