Sommaire Chapitre 1 : Le sujet. Chapitre 2 : Analyse du sujet. Chapitre 3 : Etude de la suspension du VTT Waprs-DS-100. 3.1 B.A.M.E. 3.2 P.F.S. 3.3 Résolution graphique. Chapitre 4 : Etude de la suspension du VTT Xtc-DS-1 4.1 Introduction, travail demandé et analyse du sujet. 4.2 Isolement du bras 2 puis de l amortisseur 5. 4.3 Synthèse, isolement du bras 3 puis du basculeur 4. 4.4 Retour sur l isolement de l amortisseur 5 et du bras 2. 4.5 Comparaison des performances des deux VTT Chapitre 5 : Conclusion
Suspension de VTT Chapitre 1 Le sujet Le sujet comporte : Quatre documents décrivant l environnement, le travail demandé. Un document réponse sur lequel vous êtes invités à effectuer les calculs graphiques. Ce sujet est le support sur lequel je vais expliciter les méthodes et les principes.
Chapitre 2 Analyse du sujet Dans se chapitre vous allez saisir les justifications des études de statiques qui vous seront proposées. Vous devrez vous imprégner des données de la première étude, avant de pouvoir atteindre la chapitre suivant.
Dans la gamme des VTT à suspension intégrale ( amortissement avant et arrière ), la marque GIANT propose un modèle à cinématique classique, le WARP DS-100, avec amortisseur placé horizontalement et bras oscillant triangulé, en liaison pivot par rapport au cadre ( liaison située au niveau de l axe du pédalier) Ce système permet une bonne absorption des chocs tout en limitant le nombre de pièces et le nombre de liaisons. Néanmoins, cette architecture engendre des efforts importants au niveau de la liaison pivot entre le bras oscillant et le cadre et une perte de puissance lors du pédalage (une partie de l effort fourni par le cycliste est absorbée par l amortisseur). Mise en situation Cette première mise en situation doit vous permettre de commencer à repérer les éléments qui composent la suspension du VTT Giant (amortisseur, bras oscillant et cadre). Pour remédier à ce problème, le constructeur, en collaboration avec RENAULT Sport, a développé une nouvelle cinématique de suspension, plus élaborée, faisant intervenir plus de pièces ( modèle XtC DS-1 ) Il y a un basculeur, deux bras oscillants et... Ici je vous propose de déjà essayer de repérer les éléments qui composent la suspension (amortisseur, bras oscillants et cadre).
Le constructeur souhaiterait savoir dans quelle mesure l effort au niveau de l articulation du bras a pu être réduit avec la nouvelle cinématique de suspension. Sur son nouveau modèle, il aimerait aussi pouvoir réutiliser l amortisseur monté sur le modèle WARP DS-100. Pour cela, il lui faut connaître les efforts exercés sur l amortisseur, lors de l absorption d un choc, pour les deux configurations de suspension. Si ces efforts sont sensiblement les mêmes, l adaptation sera alors possible. Problème technique Voici le problème posé, il s agit de comparer les deux suspensions, d un point vue effort sur l amortisseur. Dans un premier temps, il s agit de déterminer, pour le modèle WARP DS-100, l effort exercé sur l amortisseur et dans la liaison pivot entre le bras oscillant et le cadre lors de l absorption d un choc. Une étude de statique graphique est conseillée. Hypothèses a) Les actions de pesanteur seront négligées b) Les liaisons seront supposées parfaites (sans jeu et sans frottement) c) Le système est considéré en équilibre (étude VTT à l arrêt, cadre fixe) d) La résolution s effectuera en 2D ( problème plan) Etude de modèle WARP DS-100 Ces informations sont importantes, car elles précisent les objectifs et définissent les hypothèses de l étude. Cela va vous permettre de prendre conscience de ce qui est négligé et du degré de précision des résultats que l on attend. On vous indique ici, la méthode de résolution conseillée... Résolution graphique.
