ITEC Innovation

Technologique et Eco-

Conception

2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES

2.1 Conception d’un mécanisme :

Définition volumique d’une pièce

Fichier : TP Comparaison

solutions constructives F2000

thermique et électrique.doc

Niveau : 3

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COMPARAISON SOLUTIONS CONSTRUCTIVES VÉHICULE ÉLECTRIQUE / THERMIQUE

Objectif :

Comparer les performances entre le véhicule électrique et le véhicule

thermique

Support d’activité :

- Véhicule F3E

- Tachymètre

- Internet

DOCUMENT RÉPONSES

NOMS : ________________/_______________/________________/________________

GROUPE : __________ DATE : __________________

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2.1 Conception d’un mécanisme :

Définition volumique d’une pièce

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LE VEHICULE ELECTRIQUE F3E

ANALYSE DES SOLUTIONS RETENUES DES DIFFÉRENTES FONCTIONS

Question 1 :

Placer les flêches correspondantes aux fonctions :

Question 2 :

Placer les organes sous les fonctions sur le schéma bloc ci-dessous : (Moteur CC, Réducteurs différentiel cardans, roues, Variateur 40A)

Adaptation d’énergie (électrique-> électrique)

Variateur de vitesse

Stockage d’énergie (chimique -> électrique)

batterie

Transformation d’énergie (électrique -> mécanique) moteur

Stockage d’énergie

Batterie 22V

Moteur CC

Roues

Variateur 40A

Réducteurs, différentiel,

cardans

Adaptation d’énergie

Transformation d’énergie

Adaptation d’énergie mécanique

Agir sur l’effecteur

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ANALYSE DES SOLUTIONS RETENUES DE LA CHAINE D’ÉNERGIE

ANALYSE DE LA FONCTION ADAPTATION D’ÉNERGIE MÉCANIQUE

Question 3 : A l’aide de la ressource internet, donner une définition de :

� Roue dentée : …………………………………………………………………………………………… � Pignon : …………………………………………………………………………………………………..

� Engrenage : ………………………………………………………………………………………………

Question 4 : Compléter le schéma ci-dessous :

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Question 5 : Pour chaque réducteur, compter le nombre de dents (Z) de la roue et du pignon (Z) de chaque réducteur puis calculer le rapport de réduction du réducteur r = ZPignon/ZRoue

Question 6 : Vérifier que le diamètre de roue est de 120 mm (∅ roue) Question 7 : En déduire la vitesse du véhicule F3E pour une vitesse de rotation de Nmoteur = 15000 tr/min

V (mm/min) = π. ∅ roue.r1.r2.Nmoteur = …………………..……………….…

V (km/h) = ………………………………………………..………………………

Réducteur 2 Z roue =…48 dents… Z pignon =……15……... rapport de réduction r2 =……

Réducteur 1 Z roue =…40…………. Z pignon =……………24……... rapport de réduction…r1 =…….

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NOTION DE COUPLE

Le couple C est le produit de la force F par la distance L C (Nm) = F(N) x L (m) Exemple : soit une masse de 10kg, son poids P est égal à 98,1Newtons P = M x g (gravité terrestre = 9.81 m/s²)

1/ tenir la charge, bras vertical, la force de traction du bras est de 98,1N : cette force de traction du bras est supportable 2/ tenir la charge en bout de bras horizontal

Au niveau de l’épaule, nous avons une force de 98,1N et un couple de 98,1 m.N (1m x 98,1N) C’est ce couple qui est difficile à supporter.

Question 8 : Sachant que l’on souhaite avoir un couple aux roues = 4 Nm , Calculer la force F nécessaire au déplacement :

( )( )

( )

C NmF N

R m= R rayon des roues

F (N) = ……………………………………………………… Question 9 : Sachant que le véhicule a une masse de M = 1.57 kg, Calculer l’accélération a du véhicule

2 ( )( / )

( )

F Na m s

M kg=

a (m/s2) = ……………………………………………………

L (m)

F (N)

98,1 N 98,1 N

1m

98,1 N

98,1 Nm

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VÉRIFICATION DE LA PUISSANCE MOTEUR RETENU Question 10 : Sachant que Nmoteur = 15000 tr/min, Calculer la fréquence de rotation en rad / s ω roue = 2 x π x Nmoteur x r1 x r2 / 60

