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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
Fichier : TP Comparaison
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Niveau : 3
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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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Définition volumique d’une pièce
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Niveau : 3
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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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Définition volumique d’une pièce
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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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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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2.1 Conception d’un mécanisme :
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
………………………………………………..……………………………………………………………………..…………………… ………………………………………………………………..……