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 : Trotinette 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 1/7

2 FICHE EVALUATION TP Dynamique-2 Trotinnette 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 III IV V /3 /5 /4 /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 2/7

3 I. Mise en situation La trottinette est au départ issue d un jeu pour enfants. Avec la recherche de moyens de transport en ville plus efficace, la trottinette s est transformée en moyen de transport commode pour les citadins qui souhaitent se déplacer rapidement et sans contrainte. Au départ, faite en un seul bloc, la trottinette est devenue modulable (adaptable à la taille de chacun et pliable). Depuis quelques années, sont apparues sur le marché des trottinettes électriques permettant un déplacement sans aucun effort. Le développement de la motorisation et du stockage d énergie a permis d améliorer l autonomie de celle-ci. L objectif de l étude va être de déterminer les performances, nécessaires, du moteur au niveau du couple de démarrage pour gravir une pente à 14%. Pour cela vous allez devoir mettre en œuvre la démarche suivante : - Mesure du couple de démarrage pour une pente de 4.2%. - Détermination théorique du couple de démarrage pour une pente à 4.2% - 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 et de l accélération Procédure : Placer la trottinette sur la rampe d accès, pour handicapé, au bâtiment république du lycée. On suppose que la phase d accélération dure 1s. Faire fonctionner la trottinette avec une personne dessus départ arrêté. A l aide d une pince ampèremétrique et d un voltmètre relever le courant maximale de démarrage. A l aide d un chronomètre et d un décamètre déterminer la distance parcourue après 1s de parcourt. En déduire : Le couple moteur durant la phase d accélération, sachant que le cœfficient de couple est de 0.072Nm/A. L accélération de la trottinette en supposant quelle est constante. III. Analyse théorique du problème. Hypothèses : - On supposera le problème plan - On néglige l action mécanique de l air sur la trottinette + personne. - On suppose roulement sans glissement en A et B - On néglige la résistance à l avancement en A et B des roues - On suppose la masse totale (appliquée en G). y R1 (action du sol/train arrière) G A (action du sol/train avant) F (force nécessaire au déplacement) A B x P (poids total) α Page 3/7

4 III.1 Déterminer l accélération de la trotinnette. La loi de mouvement de la trotinnette pour monter la pente à gravir est définit cidessous : V(m/s) Remarque : Le temps de démarrage (phase accélération) est estimé à 2 s. La vitesse atteinte est la vitesse que vous avez mesurée en II. III.2 Détermination de l effort à fournir au chariot pour gravir la pente On se place pour une pente à 4.2%. On isole le système Trotinnette + personne - 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. On prendra : - comme accélération la valeur trouvée au II. - la masse du système = masse personne + 11Kg 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=140mm y III.4 Déterminer le couple moteur correspondant. A partir du schéma ci-dessous et des documents techniques : F= V= Moteur k=0.0286n m/a Poulie/courroie R=16/88 η=0.7 Roue / sol η=1 Page 4/7

5 - Déterminer le couple moteur correspondant - Comparer la valeur obtenue au couple moteur trouvé au I. III. Etude virtuelle. Vous disposez de la maquette représentant a trotinnette sous Inventor 11. A l aide de cette maquette vous allez simulez une pente à gravir de 4.2% afin de déterminer le couple à fournir. Démarche : - Lancez le fichier trottinette pente V2.iam Le système est réglé pour une pente à 4.2%. - Ouvrez le module de simulation dynamique. - 3 liaisons ont pour l instant été définies (en noir) : On donne ci-dessous le graphe de liaison du mécanisme : Trotinnette Contact disque courbe (pneu av) Contact disque/courbe (pneu ar) Spatiale SOL EN PENTE - Prise en compte de la masse additionnelle du sac - Modifier les propriétés de la classe d équivalence (CE) Ass trotinette en ajoutant les Nkg de la charge correspondante de l individu aux 11 kg de la masse de la trotinnette. - 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) en prenant une l accélération constante déterminée au III. Vous réaliserez une simulation de 2s. 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. - 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. Page 5/7

6 IV. 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 de la trottinette. - Quel doit être le couple moteur la pente à 14%. - Sachant que le moteur alimenté en 24 V ne peut pas fournir un couple au démarrage supérieur à 2 N.m, déterminer le nouveau rapport de réduction du système poulie courroie vous permettant de gravir une pente de 14% - Dans ce cas la, quel autre performance de la trottinette sera modifiée. - Page 6/7

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