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ITEC Innovation Technologique et EcoConception 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 1ère Page:1/10 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 : __________________ ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc Niveau : 3 1ère 2.1 Conception d’un mécanisme : Définition volumique d’une pièce Page:2/10 LE VEHICULE ELECTRIQUE F3E ANALYSE DES SOLUTIONS RETENUES DES DIFFÉRENTES FONCTIONS Question 1 : Placer les flêches correspondantes aux fonctions : Adaptation d’énergie (électrique-> électrique) Variateur de vitesse Stockage d’énergie (chimique -> électrique) batterie Transformation d’énergie (électrique -> mécanique) moteur Question 2 : Placer les organes sous les fonctions sur le schéma bloc ci-dessous : (Moteur CC, Réducteurs différentiel cardans, roues, Variateur 40A) Stockage d’énergie Batterie 22V Adaptation d’énergie Variateur 40A Transformation d’énergie Adaptation d’énergie mécanique Agir sur l’effecteur Moteur CC Réducteurs, différentiel, cardans Roues ITEC Innovation Technologique et EcoConception 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 1ère Page:3/10 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 : ITEC Innovation Technologique et EcoConception 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 1ère Page:4/10 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 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 =……. 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) = ………………………………………………..……………………… ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc Niveau : 3 1ère 2.1 Conception d’un mécanisme : Définition volumique d’une pièce Page:5/10 NOTION DE COUPLE Le couple C est le produit de la force F par la distance L L (m) C (Nm) = F(N) x L (m) F (N) 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 1m 98,1 N 98,1 N 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. 98,1 Nm 98,1 N Question 8 : Sachant que l’on souhaite avoir un couple aux roues = 4 Nm , Calculer la force F nécessaire au déplacement : F (N ) = F (N) = C ( Nm) R ( m) R rayon des roues ……………………………………………………… Question 9 : Sachant que le véhicule a une masse de M = 1.57 kg, Calculer l’accélération a du véhicule a(m / s 2 ) = 2 a (m/s ) = F (N ) M (kg ) …………………………………………………… ITEC Innovation Technologique et EcoConception Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Niveau : 3 1ère 2.1 Conception d’un mécanisme : Définition volumique d’une pièce Page:6/10 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 (W) = P=Cxω ……………………………………………….…… 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 Palier arrière de moteur différentiel Triangle de suspension Ressort et amortisseur de suspension Fonction suspension Fonction motricité (énergie mécanique) Fonction support d’arbres (paliers) : Fonction transmission aux roues Arbre + cardans ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc 2.1 Conception d’un mécanisme : Définition volumique d’une pièce Niveau : 3 1ère Page:7/10 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 élément organe Fonction et description de la solution 1 Variateur de vitesse 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 5 Arbre + cardans Adapter une énergie électrique Permettre aux roues motrices de tourner à vitesses différentes en virage (et donc d’améliorer fortement la tenue de route) Transmettre la puissance aux roues aux différentes positions de suspension (de façon homocinétique, donc à vitesse régulière. 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) = ………………………………………………… ………………………………………………… ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc 2.1 Conception d’un mécanisme : Définition volumique d’une pièce Niveau : 3 1ère Page:8/10 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 ………………………………………………………… ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc Niveau : 3 1ère 2.2 Comportement d’un mécanisme et/ou d’une pièce : mouvements des mécanismes Page:9/10 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 Stocker énergie Distribuer énergie Convertir énergie Adapter énergie Réservoir 1 Carburateur Moteur 2 temps Réducteur 1 Réducteur 2 Entrainer la roue en rotation 5 1 2 3 4 ITEC Innovation Technologique et EcoConception 2. CONCEPTION MÉCANIQUE DES SYSTÈMES 2.2 Comportement d’un mécanisme et/ou d’une pièce : mouvements des mécanismes Fichier : TP Comparaison solutions constructives F2000 thermique et électrique.doc Niveau : 3 1ère Page:10/10 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 ………………………………………………..…………………… ………………………………………………..…………………… ………………………………………………………………..……