Vélo à assistance électrique Bion X Matra

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1 Activité 1 : La place du VAE dans la démarche de développement durable CI 1 : La gestion des ressources de la planète Les sources d'énergie perspectives Les énergies renouvelables Impact Carbone / couche d'ozone Conditions de développement durable - O1 - Caractériser des systèmes privilégiant un usage raisonné du point de vue développement durable -CO1.2. Justifier le choix d une solution selon des contraintes d ergonomie et d effets sur la santé de l homme et du vivant Le système VAE (Bion X ou MATRA) Tableur, traitement de texte, diaporama, navigateur A partir d un système et des ressources documentaires L élève identifie le besoin, l utilisation des vélos à assistance électrique notamment en milieu urbain. L élève à travers les exemples actuels imagine des solutions d avenir sur le développement de ce mode de transport, sa mise en partage sur une ressource énergétique propre. Identification des objectifs du développement durable présentés sur un diaporama. Identification de la place du VAE et de son besoin vis-à-vis des réponses écologique, économique et sociale qu il apporte. A travers les exemples actuels de mise à disposition collective de VAE (sites et articles), une réflexion est menée sur une solution de ce type qui de plus exploiterait une ressource électrique propre et accessible mais aussi facile à implanter

2 Activité 2 : Histoire du vélo et le sur mesure aujourd hui CI 4 : Compétitivité, créativité et écoconception Expression du besoin Démarche d'innovation et de créativité Propriété intellectuelle O3 - Identifier les éléments influents du développement d un système CO3.2. Évaluer la compétitivité d un système d un point de vue technique et économique Montage vidéo de présentation des solutions et de l histoire du vélo Le système VAE (Bion X ou MATRA) Tableur, traitement de texte, diaporama, navigateur, lecteur média A partir d un système et des ressources documentaires L élève identifie les différentes évolutions techniques du vélo et les classe en fonction de leur niveau d innovation. L élève à travers l étude d un cas particulier étudie et analyse le besoin d un vélo classique sur mesure et étudie les compromis fonction / coût / besoin ou réalisation. Identification des évolutions techniques du vélo sur la base d un diaporama. Classement des innovations A travers un cas particulier de méthode artisanale qui perdure, une étude sera faite des compromis fonction / coût / besoin ou réalisation.

3 Activité 3 : Les matériaux de fabrication des cadres de vélo CI 5 : Caractéristiques des matériaux et des structures Méthodes d'optimisation des choix Les indices de performances O3 - Identifier les éléments influents du développement d un système CO3.1. Décoder le cahier des charges fonctionnel d un système Montage vidéo de présentation des solutions de la conception et de la réalisation d un cadre de vélo Le système VAE (Bion X ou MATRA) Tableur, traitement de texte, diaporama, navigateur, lecteur média CES Edupack 2011 A partir d un système et des ressources documentaires L élève identifie les différentes solutions techniques de réalisation d un cadre de vélo et identifie, pour chaque solution, les propriétés des matériaux qui justifie les choix. L élève à travers l étude de trois solutions établi la relation produit / procédé / matériau. A partir d une documentation (montage vidéo et dossier ressource) Identifier et comparer des solutions matériaux différentes pour la réalisation d un cadre A travers la connaissance de trois solutions compléter un document et l exploitation d une base de donnée logicielle technique étudier les procédés mis en œuvre et leurs caractéristiques principales (principe, énergies, ).

