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N° d'ordre 95 ISAL 0028 Année 1995 THESE présentée DEVANT L'INSTITUT NATIONAL D

N° d'ordre 95 ISAL 0028 Année 1995 THESE présentée DEVANT L'INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON pour obtenir LE GRADE DE DOCTEUR SPECIALITE : MECANIQUE par Kamel MEHDI (Ingénieur en Mécanique diplômé de l'Ecole Nationale d'Ingénieurs de Sfax - Tunisie) SYSTEME INTEGRE DE CONCEPTION DES BOITES DE TRANSMISSION PAR ENGRENAGES Soutenue le 04 Mai 1995 devant la Commission d'Examen Jury MM. P. CHEDMAIL Président J. GUILLOT Rapporteur C. RIBREAU Rapporteur D. PLAY Examinateur G. HENRIOT Examinateur C. ISPAS Examinateur ECOLES DOCTORALES Janvier 1995 • Ecole Doctorale Matériaux de Lyon = INSA - ECL - UCBL - U. Chambery - ENS Responsable : Pr. P.F. GOBIN Formations doctorales : - Génie des matériaux (Pr. GUENIN) - Sciences des matériaux (Pr. HOAREAU) - Matériaux macromoléculaires et composites (Pr. CHABERT) _____________________________ • Ecole Doctorale des Sciences pour l'Ingénieur de Lyon : Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (MEGA) = ECL - INSA - UCBL Responsable : Pr. J. BATAILLE Formations doctorales : - Acoustique (Pr. COMTE-BELLOT) - Génie civil : Sols, Matériaux, Structures physique du bâtiment (Pr. LAREAL) - Mécanique (Pr. BATAILLE) - Thermique et Energétique (Pr. LAURENT) _____________________________ • Ecole Doctorale des Sciences pour l'Ingénieur de Lyon : Electronique, Electrotechnique, Automatique (EEA) = INSA - ECL - UCBL - U. Chambery - U. St Etienne Responsable : Pr. P. PINARD Formations doctorales : - Acoustique (Pr. COMTE-BELLOT) - Automatique industrielle (Pr. JUTARD) - Dispositifs de l'électronique intégrée (Pr. PINARD) - Génie biologique et médical (Pr. GAUTHERON) - Génie Electrique (Pr. AURIOL) - Signal, image, parole (Pr. LACOUME) 2 INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON DEPARTEMENT DES ETUDES DOCTORALES FORMATIONS DOCTORALES RESPONSABLE INSA ETABLISSEMENTS COHABILITES (Le premier cité est l'établissement pilote) ACOUSTIQUE Pr. G. GIMENEZ BAT. 502 ECL + INSA + LYON 1 ANALYSE ET MODELISATION DE SYSTEMES BIOLOGIQUES Pr. P. NARDON BAT. 406 LYON 1 + INSA + GRENOBLE 1 + ENGREF PARIS AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE Pr. A. JUTARD BAT. 303 INSA + LYON 1 + ECL + UNIV. CHAMBERY BIOCHIMIE Pr. M. LAGARDE BAT. 406 LYON 1 + INSA DISPOSITIF DE L'ELECTRONIQUE INTEGREE Pr. P. PINARD BAT. 502 INSA + ECL + LYON 1 + UNIV. ST ETIENNE GENIE BIOLOGIQUE ET MEDICAL Pr. R. GOUTTE BAT. 502 LYON 1 + INSA + GRENOBLE 1 + UNIV. ST ETIENNE + UNIV. CHAMBERY GENIE CIVIL : SOLS, MATERIAUX STRUCTURES, PHYSIQUE DU BATIMENT Pr. P. LAREAL BAT. 304 INSA + LYON 1 + ECL + ENTPE GENIE ELECTRIQUE Pr. J-P. CHANTE BAT. 401 ECL + INSA + LYON 1 GESTION ET TRAITEMENT DES DECHETS Pr. J. VERON BAT. 404 INSA INGENIERIE INFORMATIQUE Pr. P. PREVOT BAT. 502 INSA + ECL + UNIV. CHAMBERY + LYON 1 MATERIAUX MACROMOLECULAIRES ET COMPOSITES Pr. H. SAUTEREAU BAT. 403 LYON 1 + INSA + UNIV. ST ETIENNE + ECL MECANIQUE Pr. G. DALMAZ BAT. 113 ECL + INSA + LYON 1 METHODES DE CONCEPTION EN BATIMENT AMENAGEMENT ET TECHNIQUES URBAINES Pr. M. MIRAMOND BAT. 304 INSA + UNIV. CHAMBERY + ENTPE MICROSTRUCTURES ET COMPORTEMENT MECANIQUE ET MACROSCOPIQUE DES MATERIAUX : GENIE DES MATERIAUX Pr. G. GUENIN BAT. 502 INSA + ECL + LYON 1 + UNIV. CHAMBERY SCIENCE DES MATERIAUX ET DES SURFACES Pr. A. LAUGIER BAT. 502 LYON 1 + INSA + ECL + ENS SIGNAL, IMAGE, PAROLE Pr. G. GIMENEZ BAT. 502 INPG + INSA + INSTN GIF THERMIQUE ET ENERGETIQUE Pr. M. LALLEMAND BAT. 404 LYON 1 + INSA + ECL 3 INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE LYON Directeur : J. ROCHAT Professeurs : S. AUDISIO PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE J.C. BABOUX TRAIT. SIGNAL ULTRASON J. BAHUAUD MECANIQUE DES SOLIDES B. BALLAND PHYSIQUE DE LA MATIERE G. BAYADA EQUIPE MOD. MATH. CALC. SC. C. BERGER (Melle) CETHIL/EQ. PHYSIQUE INDUST. M. BETEMPS AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE