Devoir e contrôle N 1 2010-2011 EPREUVE : TECHNOLOGIE VEHICULE ELECTRIQUE Niveau : 4 ème seconaire Section : science technique Durée :4 heure 1 - Présentation u véhicule : Le véhicule e la photo ci-contre est un quaricycle, à moteur électrique à eux places homologué aux nouvelles normes européennes Il est conçu et fabriqué par la société SECMA implantée à ANICHE, ans le Nor e la France Sa conuite est autorisée à partir e 14 ans Il est utilisé par es entreprises ou les particuliers ont la propriété s'éten sur une vaste superficie 2 - Principe e la propulsion électrique : Le principe e la voiture électrique est simple : au lieu 'un moteur à explosion, alimenté en carburant, et ont la puissance est transmise aux roues au moyen 'une boîte e vitesses, la voiture électrique est propulsée par un moteur à courant continu, alimenté par es batteries, ont la puissance et la vitesse sont régulées par un ispositif électronique e contrôle appelé variateur électrique La quantité énergie que l on peut stocker ans une batterie et la qualité e la recharge e celle-ci sont es éléments essentiels pour une bonne traction électrique Cepenant, l autonomie une traction électrique reste encore en retrait par rapport aux tractions thermiques Carrosserie Amortisseur Bas articulé + Moteur électrique Pignon Transmission par chaîne Plateau Roue Photo e l essieu tracteur qui se situe à l'arrière u véhicule Caractéristiques techniques : TYPE : - Quaricycle à moteur carrossé à eux places homologué aux normes européennes - Roues arrières motrices (10/90x 10) Rayon R = 26 mm - Roues avant irectrices (10/90 x 10) - Châssis tubulaire en acier traité anticorrosion CARACTÉRISTIQUES : - Longueur : 2,01 m - Largeur : 1,06 m - Hauteur : 1,47 m - Pois à vie : 241 kg (batteries comprises) - Vitesse : 45 km/h - Autonomie : 40 km en parcours urbain Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 1
Diamètre : EQUIPEMENT ELECTRIQUE : - Potentiomètre sur poignée accélérateur au guion, avec inverseur e marche - batteries sans entretien 12V 90A montées en série - Variateur e vitesse électronique CURTIS Tension nominale es batteries : U V = 6 V Courant maximal élivré : I V = 160 A - Chaîne e puissance : Potentiomètre Batteries Tension e consigne Energie électrique Variateur Puissance absorbée Pa Moteur Renement u moteur η = 0,88 m Puissance utile Pu Cm ω m Transmission par chaîne Renement e la transmission η = 0,90 t Puissance e sortie e la transmission Pt Roues Puissance fournie au véhicule Pv Renement es liaisons Roues / Véhicule η = 0,96 r Cr ω 2 /1 Véhicule 4 - Directive e la norme européenne : - Vitesse Maximale u véhicule V Max = 45 km/h - Puissance Nominale Maximale sur l arbre e sortie u moteur P N Max = 4 KW - Pois total roulant en charge P Max = 4000N - Masse totale roulante en charge M Max = 407 kg La partie qui nous intéresse est l'essieu tracteur qui se situe à l'arrière u véhicule 5 Extrait e l élément stanar : X l M5 M6 M8 Pas 0,8 1 1,25 k,5 4 5, k Longueur : l 6 8 10 12 16 20 25 0 5 40 45 50 55 60 65 70 12 12 12 4 14 14 14 14 5 16 16 16 16 16 16 6 18 18 18 18 18 18 18 8 22 22 22 22 22 22 22 22 10 26 26 26 26 26 26 26 12 0 0 0 0 0 0 14 4 4 4 4 4 16 8 8 8 8 20 46 46 X Vis non normalisée Vis entièrement filetée Vis entièrement filetée ou partiellement filetée sur une longueur X Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 2
z y x y Dessin ensemble u train arrière Echelle 1 :6 11 1 Moyeu 10 2 Roulement 21 1 Chaine e transmission (non représentée) 9 1 Arbre récepteur 20 2 Vis CHc M8-5 8 1 Calvatte parrallèle 19 4 Boulon H M8-5 7 1 Ronelle plate type L-9 18 1 Vis sans tete à six pans creux M8-20 6 1 Vis H M8-20 17 1 Clavette parallèle 5 1 Entretoise arbre moteur 16 2 Ronelle plate type S-16 4 1 Pignon 15 2 Ecrou H M16 1 Arbre moteur 14 2 Roue partiellement représentée 2 1 Moteur électrique 1 1 Entretoise pour arbre récepteur 1 1 Bras 12 1 Plateau Rep Nbre Désignation Rep Nbre Désignation Véhicule électrique http://tstwifeocom Page