4 CI 3 : Impact environnemental d un système CI 4 : Compétitivité, créativité et écoconception Activité 4 : Cycle de vie des cadres de vélo Localisation des ressources Impact du transport Bilan Carbone Recyclage des matériaux Impact sur l'environnement Le cycle de vie d'un produit O2 - Identifier les éléments permettant la limitation de l impact environnemental d un système et de ses constituants O3 - Identifier les éléments influents du développement d un système - CO3.1. Décoder le cahier des charges fonctionnel d un système CO3.2. Évaluer la compétitivité d un système d un point de vue technique et économique Montage vidéo de présentation des solutions de la conception et de la réalisation d un cadre de vélo Le système VAE (Bion X ou MATRA) Tableur, traitement de texte, diaporama, navigateur, lecteur média A partir d un système et des ressources documentaires L élève étudie les différentes étapes du cycle de vie d un cadre de vélo et identifie, pour chaque étape, les effets sur l environnement. L élève à travers l étude de trois solutions établi un comparatif d impact environnemental. A partir d une documentation, identifier et comparer le cycle de vie et l impact environnemental des solutions matériaux différentes pour la réalisation d un cadre A partir d une documentation (montage vidéo et dossier ressource) étudier une innovation matériau son apport technique et écologique ainsi que son adaptabilité à un autre modèle.

5 CI 5 : Caractéristiques des matériaux et des structures Activité 6 : La conception des cadres de vélo Réalisation et exploitation de croquis Réalisation et exploitation d'images numériques représentatives du réel selon différents points de vue O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l énergie et aux informations (acquisition, traitement, transmission) d un système Différents fichiers solidworks Traitement de texte, Solidworks 2011 / sustainability L élève réalise l assemblage numérique d un cadre VTT acier puis composite. Réalise à l aide du module sustainability un bilan carbone de production des deux ensembles La séquence pédagogique comporte 2 séances de 2 heures A partir d un ensemble de fichiers pièces, réaliser le montage d un cadre de VTT A partir d une documentation (tutoriel) exploiter un logiciel d éco-conception et comparer deux solutions

6 CI 6 : Solutions constructives des matériaux et des structures Activité 7 : Eco-conception d un disque de frein Réalisation et exploitation de croquis Réalisation et exploitation d'images numériques représentatives du réel selon différents points de vue O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure Solidworks 2011 / sustainability L élève réalise le dessin 3D d un disque de frein de VTT. Réalise à l aide du module sustainability un bilan carbone de la réalisation de la pièce A partir d un document coté, réaliser le volume d un disque de frein A partir d une documentation (tutoriel) exploiter un logiciel d éco-conception et réaliser une étude de l impact environnemental de la réalisation de la pièce et créer un rapport.

7 Activité 8 : Assemblage et étude d un étrier de frein CI 6 : Solutions constructives des matériaux et des structures Réalisation et exploitation d'images numériques représentatives du réel selon différents points de vue Schéma cinématique O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure Le système VAE Solidworks 2011/ Méca3D L élève réalise l assemblage d un frein de VTT. A partir de l assemblage d un mécanisme l élève analyse un schéma cinématique A partir d un ensemble de fichiers pièces, réaliser l assemblage d un frein de VTT A partir de l assemblage d un mécanisme l élève analyse un schéma cinématique et identifie chaque solution de liaison à travers les surfaces en contact les liaisons et graphes méca3d

8 CI 7 : Dimensionnement des structures et choix des matériaux Activité 9 : Interaction vélo / Home trainer Actions ponctuelles ou linéiques Couple, moment Caractéristiques des matériaux et des constructions en réponses aux différentes sollicitations O5 - Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance CO5.2. Identifier des variables internes et externes utiles à une modélisation, simuler et valider le comportement du modèle Le système VAE Maquette numérique vélo + home trainer Solidworks 2011/ Méca3D L élève utilise un modèle 3D de mécanisme. A partir de l assemblage d un mécanisme l élève analyse un comportement mécanique A partir d un ensemble de la maquette numérique d un Home trainer, Identifier l inertie et le couple d entrainement d un volant d inertie. Etudier le réglage d un système magnéto-mécanique. A partir de la simulation du fonctionnement étudier les effets du frottement entre deux pièces