C. BOISSON VIBRATIONS ACOUSTIQUES M. BOIVIN MECANIQUES DES SOLIDES H. BOTTA METHODE G. BOULAYE L.I.S.I. J. BRAU CETHIL/EQ. EQUIPEMENT DE L'HABITAT M. BRUNET MECANIQUE DES SOLIDES J.C. BUREAU THERMOCHIMIE MINERALE J.P. CHANTE COMPOSANTS DE PUISSANCE ET APPLICATIONS M. CHEVRETON CONT. NON DEST. RAY. ION. B. CHOCAT METHODES B. CLAUDEL CHIMIE PHYSIQUE APPLIQ. ET ENVIRONNEMENT L. CRONENBERGER CHIMIE BIOLOGIQUE M. DIOT THERMOCHIMIE MINERALE A. DOUTHEAU CHIMIE ORGANIQUE B. DUPERRAY CHIMIE BIOLOGIQUE H. EMPTOZ MOD. SYST. ET REC. DES FORMES C. ESNOUF GEMPPM* L. EYRAUD GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE G. FANTOZZI GEMPPM* J. FAUCHON C.A.S.M. J. FAVREL L.I.S.P.I. Y. FETIVEAU GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE L. FLAMAND MECANIQUE DES CONTACTS P. FLEISCHMANN GEMPPM* A. FLORY L.I.S.I. R. FOUGERES GEMPPM* L. FRECON D.E.L.I.A. R. GAUTHIER PHYSIQUE DE LA MATIERE M. GERY CETHIL/EQ. EQUIPEMENT DE L'HAB. G.GIMENEZ TRAITEMENT DU SIGNAL ET ULTRASONS P. GOBIN GEMPPM* M. GODET MECANIQUE DES CONTACTS P. GONNARD GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE R. GOUTTE TRAITEMENT DU SIGNAL ET ULTRASONS G. GRANGE GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE G. GUENIN GEMPPM* G. GUILLOT PHYSIQUE DE LA MATIERE A. GUINET L.I.S.P.I. C. GUITTARD D.E.L.I.A. J.L. GUYADER VIBRATIONS-ACOUSTIQUE J. JOUBERT GENIE MECANIQUE J.F. JULLIEN BETONS ET STRUCTURES A. JUTARD AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE R. KASTNER GEOTECHNIQUE H. KLEIMANN GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE J. KOULOUMDJIAN L.I.S.I. M. LAGARDE CHIMIE BIOLOGIQUE M. LALANNE MECANIQUE DES STRUCTURES 4 A. LALLEMAND CETHIL/EQ. ENERGETIQUE ET AUTOMATIQUE A. LALLEMAND (Mme) CETHIL/EQ. ENERGETIQUE ET AUTOMATIQUE P. LAREAL GEOTECHNIQUE A. LAUGIER PHYSIQUE DE LA MATIERE CH. LAUGIER PHYSIOLOGIE ET PHARMACODYNAMIE P. LEJEUNE G.M.M.O. C. LESUEUR VIBRATIONS-ACOUSTIQUE Y. MARTINEZ L.I.S.P.I. C. MARTY C.A.S.M. H. MAZILLE PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE J. MERLIN GEMPPM* M. MIRAMOND METHODES N. MONGEREAU GEOTECHNIQUE R. MOREL MECANIQUE DES FLUIDES P. NARDON BIOLOGIE APPLIQUEE A. NAVARRO CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUEE ET ENVIRON. M. OTTERBEIN CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUEE ET ENVIRON. J.P. PASCAULT MATERIAUX MACROMOLECULAIRES J. PERA MATERIAUX MINERAUX G. PERACHON THERMOCHIMIE MINERALE M. PERDRIX TRAITEMENT DU SIGNAL ET ULTRASONS J. PEREZ GEMPPM* P. PINARD PHYSIQUE DE LA MATIERE D. PLAY C.A.S.M. P. PREVOT L.I.S.P.I. R. REYNAUD CETHIL/EQ. ENERGETIQUE ET AUTOMATIQUE J.M. REYNOUARD BETONS ET STRUCTURES M. RICHARD CETHIL/EQ. ENERGETIQUE ET AUTOMATIQUE E. RIEUTORD MECANIQUE DES FLUIDES ET THERMIQUE J. ROBERT-BAUDOUY (Mme) G.M.M.O. J. ROBIN PHYSICOCHIMIE INDUSTRIELLE D. ROUBY GEMPPM* J.F. SACADURA CETHIL/EQ. THERMIQUE H. SAUTEREAU MATERIAUX MACROMOLECULAIRES S. SCAVARDA AUTOMATIQUE INDUSTRIELLE F. STOEBER G.M.M.O. M. TROCCAZ GENIE ELECTRIQUE ET FERROELECTRICITE J. TUSET MATERIAUX MINERAUX R. UNTERREINER TRAITEMENT DU SIGNAL ET ULTRASONS P. VERMANDE CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUE ET ENVIRON. J. VERON CHIMIE PHYSIQUE APPLIQUE ET ENVIRON. A. VINCENT GEMPPM* P. VUILLERMOZ PHYSIQUE DE LA MATIERE Directeurs de recherche C.N.R.S. : P. CLAUDY THERMOCHIMIE MINERALE M. MURAT GEMPPM* A. NOUAILHAT PHYSIQUE DE LA MATIERE M.A. MANDRAND (Mme) GENETIQUE MOLECUL. DES MICROORGANISMES Directeurs de recherche I.N.R.A. : G. BONNOT BIOLOGIE S. GRENIER BIOLOGIE Y. MENEZO BIOLOGIE Directeur de recherche I.N.S.E.R.M. : A-F. FRIGENT (Mme) CHIMIE BIOLOGIQUE N. SARDA (Mme) CHIMIE BIOLOGIQUE * GROUPE D'ETUDE METALLURGIE PHYSIQUE ET PHYSIQUE DES MATERIAUX 5 6 AVANT PROPOS Cette étude a été réalisée au sein du laboratoire Conception et Analyse des Systèmes Mécaniques de l'Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, sous la direction de Monsieur le Professeur Daniel PLAY. Je lui témoigne ici, ma profonde gratitude pour m'avoir accordé sa confiance, pour