Les engrenages sont des composants essentiels dans une large gamme de machines, responsables de la transmission de la puissance et du mouvement entre les arbres rotatifs. Alors que les engrenages externes, dont les dents sur la surface extérieure s'engrènent avec d'autres engrenages, sont le type le plus courant, les engrenages internes offrent des avantages distincts grâce à leurs dents taillées dans la surface intérieure.
Ce guide complet explore les principales différences entre les engrenages internes et externes dans de multiples dimensions. Les sujets abordés comprennent l'emplacement et le profil des dents, le sens de rotation, les applications typiques, les exigences d'espace, les processus de fabrication, les considérations de coût et les caractéristiques de couple et de performance.
Qu'est-ce qu'un engrenage externe
Un engrenage externe, également appelé engrenage droit, est un type d'engrenage cylindrique dont les dents sont situées sur la circonférence extérieure du corps de l'engrenage. Les dents des engrenages externes font saillie radialement vers l'extérieur et s'engrènent avec les dents d'un autre engrenage externe d'une paire d'engrenages. Lorsque deux engrenages externes sont en prise, ils tournent dans des directions opposées.
Les engrenages externes sont le type d'engrenage le plus courant utilisé dans les systèmes de transmission de puissance mécanique. Ils transfèrent efficacement le mouvement de rotation et la puissance entre des arbres parallèles. Le profil de denture à développante utilisé dans les engrenages externes modernes permet un transfert de mouvement fluide et à vitesse constante et une réduction des contraintes sur les dents de l'engrenage.
Qu'est-ce qu'un engrenage interne
An engrenage interne, également appelé engrenage annulaire Une couronne dentée, ou couronne dentée, est dotée de dents taillées dans la surface intérieure d'un cylindre ou d'un disque. Les dents d'une couronne dentée interne sont orientées radialement vers l'intérieur, en direction du centre du corps de la couronne. Les couronnes dentées internes s'engrènent avec les couronnes dentées externes et, lorsqu'elles sont engrenées, les deux couronnes tournent dans le même sens.
Les engrenages internes offrent des avantages uniques dans certaines applications. Ils permettent des conceptions plus compactes que les engrenages externes, car l'engrenage externe peut être imbriqué dans l'engrenage interne. Cette configuration est souvent utilisée dans engrenage planétaire systèmes. La capacité de charge des engrenages internes est généralement supérieure à celle des engrenages externes de taille similaire en raison de la plus grande surface de contact entre les dents engrenées.
Différences entre les engrenages internes et externes
Localisation des dents (externe ou interne)
La principale différence entre les engrenages externes et internes réside dans l'emplacement de leurs dents. Les engrenages externes ont des dents sur la périphérie extérieure du corps de l'engrenage, tandis que les engrenages internes ont des dents sur la surface intérieure.
Profil de la dent (convexe ou concave)
Les engrenages externes présentent des profils de dents convexes, c'est-à-dire que leurs surfaces sont courbées vers l'extérieur. En revanche, les engrenages internes présentent des profils de dents concaves, c'est-à-dire que leurs surfaces sont courbées vers l'intérieur. Les dents convexes d'un engrenage externe maille d'engrenage avec les dents concaves d'un engrenage interne, permettant une transmission de puissance efficace entre les deux.
Sens de rotation (opposé ou identique)
Lorsqu'un engrenage externe s'engrène avec un autre engrenage externe, ils tournent en sens opposé. En revanche, lorsqu'un engrenage externe s'engrène avec un engrenage interne, les deux engrenages tournent dans le même sens.
Applications typiques
Les engrenages externes sont largement utilisés dans diverses machines et systèmes mécaniques, y compris les transmissions automobiles, réducteurs industrielleset outils électriques. Ils conviennent aux applications nécessitant une réduction de vitesse, une multiplication du couple ou un changement de sens de rotation entre arbres parallèles.
Les engrenages internes sont utilisés dans les espaces restreints où une conception compacte est nécessaire. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes d'engrenages planétaires, comme les transmissions automatiques des véhicules, où plusieurs engrenages sont disposés autour d'un planétaire central. Ils sont également utilisés dans les mécanismes de levage, les moteurs d'avion et les systèmes de propulsion marine.
Espace requis
L'un des principaux avantages des engrenages internes est leur potentiel d'économie d'espace. Lorsqu'un engrenage externe s'engrène avec un engrenage interne, une partie du diamètre de l'engrenage externe peut être imbriquée à l'intérieur de l'engrenage interne. Cette disposition permet d'obtenir un système d'engrenages plus compact que l'utilisation de deux engrenages externes de taille et de nombre de dents équivalents.
Fabrication et coût
Les engrenages extérieurs sont généralement plus faciles et moins coûteux à fabriquer que les engrenages intérieurs. Les procédés d'usinage permettant de tailler des dents sur la surface extérieure d'un engrenage extérieur, comme le taillage ou le façonnage, sont bien établis et largement disponibles.
Les engrenages internes, en revanche, nécessitent un outillage et des techniques d'usinage spécialisés pour tailler les dents sur la surface intérieure. Le processus de fabrication des engrenages internes est plus complexe et implique souvent le brochage ou l'usinage par électroérosion à fil (EDM). Par conséquent, les engrenages internes ont tendance à être plus coûteux à produire que les engrenages externes.
Couple et performances
Les engrenages internes ont une plus grande surface de contact entre les dents en prise par rapport aux engrenages externes de taille similaire. Cette surface de contact accrue permet aux engrenages internes de transmettre des couples plus élevés et de supporter des charges plus importantes. La capacité de charge des engrenages internes est généralement de 20 à 50 % supérieure à celle des engrenages externes équivalents.
Cependant, la vitesse de glissement entre les dents d'un engrenage interne et de son engrenage externe correspondant est plus élevée que celle entre deux engrenages externes. Cette vitesse de glissement accrue peut entraîner une friction et une usure plus importantes, en particulier à des vitesses de rotation élevées. Par conséquent, les engrenages internes sont généralement mieux adaptés aux applications à vitesses modérées à faibles et aux exigences de couple élevées.