Permettre la rotation es roues Nom : Prénom : Classe : 4 ST N : 1 - Analyse fonctionnelle : En se référant au essin ensemble u train arrière 1-1) Compléter le FAST suivant en iniquant le processeur e chacune es fonctions techniques : Processeurs Transformer l énergie électrique en énergie mécanique Transmettre le mouvement e l arbre u moteur (2) aux roues (14) Guier en rotation l arbre (9) Encastré la roue (14) sur l arbre (9) Encastrer le pignon (4) sur l arbre moteur () Encastrer le plateau (12+11) sur l arbre (9) Transmettre le mouvement au plateau (12) Régler la tension e pose e la chaine 2 - Etue es liaisons : Le schéma cinématique u groupe mécanique est onné sur la figure ci-essous 2-1) Compléter le graphe e liaison 1,75 Bras articulé (I) + moteur électrique Amortisseur (II) Carrosserie (0) Plateau (IIII) C A Plateau (IIII) Bras articulé (I) B E D Pignon (III) Transmission par chaîne Pignon (III) Amortisseur (II) Carrosserie (0) Roue 2-2) Compléter le tableau es mobilités en précisant l'orientation e la liaison ans le repère (0,X,Y,Z) 2,25 Liaison Nom e la liaison Direction ou normale Mobilités Tx Ty Tz Rx Ry Rz I/0 II/I Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 4
- Lecture u essin ensemble : -1) À l aie u essin ensemble, Compléter les repères e la figure ci-contre -2) Citer les opérations à entreprenre pour régler la tension e la chaîne - Dévisser - - -) Pour l assemblage 4/, remplir le tableau suivant 20 4 - Cotation fonctionnelle : 4-1) Tracer la chaîne e cotes relative à la conition JA (jeu entre (14) et (1)) JA Qualification MIP Arbre/roue entée MAP Arbre/roue entée Liaison encastrement émontable par obstacle JC 1 JB 15 16 14 10 19 10 11 12 1 4-2) La conition JA est elle minimale ou maximale? Justifier 4-) Justifier l existence e la conition JB (jeu entre (19) et (15)) 4-4) Tracer la chaîne e cotes relative à la conition JB Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 5
5 - Choix u réucteur : Dans cette première partie nous chercherons à éterminer les caractéristiques e la transmission par chaîne afin que le véhicule ne épasse pas la vitesse maximale imposée par la norme V Max = 45 kmh -1 Hypothèses : y (1) - On se ramène à un problème plan x - Le véhicule (1) a un mouvement e translation horizontale par rapport à la route (0) (2) G VG 1/0 - Les roues arrières (2) sont en contact avec le sol en A et en liaison pivot axe (B, z ) avec le véhicule R B ω 2 / 1 - Il y a roulement sans glissement e (2) par rapport à (0) en A - Rayon e la roue R = 26 mm A (0) Figure 1 - La vitesse nominale u moteur (2) Nm = 2000 tr/mn 5-1) Déterminer l expression littérale e la vitesse V A 2/1 5-2) Déterminer l expression littérale es vitesses V A 1/0 et V G 1/0 en fonction u rayon e la roue R et e la vitesse angulaire ω 2 / 1 5-) Calculer ω 2 / 1 pour que VG 1/0 V Max 5-4) Calculer le rapport e réuction maximum r max u réucteur pour que le moteur tourne à sa vitesse nominale sans que la vitesse maximale e 45 kmh -1 ne soit épassée Le réucteur est composé un pignon lié à l arbre moteur et un plateau entraînant les roues en rotation Le mouvement e rotation u pignon est transmis à un plateau par une chaîne Le pignon contient Z 4 = 12 ents et a un pas p = 9,525 mm précéemment 5-5) Calculer le nombre e ents minimum Z 12 min que oit avoir le plateau pour que tout fonctionne comme prévu 4 Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 6
6 - Conception : Afin e permettre le changement aisé u plateau (12) par l utilisateur, on veut remplacer la souure entre le moyeu et le isque par une liaison encastrement émontable par éléments filetés 6-1) Ientifier les surfaces fonctionnelles e mise en position axiale entre le isque et le moyeu en les coloriant en bleu sur le essin ci-contre Moyeu (11) Plateau (12) 6-2) Ientifier les surfaces fonctionnelles e mise en position raiale entre le isque et le moyeu en les coloriant en vert 6) Compléter le tableau suivant en iniquant pour chacune es surfaces e contact les mobilités enlevées Surfaces e mise en position Mobilités supprimées Mobilités restantes Appui plan e normale X 6-4) En se référant au ossier technique, représenter le moyeu et sa liaison encastrement avec le plateau à l aie e la vis H M 6 12 Vis enlevée Véhicule électrique http://tstwifeocom Page 7