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 : __________________
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 Variateur 40A Moteur CC Réducteurs, Roues
différentiel, cardans Adaptation
d’énergie
Transformation d’énergie
Adaptation d’énergie mécanique
Agir sur l’effecteur
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 :
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 =…….
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 :
( )
( ) ( )
F N C Nm
= 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 ( )
( / )
( ) a m s F N
= M kg
a (m/s2) =
………
L (m)
F (N)
98,1 N 98,1 N
1m
98,1 N 98,1 Nm
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
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.
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
………
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’ÉNERGIEQuestion 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
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
