Boîte de vitesses de VOXAN

Le 12 Mai 2009
Eléments de machines
Devoir Surveillé PIAD2
Durée : 2h00 – Documents autorisés – Calculatrices autorisées
Ce sujet comporte 8 pages A4, dont 5 documents réponses A4 à rendre.
Il est essentiel
de bien lire l'énoncé avant de commencer à répondre aux questions
de rédiger vos réponses à l'encre avec une présentation claire uniquement
sur les documents réponses proposés
Boîte de vitesses de VOXAN
VOXAN est une marque de moto 100% française, dont le premier prototype roulant a
été présenté au milieu de l’année 1997. L'usine de production VOXAN-SCCM est
implantée à Issoire (Puy de Dôme).
Les VOXAN répondent essentiellement à un besoin précis d'une clientèle exigeante
qui désire "rouler différemment". Grâce à un châssis exceptionnel et un moteur
novateur et performant, VOXAN propose une gamme complète de motos de route.
L'étude de ce jour a pour objet la boîte de vitesses du modèle "black magic", dont
la photo est donnée ci-dessous.
Le moteur est un bicylindre en V à 72° (figure-1) à refroidissement liquide 4 temps de
996 cm3 de cylindrée. Sa puissance et son couple maximums sont respectivement
83,8 kW à 8000 tr/min et 100 Nm à 6500 tr/min. Un rupteur provoque la coupure de
l'allumage du moteur à la vitesse de rotation N=12000 tr/min. La masse de la moto est
m = 200 kg tous pleins faits, celle du pilote 75 kg.
Black magic modèle 2009
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Présentation de la boîte de vitesses
La transmission de puissance est constituée d'un engrenage primaire de rapport 1,811
(37/67), d'un embrayage multi-disques en bain d'huile à commande hydraulique, d'une
boîte de vitesses et d'une transmission finale par chaîne de rapport 3 (14/42)
(figures-2 et DR6/8, dont la coupe AA est définie sur la figure-1).
Figure 1 : profil extérieur du moteur
Les différents rapports de la boîte de vitesses sont donnés ci-dessous :
Rapport
1
2
3
4
5
6
Engrenage
15/41
19/39
21/34
24/32
26/30
28/29
2/8
Rapport de réduction
2,733
2,053
1,619
1,333
1,154
1,036
cannelures
cannelures
cannelures
Figure 2 : agrandissement de la figure du Document-réponse 5/8
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Travail demandé
Documents réponses
Nom :
Prénom :
Hypothèse valable pour tout le problème : le moteur délivre un couple constant Cmot
égal à sa valeur maximale sur une plage de vitesse de rotation comprise entre
1000 tr/min et 8000 tr/min ; la puissance Pmot reste constante et égal à sa valeur
maximale entre 8000 tr/min et 12000 tr/min.
1. Tracer les courbes de couple et de puissance du moteur. Préciser les unités
utilisées.
C[…………]
P[…………]
N[tr/min]
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
2. Le diamètre de la roue arrière est d = 600 mm. Compléter le tableau (cases non
barrées) : rapport de réduction globale pour le rapport sélectionné, vitesses de la
moto en km/h à Nmot=1000 tr/min, à Nmot=8000 tr/min et maximale théorique.
Rapport
sélectionné
Réduction globale
Vitesse moto en km/h à
Nmot=1000 tr/min
1
2
3
4
5
6
4/8
Vitesse moto en km/h
à Nmot=8000 tr/min
Vitesse maximale théorique
de la moto en km/h
3. Pour les six rapports, tracer de la façon la plus vraisemblable les courbes de
puissance moteur en fonction de la vitesse du véhicule pour un régime moteur
compris entre 1000 tr/min et 12000 tr/min.
P[…………]
V[………..]
0
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4. Compléter le plan d'ensemble de la boîte de vitesses (document DR 6/8) en
indiquant le terme correspondant dans les cadres prévus à cet effet. Colorier en
bleu l'engrenage du premier rapport et en vert l'engrenage du dernier rapport de
la boîte de vitesses.
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5. Dessiner le schéma cinématique minimal depuis le vilebrequin jusqu'à la roue
arrière en associant à chaque solide indéformable (classe d'équivalence) une
couleur différente.
6. Déterminer la vitesse de rotation du moteur à la vitesse V = 135 km/h en 3ème et
en 6ème ? En déduire la puissance moteur maximale correspondante.
7. On admet que l'effort de résistance au roulement en newton pour la moto a pour
expression : Rr  mg 0,003  5 106  V 2 avec m masse du véhicule roulant, g
accélération de la pesanteur et V vitesse du véhicule (tous les paramètres en USI).
Calculer cet effort et la puissance nécessaire à la roue pour vaincre ce frottement
de roulement à la vitesse V = 135 km/h.


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8. On admet que l'effort de pénétration dans l'air a pour expression : Ra  0,3  V 2
avec V vitesse du véhicule en USI. Calculer la puissance nécessaire à la roue pour
vaincre le frottement aérodynamique à la vitesse V = 135 km/h.
9. Pour toute la chaîne de transmission de puissance, on admet un rendement =0,95.
A la vitesse V = 135 km/h, déterminer la puissance nécessaire à la roue pour
compenser les efforts de résistance à l'avancement de la moto. En déduire la
réserve de puissance disponible en 3ème et en 6ème.
10. A la vitesse V = 135 km/h, quelle est l'accélération sur le plat en 3ème ? A la
vitesse V = 135 km/h, quelle est l'accélération sur le plat en 6ème ?
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