08-09_ATI2_CM_TP_Dynamique_Chariot golf

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 :
Chariot de golf
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
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FICHE EVALUATION
TP Dynamique-1 Chariot Golf
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
II
/3
III
/5
IV
/4
V
/3
Remarques
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
Acquisition des compétences
La compétence La compétence La compétence La compétence
est
est seulement
n'est que
n'est pas
parfaitement
acquise sur ce partiellement
acquise
acquise
TP
acquise
C1
C2
C3
5/- Remarques générales
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TP Dynamique1-Golf
I. Mise en situation
Un terrain de golf est constitué d’un parcours comprenant 9 à 18 trou. La distance totale
parcourue oscille entre 7 et 10 km selon le parcours et la qualité du jeu du golfeur.
La vitesse moyenne de déplacement du chariot est d’environ 5km/h.
Le parcours comporte des pentes plus ou moins abruptes, selon la saison le sol est plus
ou moins humide.
L’ensemble des clubs nécessaires ainsi que le sac représentent une masse de 10Kg.
On souhaite vérifier les performances du moteur embarqué dans les conditions
d’utilisation « extrèmes » pente à gravir de 14%.
Pour cela vous allez devoir mettre en œuvre la démarche suivante :
- Mesure du couple de démarrage à vide pour une pente de 6.25%.
- 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
Procédure :
• Placer le chariot sur la rampe en bois.
• Vous allez réaliser les mesures pour la vitesse mini environ 1km/h.
•
•
•
•
•
Vérifier la position du potentiomètre de vitesse au mini roues arrières
décollées du sol
Charger le chariot de golf avec le sac rempli d’une masse de 8kg (la masse du sac est
elle de 2kg).
Démarrer le chariot de golf sur la pente à vitesse mini.
A l’aide d’une pince ampèremétrique et d’un voltmètre déterminer le courant
maximale de démarrage (Id).
Déterminer la vitesse atteinte après la phase d’accélération.
Déterminer le couple moteur durant la phase d’accélération, sachant que le cœfficient
de couple est de 0.0286Nm/A
III. Analyse théorique du problème.
Hypothèses :
- On supposera le problème
plan
On
néglige
l’action
mécanique de l’air sur le
chariot+sac
- On suppose roulement sans
glissement en A
- On néglige la résistance à
l’avancement en A et B des
roues
- On suppose la masse totale
(sac + chariot appliquée en G).
- Masse du chariot seul 14kg
y
G
F (force nécessaire au déplacement)
R1 (action du sol/train arrière)
A (action du sol/train avant)
A
α
B
x
P (poids total)
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TP Dynamique1-Golf
III.1 Déterminer l’accélération du chariot.
La loi de mouvement du chariot de golf pour monter la pente à gravir est définit cidessous :
V(m/s)
Remarque :
La
plage
fonctionnement du chariot est
1km/h<V>8km/h. Le temps
démarrage (phase accélération)
définit par le constructeur à 0.5s.
de
de
de
est
t(s)
III.2 Détermination de l’effort à fournir au chariot pour gravir la pente
On se place pour une pente à 6.25%.
On isole le système chariot+sac.
- 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.
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
x
Roue arrière motrice
D=250mm
y
III.4 Déterminer le couple moteur correspondant.
A partir du schéma ci-dessous et des documents techniques :
Moteur
k=0.0286Nm/A
η=0.7
Réducteur
R=1/25
η=0.7
Roue / sol
η=1
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F=
V=
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- Déterminer le couple moteur correspondant
- Comparer la valeur obtenue au couple moteur trouvé au I.
IV. Etude virtuelle.
Vous disposez de la maquette représentant le chariot de golf sous Inventor 11. A l’aide
de cette maquette vous allez simulez une pente à gravir de 6.25% afin de déterminer le couple
à fournir.
Démarche :
- Lancez le fichier Chariot monté.iam
Le système est réglé pour une pente à 6.25.
- Ouvrez le module de simulation dynamique.
- 5 liaisons ont pour l’instant été définies (en noir) :
On donne ci-dessous le graphe de liaison du mécanisme :
CE-CHASSIS.IAM
Pivot
Pivot
CE-TRAIN ARRIERE.IAM
Spatiale
Roulement
cylindre sur
plan
Coulissement
cylindre sur
plan
CE-TRAIN AVANT.IAM
SOL EN PENTE
- Ajout des différentes liaisons du mécanisme :
- Ajouter la liaison manquante (rouge) avec l’outil convertir les contraintes:
- Prise en compte de la masse additionnelle du sac
- Modifier les propriétés de la classe d’équivalence (CE) CHASSIS en ajoutant
les 10kg de la charge additionnelle aux 14 kg de la masse du châssis.
V
- 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)
suivant le graphe ci-dessous.
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.
1km/h
0.5s
2s
t(s)
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TP Dynamique1-Golf
- 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.
V. 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 du chariot.
Le moteur est-il capable de fournir le couple nécessaire pour gravir la pente à
14%. Que peut-on dire de cette valeur obtenue (analyse des hypothèses).
Couple en Kg.cm
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