Ces informations importantes sont fournies volontairement sous diverses formes, elles doivent être lues attentivement en observant en même temps la figure liée. Données a) L action mécanique exercée lors d un choc sera modélisée par une force verticale exercée par la roue arrière sur le bras oscillant. Cette force est appliquée au point A (au niveau de l axe de la roue), dirigée vers le haut, et d intensité 900 N. b) L A.M. exercée par 3 sur 2 (pivot en B) sera modélisée, en B, par le torseur : c) Coordonnées des points, en mm, dans le repère (R) En a) la forme est littérale, chaque mot possède son importance, cette description est du coup assez longue. On vous informe que c est une force, cette action mécanique ne fait que pousser...(elle ne tend pas à faire tourner autour de A). En b) la forme utilise le langage mathématique des torseurs, car celui-ci détient le mérite d être plus synthétique. Instantanément vous devez repérer qu en B, c est également une force, que celle-ci est portée par l axe x, mais dont le sens et l intensité sont inconnues. En c) vous trouvez une information qui ne concerne pas les actions mécaniques, elle précise la position exacte des points d applications des forces en jeu, ce qui a peu d intérêt puisque l on nous a conseillé d effectuer une résolution graphique. Mais d une façon cachée, on vous indique que le point C est important pour l étude qui va suivre.
La figure est une source importante d information. On peut y repérer les principaux «solides» de notre sujet...bien qu il soit écrit un peut petit, comme «le cadre 1 (fixe)», «le bras oscillant 2» et «l amortisseur 3». On peut y repérer les positions des principales liaisons du mécanisme comme les trois liaisons pivots en O, B et C. Remarquez comme chaque liaison est décrite avec minutie pour vous donner un maximum d informations en diminuant au maximum les risques de malentendus. Le nom de la liaison «Pivot», puis les solides «amortisseur 3» et «bras oscillant 2» concernées par la liaison «3/2», puis l indication du point de liaison «B» et enfin de l axe de rotation «y» qu autorise la liaison.
Travail demandé Le système isolé sera le bras oscillant 2. Q1. Appliquer le principe fondamental de la statique sur l isolement du bras oscillant 2 : - B.A.M.E. - Théorème de la résultante - Théorème du moment - Résolution du système Q2. Quelle est l intensité de la résultante de l A.M. exercée par le bras 2 sur l amortisseur 3? Q3. Quelle est l intensité de la résultante de l A.M. exercée par le bras 2 sur le cadre 1, au niveau de la pivot? Remarquez ici comme on vous facilite le travail, on vous indique le système à isoler, le principe à utiliser et même comment procéder, le bilan des actions mécaniques (B.A.M.E.) et les théorèmes qui découlent du P.F.S. Mais attention, on pourrait croire qu il faut d abord utiliser le Théorème de la Résultante Statique (T.R.S.) avant le théorème du Moment Statique (T.M.S.). La demande ne concerne que l intensité de la résultante de deux actions mécaniques. Vous verrez qu en appliquant le P.F.S. vous aurez tous les renseignements concernant ces deux actions. A retenir : Il est très important que vous fassiez le distinguo (je sais c est subtil) entre une force et une action mécanique. Ce sont deux entités qui peuvent souvent se ressembler, mais ce ne sont pas intrinsèquement les mêmes choses. Une action mécanique se décrit pas sa capacité à faire translater au point d application grâce à sa résultante (équivalente à une force) et à sa capacité à faire tourner autour du point d application grâce à son moment (différent d une force!)
Suspension de VTT Chapitre 3 Etude de la suspension du VTT Warps-DS-100 Cette première étude est très basique. Ici l on vérifie que les connaissances de bases sont connues. Elle comporte un seul isolement, avec des hypothèses et des données bien précisées sous diverses formes pour vérifier votre connaissance concernant la modélisation des actions mécaniques. Bien, rentrons dans le vif du sujet et observez comment vous devez procéder...
Suspension de VTT Chapitre 3.1 Warps-DS-100 Le B.A.M.E. Dans ce sous chapitre je vais m étendre avec opulence sur la notion de bilan des actions mécaniques (B.A.M.E.). Ce bilan est fondamental, c est ici que tout se joue dans une étude de statique. C est la pierre angulaire, pour moi c est ici que se trouve l âme de la statique...mais aussi de bien d autres secteurs de la mécanique.