TN12 – P15
Mini projet
Electricmood : la trottinette
électrique la plus légère du monde
LEFEVRE Paul N° de binôme : 47
LI Shilun
Paramètres : M3 ; section 3&4 ; charge 2
Introduction
Au cours de ce projet, nous nous sommes intéressés au châssis d’une trottinette électrique : l’ELECTRICMOOD. Il s’agit de la trottinette électrique suréquipée la plus légère du monde. Plusieurs paramètres nous étaient donnés. Notre travail consistait à trouver les meilleures dimensions de section pour à la fois respecter le cahier des charges donné tout en étant le plus léger possible.
Table des matières
Introduction ... 2
Nos paramètres ... 3
La démarche ... 3
Les résultats ... 3
Solution retenue ... 4
Conclusion ... 4
Annexes ... 5
Nos paramètres
Des paramètres différents étaient donnés à chaque binôme. Nous concernant, nous devions traiter un châssis fait dans un alliage d’aluminium 7020T6. Cet alliage est constitué de zinc et a subit un recuit. Cela permet d’assurer la rigidité et la solidité du châssis. Nos sections étaient rectangulaires et ellipsoïdales. Concernant le chargement, il était d’un coté de 800N et de l’autre de 200N.
Matériau : M3 Sections : 3&4 Charge : 2
La démarche
Afin de réaliser les calculs nécessaires pour ce projet, nous avons utilisé le module « Simulate » du logiciel « Creo ». Nous avons dans un premier temps réalisé l’esquisse 2D du châssis avant de lui appliquer les formes de nos sections à savoir rectangulaire creux pour les poutres longitudinales et ellipsoïdale pour celles transversales. (Esquisses et sections données en annexes).
Nous avons ensuite éliminé certaines combinaisons impossibles d’après le cahier des charges. En effet, d’après ce dernier, les deux sections doivent avoir la même épaisseur afin de faciliter le soudage des tubes entre eux. De plus, la hauteur de la section rectangulaire creuse devait être supérieure à celle ellipsoïdale. Parmi les côtes proposées, il ne nous restait plus que les combinaisons suivantes :
Les résultats
Après le test de la première combinaison possible (épaisseur et hauteur les plus faibles), nous nous sommes aperçus que nous respections déjà la contrainte des 50% de la résistance élastique de notre matériau. En effet, celle-ci est de 280 MPa et nous obtenons à peine 106 MPa. En revanche, la contrainte de souplesse quand à elle n’est pas du tout remplie. Celle-ci devrait être normalement comprise entre 8 et 15 mm. Or, cette souplesse est essentielle dans le sens ou il n’y a pas de suspension sur l’ELECTRICMOOD (seulement les pneus). Sur notre modèle le déplacement maximal ne dépasse pas les 4mm.
Section 1 Section 2 30x15x1,5 25x20x1,5 30x20x2 25x20x2 40x20x2 25x20x2 40x20x2 30x20x2 40x20x2 35x22x2 50x25x2 25x20x2 50x25x2 30x20x2 50x25x2 35x22x2 50x25x2 40x25x2 50x30x2 25x20x2 50x30x2 30x20x2 50x30x2 35x22x2 50x30x2 40x25x2
Nous avons tout de même testé toutes les sections de manière à pouvoir comprendre l’évolution de la contrainte et du déplacement suivant les dimensions hauteurs, largeurs, épaisseurs de nos sections. Voici les résultats obtenus :
Nous nous sommes rendus compte en réalisant nos analyses que nos contraintes et nos déplacements étaient situés aux mêmes endroits sur notre structure. Par conséquent, les deux étant liés par la loi de Hooke : 𝜎 = 𝐸 × 𝜀 = 𝐸 × 𝑑𝑢 (𝑥)
𝑑𝑥
Nous en avons déduit que pour respecter au mieux les deux conditions, la meilleure solution serait celle où la contrainte appliquée sur notre solide serait exactement de 50% de notre Re soit 140 MPa.
En effet, le déplacement obtenu serait le plus élevé qu’on puisse obtenir si l’on reste dans l’optique de respecter les conditions du cahier des charges.
Solution retenue
Nous avons donc ensuite, en faisant varier l’épaisseur de nos deux sections et en réduisant les dimensions des deux demi-axes de notre ellipse, cherché à obtenir le meilleur compromis pour ne pas dépasser les 50% de la résistance élastique Re et obtenir le plus grand déplacement possible.
Comme expliqué précédemment, nous avons donc cherché à atteindre les 140MPa de contrainte sans pour autant les dépasser. Nous avons ainsi obtenu au maximum une contrainte de 139,861 MPa correspondant à un déplacement de 5,01482 mm de déplacement. Cette solution est celle que nous avons obtenue grâce aux paramètres suivant :
Conclusion
La solution que nous avons retenue semble être celle la plus adaptée à nos sections et notre matériau. C’est cette dernière qui remplissait au mieux avec nos paramètres les contraintes du cahier
Section 1 Section 2 σ (Mpa) u (mm) masse (kg) 30x15x1,5 25x20x1,5 106,37 3,80382 0,6394684
30x20x2 25x20x2 67,0123 2,35035 0,9137608
40x20x2 25x20x2 46,6263 1,29005 1,0757608
40x20x2 30x20x2 46,2006 1,27066 1,078203
40x20x2 35x22x2 45,5324 1,24645 1,0972226
50x25x2 25x20x2 29,4365 0,67752 1,3187608
50x25x2 30x20x2 29,0831 0,66336 1,321203
50x25x2 35x22x2 28,6889 0,64968 1,3402226
50x25x2 40x25x2 28,2646 0,63693 1,3677715
50x30x2 25x20x2 25,4925 0,58396 1,3997608
50x30x2 30x20x2 25,1339 0,57039 1,402203
50x30x2 35x22x2 24,7601 0,55775 1,4212226
50x30x2 40x25x2 24,3886 0,54653 1,4487715
Section 1 Section 2 σ (Mpa) u (mm) masse (kg) Solution retenue 30x15x1,1 23x18x1,1 139,861 5,01482 0,4677033
des charges. Toutefois, les tubes utilisés ne seraient pas standards, ce qui pose un problème. Sans parler de la contrainte de souplesse qui ne peut être respectée qu’avec un écart minimum de 3mm.
Par conséquent, si le projet venait à être réalisé (chose qui semble être le cas avec un projet kickstarter), il serait judicieux de choisir un autre matériau ou encore d’autres types de section que ceux que nous avons testés.
Annexes
Contraintes exercée sur la solution rentenue
Déplacement maximal sur la solution retenue
Esquisse 2D
Forces appliquées sur notre structure
Section rectangulaire creuse Section ellipsoïdale