9 Activité 11 : Energie et Vélo à Assistance Electrique CI 9 : Formes et caractéristiques de l énergie Réalisation et exploitation de croquis Lecture et interprétation de schémas et des diagrammes Formes et caractéristiques des énergies dans un système Transferts et pertes d'énergie Modulation et conversion d'énergie O3 - Identifier les éléments influents du développement d un système CO3.1. Décoder le cahier des charges fonctionnel d un système décrivant la norme appliquée au VAE, ainsi que la description du systéme présent et ses caractéristiques. Le système VAE Les divers diagrammes SysML traitant du sytéme Traitement de texte L élève utilise une analyse fonctionnelle du système. A partir d un ensemble de de données sur le système et son cahier des charges, Analyser le cahier des charges, et décoder la description SysML du VAE, Réaliser l approche fonctionnelle du système ainsi que la description des deux chaînes d énergie.

10 Activité 12 : Etude d une transmission mécanique CI 10 : Solutions constructives de la chaîne d énergie l énergie Modulation et conversion d'énergie Les convertisseurs d'énergie : Thermique/ mécanique, électrique/mécanique, chauffage, éclairage Les modulateurs d'énergie : mécanique, électrique, hydraulique O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.1. Identifier et caractériser les fonctions et les constituants d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives à l énergie d un système décrivant le systéme présent et ses caractéristiques. Le système VAE Traitement de texte, tableur L élève analyse étape par étape une transmission mécanique et quantifie l apport énergétique d une assistance électrique. A partir d un ensemble de données sur le système et son cahier des charges, Etudier par la réalisation d un fichier de calcul le fonctionnement cinématique d une transmission. Etudier par la réalisation d un fichier de calcul le fonctionnement énergétique d un mécanisme à travers d une transmission. Etudier par la réalisation d un fichier de calcul le fonctionnement énergétique d un mécanisme à travers d une transmission et l effet énergétique d une assistance électrique.

11 Activité 13 : Etude des composants d une chaîne d énergie CI 10 : Solutions constructives de la chaîne d énergie l énergie Formes et caractéristiques des énergies dans un système Transferts et pertes d'énergie Modulation et conversion d'énergie les systèmes de stockage de l'énergie Les convertisseurs d'énergie : électrique/mécanique O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.1. Identifier et caractériser les fonctions et les constituants d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives à l énergie d un système décrivant le systéme présent et ses caractéristiques. Un dossier ressource sur les batteries, un dossier ressources sur les moteurs roue Le système VAE Traitement de texte, navigateur L élève analyse et identifie les caractéristiques des composants de la chaîne d énergie. A partir d un ensemble de données sur le système et son cahier des charges, Identifier sur le système les différents composants de la chaîne d énergie Pour chaque composant décrire le principe de fonctionnement et relever les principales caractéristiques Faire un bilan des pertes possibles sur le système et identifier le rendement global et comparer deux solutions.

12 Activité 14 : Efficacité énergique du Vélo à Assistance Energétique CI 11 : Amélioration de l efficacité énergétique Formes et caractéristiques des énergies dans un système Transferts et pertes d'énergie Modulation et conversion d'énergie les systèmes de stockage de l'énergie Les convertisseurs d'énergie : électrique/mécanique O4 - Décoder l organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d un système CO4.1. Identifier et caractériser les fonctions et les constituants d un système CO4.2. Identifier et caractériser l agencement matériel et/ou logiciel d un système CO4.4. Identifier et caractériser des solutions techniques relatives à l énergie d un système décrivant le systéme présent et ses caractéristiques. Le système VAE Faisceau de raccordement au système avec interface bus CAN Instrumentation virtuelle établie Labview A partir d un système relié à un ensemble d acquisition dynamique L élève analyse et identifie les paramètres et les apports énergétiques chiffrés d une assistance électrique. A partir d un système relié à un ensemble d acquisition dynamique Identifier les paramètres de fonctionnement observables. Procéder à un relevé de valeurs grâce à un essai. Faire une analyse des relevés obtenus et conclure à travers un document de synthèse (relation et fonctionnement du signal de jauge d effort avec le niveau d assistance, continuité de l assistance sur un pédalage déséquilibré, réversibilité du système)