Dynamique du solide - Démarrage du chariot de golf

Utiliser le document réponses DR1 pour cette partie.

La chaîne cinématique de la transmission de puissance est définie par le synoptique suivant :

Dans cette partie, les moments d'inertie des roues seront négligés comparativement à la masse du chariot qui est mis en mouvement.

Q1. Mettre en place les efforts sur la figure du DR1 (les roues arrière sont motrices et les roues avant porteuses). On appellera Ft l'effort tangentielle sur les roues arrière. On considère que le chariot démarre et se déplace vers la droite.

Q2. En fonction des caractéristiques de la transmission de puissance, déterminer le couple sur l'arbre de transmission. En déduire l'effort de traction (Ft) engendré sur les roues en fonction du couple sur l'arbre de transmission et du rayon de la roue.

Q3. En utilisant le principe fondamental de la dynamique (PFD), déterminer l'accélération donnée au chariot de golf. La masse totale du chariot est de 25 Kg.

Q4. Calculer la vitesse maximum d'avance du chariot de golf (en m/s et en Km/h) et en déduire le temps d'accélération du chariot de golf.

La simulation va nous permettre de visualiser le comportement du chariot, sur un sol plat puis sur une pente, en fonction du couple moteur et de la durée d'accélération.

Démarrer le logiciel de CAO et le module de calcul MECA3D. Charger le fichier « simu sur plat ».

• Dans la fenêtre de droite, cliquer sur l'onglet « Meca3D ».

• Sélectionner l'étude "Pilotage couple" , l'arbre de construction^[1] fait apparaître les différentes pièces, liaisons, efforts ...

• Pour pouvoir faire l'étude dynamique, il faut d'abord définir la loi d'évolution du couple, c'est-à-dire le couple variable qui s'exerce au niveau du moteur.

• Ajouter la courbe précédemment défini dans les courbes utilisables comme commandes d'entrées.

• Le pilotage s'effectue sur la liaison pivot entre le châssis et les roues arrières. La loi étant définie, il faut affecter sur l'essieu arrière le couple d'entrée du mécanisme trouvé précédemment pendant le temps d'accélération, puis un couple nul jusqu'à t = 2 secondes.

• Lancer le calcul sur une durée de 2 secondes avec un affichage de 2000 positions.

• Il est possible de visualiser les résultats sous forme de courbes. Par exemple, ici, il pourrait être intéressant de visualiser ce qu'il se passe au niveau du contact entre la roue avant et le sol.

Q5. Le chariot bascule t il ? Cocher la case correspondante sur le DR1^[2] et préciser dans le cas du basculement s'il est partiel ou total. Relever la durée de basculement. Indiquer la vitesse maximale du chariot et la distance parcourue.

Q6. Réutiliser le fichier « simu sur plat ». Effectuer la même simulation mais avec un couple de 40Nm pendant un temps d'accélération de 0,2s. Le chariot bascule t il ? Cocher la case correspondante sur le DR1 et préciser dans le cas du basculement s'il est partiel ou total. Relever la durée de basculement. Indiquer la vitesse maximale du chariot et la distance parcourue.

Q7. Calculer l'angle du sol correspondant à une pente de 5%. Modifier l'angle du sol pour obtenir une pente de 5%. Lancer le calcul sur une durée de 2 secondes avec un affichage de 2000 positions. Le chariot bascule t il ? Cocher la case correspondante sur le DR1 et préciser dans le cas du basculement s'il est partiel ou total. Relever la durée de basculement. Indiquer la vitesse maximale du chariot et la distance parcourue.

Q8. Indiquer le cas le plus défavorable au démarrage dans de bonnes conditions ?

Q9. Indiquer des paramètres (deux paramètres autres que le couple moteur et la pente) influents sur le basculement. Proposer des modifications pour valider vos hypothèses et faire valider par le professeur.