Geometry and mounting optimization of lightweight gearbox components

Optimisation de la géométrie et du montage de composants de boîtes de vitesses légères Cette thèse a pour but d'établir un cadre d'optimisation visant à améliorer la légèreté des composants d'engrenage et la dynamique de la boîte de vitesses sans compromettre leurs propriétés statiques. Notre approche comprend une méthodologie numérique complète, incluant l'évaluation de divers logiciels d'analyse de contact des engrenages. Cette analyse approfondie permet d'évaluer leur aptitude à simuler différents systèmes de transmission, y compris divers types d'engrenages, de géométries, de modèles de boîtes de vitesses, avec ou sans désalignement, et des engrenages standard ou légers. Ces analyses sont essentielles pour identifier les modèles numériques les plus adaptés à cette question complexe et évaluer l'impact des engrenages légers sur les erreurs de transmission. Pour évaluer plus précisément les effets des composants légers des engrenages, nous construisons une boîte de vitesses simplifiée à un étage. En utilisant des analyses de convergence, nous ajustons divers paramètres d'engrènement et de réduction modale pour obtenir un modèle prêt pour l'optimisation. La réduction de poids est réalisée en deux étapes : d'abord, les épaisseurs de l'âme et de la couronne de l'engrenage sont modifiées de manière aléatoire et soumises à une analyse de contact dentaire, en prenant en compte l'absence de non-linéarités géométriques. Notre étude explore également l'introduction de trous dans le corps de la roue, ce qui entraîne des variations dans l'excitation et nécessite une analyse de rotation complète tenant compte de l'excitation par les bandes latérales. La création d'engrenages perforées est facilitée par un générateur de corps d'engrenages aléatoires intégré à la CAO, suivi d'une analyse de sensibilité basée sur le principe de forêt aléatoire. Cette analyse évalue l'influence des paramètres de la distribution statistique du motif, principalement sur les vibrations dans le boîtier. En utilisant les enseignements de l'analyse de sensibilité et de la génération de motifs aléatoires, nous mettons en place un processus d'optimisation par essaimage de particules à deux niveaux. La première étape optimise les épaisseurs de la jante et de l'âme, tandis que la seconde étape se concentre sur l'optimisation des trous. Ce processus est optimisé en termes de paramètres d'optimisation, ainsi que d'analyses et de mesures pour assurer la rapidité et la fiabilité des résultats. En fonction des objectifs spécifiques, cette approche d'optimisation basée sur les données permet de réduire le poids des composants tout en améliorant les performances dynamiques de la boîte de vitesses.