ω roue (rad/s) = ……………………………………………… Question 11 : Sachant que le couple aux roues = 4 mN, Calculer la puissance en W P = C x ω

P (W) = ……………………………………………….…… Question 12 : Valider le choix d’un moteur d’une puissance de 1100 W à partir du résultat précédent

…………………………………………………….………

ANALYSE DE DIFFÉRENTS SOUS-ENSEMBLES MÉCANIQUES

Fonction suspension Fonction motricité (énergie mécanique) Fonction support d’arbres (paliers) : Fonction transmission aux roues

différentiel

Triangle de suspension

Ressort et amortisseur de suspension

Palier arrière de moteur

Arbre + cardans

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2.1 Conception d’un mécanisme :

Définition volumique d’une pièce

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Question 13 : Entourer les différents paliers sur la photo ci-dessus

Question 14 : Compléter le tableau ci-dessous en indiquant la fonction de chaque organe

MESURE DE VITESSE VÉHICULE ÉLECTRIQUE Question 15 : Mesurer, à l’aide d’un tachymètre, la vitesse de rotation N (tr/min) de la roue

N (tr/min) = ………………………………………………… Question 16 : En déduire la vitesse du véhicule F3E en mm/min puis en Km/heure.

V (mm/min) = …………………………………………………

V (km/h) = …………………………………………………

élément organe Fonction et description de la solution 1

Variateur de vitesse

Adapter une énergie électrique

2

Moteur CC

Transformer une énergie électrique en énergie mécanique

3

Réducteur 1 et 2

Réduire la vitesse / augmenter le couple d’environ 2 à 2.5

4

Différentiel

Permettre aux roues motrices de tourner à vitesses différentes en virage (et donc d’améliorer fortement la tenue de route)

5

Arbre + cardans

Transmettre la puissance aux roues aux différentes positions de suspension (de façon homocinétique, donc à vitesse régulière.

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Définition volumique d’une pièce

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LE VEHICULE THERMIQUE F2000

DIFFÉRENTS ÉLÉMENTS DU VÉHICULE F2000

Question 17 : Identifier les différents éléments de la voiture sur la photo du document réponse :

- Le carburateur - Le réservoir - Les roues - Le moteur - Le frein

- La transmission par engrenage - L’amortisseur - servo-moteur frein / accélérateur - Le triangle avant de direction

ANALYSE DES SOLUTIONS RETENUES DE LA CHAINE DU VÉHICULE F2000

ANALYSE DE LA FONCTION MOTRICITÉ Question 18 : En déduire la distance parcourue par le véhicule F2000 pour 1 tour de moteur sachant que Distance (mm) = r1 x r2 x π x D roues (mm) r1=0.3125 r2 = 0.6

…………………………………………………………

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2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES

2.2 Comportement d’un mécanisme et/ou

d’une pièce : mouvements des mécanismes

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Question 19 : Sachant que la vitesse du moteur est de 14000 tr /min, en déduire la vitesse de l’automobile en mm/min puis en Km/heure. V (mm/min) = Nmoteur (tr/min) x Distance (mm)

………………………………………………………… V (km/h) = …………………………ATTENTION au changement d’unité mm/min >> km/h

ANALYSE DES DIFFÉRENTES FONCTION DE LA CHAINE D’ÉNERGIE

Question 20 : Compléter le schéma bloc présentant la chaine d’énergie en reportant les différents numéros

4

5

1 2 3

Stocker énergie

Réservoir 1

Distribuer énergie

Carburateur

Convertir énergie

Moteur 2 temps

Adapter énergie

Réducteur 1 Réducteur 2

Entrainer la roue en rotation

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2.2 Comportement d’un mécanisme et/ou

d’une pièce : mouvements des mécanismes

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Question 21 : En vous aidant d’internet, expliquer, sous forme de schéma ou croquis, le fonctionnement d’un moteur à explosion 2 temps.

COMPARAISON DES VITESSES TROUVÉES Question 22 : Compléter le tableau ci-dessous

Calcul de Vitesse F3E (km / h) Calcul de Vitesse F2000 Mesure de Vitesse F3E

Question 23 : Conclure

………………………………………………..……………………………………………………………………..…………………… ………………………………………………………………..……