Construction Mécanique

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1 Construction Mécanique NOM: Prénom : Date: TP Dynamique-1 Chariot Golf SUJET : Etude cinématique plane 1. Références : Objectifs programme : - S 727 Principe fondamental de la dynamique Compétences attendues : C1 : Vérifier les performances d un mécanisme C2 : Mise en application du principe fondamental de la dynamique (solide en translation). C3 : Analyser des résultats fournis par un logiciel de simulation. 2. Nouvelles connaissances abordées : - Principe fondamentale de la dynamique (translation) - Logiciel calcul mécanique Inventor 3. Système support : Chariot de golf 4. Composition du dossier TP et documentation à consulter : - Dossier technique. - Dossier sujet. - Document ressource. 5. Conditions de réalisation : - Durée : 2h - Autonomie : Travail de groupe - Compte rendu : Individuel à rendre en fin de séance Page 1/6

2 FICHE EVALUATION TP Dynamique-1 Chariot Golf L élève doit remplir la rubrique 4 concernant l acquisition des compétences. 1/ Evaluation des travaux pratiques en cours de séance (15 points). Partie du TP Note attribuée Remarques II /3 III /5 IV /4 V /3 2/ Evaluation du compte rendu (5 points) Note attribuée Remarques /5 pts 3/ Note globale (/20) /20 4/ Bilan de l acquisition des compétences Vérifier que les compétences visées sur la première page sont acquises. C1 : Vérifier les performances d un mécanisme C2 : Mise en application du principe fondamental de la dynamique (solide en translation). C3 : Analyser des résultats fournis par un logiciel de simulation. Compétences C1 C2 C3 La compétence est parfaitement acquise Acquisition des compétences La compétence La compétence est seulement n'est que acquise sur ce partiellement TP acquise La compétence n'est pas acquise 5/- Remarques générales Page 2/6

3 I. Mise en situation Un terrain de golf est constitué d un parcours comprenant 9 à 18 trou. La distance totale parcourue oscille entre 7 et 10 km selon le parcours et la qualité du jeu du golfeur. La vitesse moyenne de déplacement du chariot est d environ 5km/h. Le parcours comporte des pentes plus ou moins abruptes, selon la saison le sol est plus ou moins humide. L ensemble des clubs nécessaires ainsi que le sac représentent une masse de 10Kg. On souhaite vérifier les performances du moteur embarqué dans les conditions d utilisation «extrèmes» pente à gravir de 14%. Pour cela vous allez devoir mettre en œuvre la démarche suivante : - Mesure du couple de démarrage à vide pour une pente de 6.25%. - Détermination théorique du couple de démarrage pour une pente de 14% - Simulation virtuelle pour une pente de 14%. II. Mesure du couple maximale de démarrage à vide Procédure : Placer le chariot sur la rampe en bois. Vous allez réaliser les mesures pour la vitesse mini environ 1km/h. Vérifier la position du potentiomètre de vitesse au mini roues arrières décollées du sol Charger le chariot de golf avec le sac rempli d une masse de 8kg (la masse du sac est elle de 2kg). Démarrer le chariot de golf sur la pente à vitesse mini. A l aide d une pince ampèremétrique et d un voltmètre déterminer le courant maximale de démarrage (Id). Déterminer la vitesse atteinte après la phase d accélération. Déterminer le couple moteur durant la phase d accélération, sachant que le cœfficient de couple est de Nm/A III. Analyse théorique du problème. Hypothèses : - On supposera le problème plan - On néglige l action mécanique de l air sur le chariot+sac - On suppose roulement sans glissement en A - On néglige la résistance à l avancement en A et B des roues - On suppose la masse totale (sac + chariot appliquée en G). - Masse du chariot seul 14kg y x G R1 (action du sol/train arrière) B F (force nécessaire au déplacement) A (action du sol/train avant) A α P (poids total) Page 3/6

4 III.1 Déterminer l accélération du chariot. La loi de mouvement du chariot de golf pour monter la pente à gravir est définit cidessous : V(m/s) Remarque : La plage de fonctionnement du chariot est de 1km/h<V>8km/h. Le temps de démarrage (phase accélération) est définit par le constructeur à 0.5s. III.2 Détermination de l effort à fournir au chariot pour gravir la pente On se place pour une pente à 6.25%. On isole le système chariot+sac. - Réaliser sous forme de torseurs dans le repère (x,y,z) le bilan des actions mécaniques - Appliquer au système isolé le principe fondamental de la dynamique en projection sur l axe X. En déduire l effort à fournir au chariot pour gravir la pente. III.3 Déterminer le couple sur la roue arrière A l aide de la figure ci-dessous, déterminer le couple sur la roue arrière correspondant à l effort à fournir pour gravir la pente. x t(s) x Roue arrière motrice D=250mm y III.4 Déterminer le couple moteur correspondant. A partir du schéma ci-dessous et des documents techniques : Moteur k=0.0286nm/a η=0.7 Réducteur R=1/25 η=0.7 Roue / sol η=1 F= V= Page 4/6

5 - Déterminer le couple moteur correspondant - Comparer la valeur obtenue au couple moteur trouvé au I. IV. Etude virtuelle. Vous disposez de la maquette représentant le chariot de golf sous Inventor 11. A l aide de cette maquette vous allez simulez une pente à gravir de 6.25% afin de déterminer le couple à fournir. Démarche : - Lancez le fichier Chariot monté.iam Le système est réglé pour une pente à Ouvrez le module de simulation dynamique. - 5 liaisons ont pour l instant été définies (en noir) : On donne ci-dessous le graphe de liaison du mécanisme : CE-CHASSIS.IAM Pivot CE-TRAIN ARRIERE.IAM Pivot Spatiale Roulement cylindre sur plan CE-TRAIN AVANT.IAM Coulissement cylindre sur plan SOL EN PENTE - Ajout des différentes liaisons du mécanisme : - Ajouter la liaison manquante (rouge) avec l outil convertir les contraintes: - Prise en compte de la masse additionnelle du sac - Modifier les propriétés de la classe d équivalence (CE) CHASSIS en ajoutant les 10kg de la charge additionnelle aux 14 kg de la masse du châssis. V - Prise en compte de la gravité. - Imposez une charge externe de type gravité. Prenez une arête verticale de la pente comme référence. - Imposez un mouvement : - Pilotez la liaison spatiale (ddl6) suivant le graphe ci-dessous. 1km/h Afin de bien guider le chariot dans son mouvement il est nécessaire de verrouiller certains degrés de libertés (ddl) de la liaison spatiale. Bloquez les ddl5, ddl3, ddl1. 0.5s 2s t(s) Page 5/6

6 - Lancer la simulation - Afficher la courbe représentant l évolution de la force d entraînement du chariot. - En déduire le couple moteur nécessaire pour la phase d accélération. - Comparer la valeur obtenue à celles obtenues au I et II. V. Synthèse Pour la suite de l étude on se servira du modèle numérique : - Modifier la pièce sol en pente.ipt, sous Inventor, afin de simuler une pente à 14%. - Lancer le calcul - A partir des résultats déterminer l effort puis le couple nécessaire pour la mise en mouvement du chariot. - Le moteur est-il capable de fournir le couple nécessaire pour gravir la pente à 14%. Que peut-on dire de cette valeur obtenue (analyse des hypothèses). Couple en Kg.cm Page 6/6