m'avoir permis d'entreprendre cette recherche dans son laboratoire, pour l'attention qu'il a manifestée à cet égard et pour son soutien moral et financier durant toute la période du travail. Mes remerciements s'adressent à Monsieur Jean GUILLOT, Professeur d'université INSA de TOULOUSE et Monsieur Christian RIBREAU, Professeur de l'Institut Universitaire de Technologie de Cachan, pour l'intérêt qu'ils ont manifesté à ce travail en acceptant de rapporter la thèse. Je tiens à remercier Monsieur le Professeur Patrick CHEDMAIL, de l'Ecole Centrale de Nantes, d'avoir accepté d'examiner la thèse et de présider le jury de la soutenance. Je remercie tout particulièrement Monsieur Georges HENRIOT, de renommée internationale, du grand honneur qu'il m'a fait en acceptant de juger ce travail. Je suis très honoré que Monsieur le Professeur Constantin ISPAS, de l'université polytechnique de BUCAREST, ait bien voulu accepter de participer au jury de cette thèse. Enfin, mes remerciements s'adressent aussi à la chaleureuse équipe des membres du laboratoire CASM, chercheurs, secrétaires et techniciens, qui m'a permis de réaliser ce travail dans les meilleures conditions. 7 TABLE DES MATIERES AVANT PROPOS .............................................................................................................7 TABLE DES MATIERES ................................................................................................8 INTRODUCTION GENERALE......................................................................................16 CHAPITRE I : LA CONCEPTION EN INGENIERIE MECANIQUE......................19 I. Introduction..........................................................................................................19 II. Analyse du processus de conception en ingénierie mécanique.......................20 II.1. Qu'est ce qu'un processus de conception mécanique ?.............................20 II.2. Caractéristiques d'un processus de conception.........................................20 II.2.1. L'approche itérative ........................................................................20 II.2.2. L'approche descendante "top-down" et ascendante "bottom-up"...22 II.2.3. Décomposition par niveaux............................................................23 II.2.4. L'approche axiomatique..................................................................25 II.2.5 Caractéristiques et difficultés des outils actuels de conception ......26 III. Les systèmes intégrés en ingénierie mécanique..............................................28 III.1. Description des systèmes intégrés...........................................................28 III.1.1 Caractéristiques d'un système intégré de conception.....................28 III.2. Modélisation des données et représentation des connaissances dans un système intégré de conception...................................................33 III.2.1. Modélisation des données géométriques.......................................33 III.2.1.1. Les entités fonctionnelles....................................................33 A. Définition des entités fonctionnelles ........................................34 B. Classification des entités...........................................................36 C. Méthodologie de création des entités .......................................38 III.2.1.2. La modélisation volumique.................................................41 A. Modélisation par la représentation C.S.G.................................41 B. Modélisation par la représentation des frontières (B-rep)........41 C. Modélisation par extrusion ou balayage de surface..................42 III.2.2. Modélisation et représentation des composants standards : 8 Le projet européen CAD/LIB........................................................44 III.2.2.1. Définition d'un composant standard...............................45 III.2.2.2. Représentation d'un composant standard .......................46 uploads/Sante/ these-thesis.pdf