Projet TSTI2D Force/Couple/Puissance

[inviteb9a63c4a]

Bonjour !
Je suis actuellement en Terminale STI2D et comme tout bon Sti il nous est demandé de réaliser un projet en fin d'année qui va compter pour notre bac au coefficient de 12.
Mon projet étant " Un transporteur d'outils pour vide sanitaire" moi et mes camarades allons donc devoir réaliser un robot tout terrains 6x6 en ayant chacun notre partie attitré.
Je ne vais bien évidemment pas vous demander de faire mon boulot non, j'ai déjà commencé et mes professeurs étant souvent occupé avec d’autres élèves ne peuvent pas toujours nous aider donc j'ai pris mes initiatives.
Pour ma part je suis chargé de la partie Motorisation, c’est-à-dire que c’est à moi de choisir les moteurs et je me suis donc basé sur 4 petits moteurs.
(J'ai ci-joint une image qui vous fera comprendre)
Mes données sont :
- m : 80 kg
- Ɵ : 26,57° (angle à 50%)
- g : 9,81
- v : entre 3 et 7 km/h
- rayon r de la roue : 0,20 m
J’ai d’abord calculé les forces qu’il me faudra « En pente » pour déterminer ma Puissance. Mais ne pouvant pas calculer la force de traction ƒ j’ai établi une relation : P > F*v qui me permettra d’affirmer qu’il me faut une puissance supérieur à P. J’ai par la suite calculé le Couple à travers la relation Couple = Force x Rayon et je pense que j’ai trouvé une valeur assez cohérente.
Il me reste à refaire la même chose lorsque mon Robot est « à plat » mais je n’ai pas encore trouvé comment calculer mes forces donc je cherche encore. (Si quelqu’un a une piste ou un lien qui pourrait m’y mener)
Voilà, je demande juste à savoir si je suis dans une bonne voie ou non, s’il est possible de me confirmer ou m’infirmer certain point.
Et si je n'ai pas été assez clair dîtes le moi :)
Merci d’avance et bonne journée !
-----

[antek]

Tout ça m'a l'air cohérent -> félicitations

Pour le plat, les calculs deviennent compliqués car font intervenir la résistance à l'avancement (aérodynamique et frottements).

A partir de la force, calcule l'accélération au démarrage du véhicule, si elle convient c'est bon, sinon augmente la force.
Tu aurais aussi pu commencer l'étude de cette façon (accélération voulue -> force).

[inviteb9a63c4a]

Génial merci !!
Pour l'acceleration j'avais essayé la formule F = a*m soit 784,8 = a*80 donc a = F/m = 748,8 / 80 = 9,81 . L'acceleration serait égale à la gravité ? J'avoue être perdu

[invitef29758b5]

Salut

Il me reste à refaire la même chose lorsque mon Robot est « à plat » mais je n’ai pas encore trouvé comment calculer mes forces

Si la puissance de ton moteur est suffisante pour une cote aussi importante en négligeant les résistances au déplacement , il sera suffisant sur le plat .
D' autant plus que la résistance aérodynamique est négligeable à cette vitesse .

Pour déterminer les forces sur le plat , il faut connaître les caractéristiques du moteur .

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Génial merci !!
Pour l'acceleration j'avais essayé la formule F = a*m soit 784,8 = a*80 donc a = F/m = 748,8 / 80 = 9,81 . L'acceleration serait égale à la gravité ? J'avoue être perdu

Si ta masse devient 100 kg, que devient la valeur de l'accélération ?
10 m/s2 c'est pas mal, si le tout est alimenté par des accus il faudra vérifier l'autonomie.

[Mecanik77]

N'oublie pas les résistances au roulement.
Quant à ta force de traction (force motrice) elle est égale à la somme des forces résistantes en régime établi.
Se fixer une accélération est un bon début.

[invitef29758b5]

Pour l'acceleration j'avais essayé la formule F = a*m soit 784,8 = a*80

L' accélération est perpendiculaire à la pente .
Ton calcul donnerait donc : 351 = 80*a
En supposant un couple constant lors de l' accélération , ce qui n' est pas le cas .

[Mecanik77]

He oui Dynamix a raison, il faut que tu projettes tes vecteurs sur l'axe de déplacement.
Par rapport à ton dessin ton équation scalaire serait : f -PsinO = M.a
Mais n'oublie pas la résistance au roulement parce que là dans ton modèle, s'il n'y a pas de pente, il n'y a pas de résistance.

[inviteb9a63c4a]

Merci pour vos réponses, après mure réflexion j'ai décidé de laisser tomber les calcules de force "à plat" (déjà parce que je n'y arrivais pas mais aussi pour ne pas perdre trop de temps)
En revanche j'ai étudié chacune de vos réponses et je vais vous avouer que je galère à calculer mon accélération
Je précise que je néglige les frottements de l'air
antek : Tu penses donc que mon résultat est cohérent ? Ma machine aura une autonomie de 60 minutes
Dynamix : Alors j'ai essayé -> a = 351,03 / 80 = 4.39 m/s² qu'en penses-tu ? Je suis sceptique ..
Mecanik77 : J'ai appliqué la formule f - PsinO = M.a donc f - sin(26,57) = 80 x a mais je n'ai pas la force f

[antek]

Trouver l'accélération sur la plat c'est pas compliqué -> force/masse
La force est celle calculée pour monter la pente.
Ta machine aura ou devra avoir autonomie de 60 mn ?
Il te reste
- à trouver les moteurs (ou motoréducteurs)
- connaissant leur consommation définir les batteries
- . . .

[invitef29758b5]

Dynamix : Alors j'ai essayé -> a = 351,03 / 80 = 4.39 m/s² qu'en penses-tu ? Je suis sceptique ..

Moi aussi .
J' ais bien précisé : En supposant un couple constant lors de l' accélération , ce qui n' est pas le cas .

Trouver l'accélération sur la plat c'est pas compliqué -> force/masse

C' est un peu plus compliqué que ça .
Le couple moteur varie avec la vitesse de rotation .
La formule pour un moteur CC est :

C₀ - C_r - ω.C₀/ω₀ = λ².m.ω'

C₀ = couple de blocage (stall torque) couple pour ω = 0
C_r = somme des couples résistants dus à la pente , aux frottements , à l' air . Suivant cas considérés comme nuls , constants , proportionnels à ω ou ω² ...
ω₀ = vitesse angulaire du moteur à vide (no load speed) . A vide c' est pour C_r = 0
λ = rapport constant entre la vitesse du véhicule et ω = Distance parcourue/angle de rotation du moteur = couple moteur/traction des roues

C_o et ω₀ dépendent du moteur choisi .
λ dépend de la mécanique entre le moteur et la roue .

[inviteb9a63c4a]

Merci, je vais me débrouiller
Et en ce qui concerne le rendement que dois-je faire ?

[antek]

Merci, je vais me débrouiller
Et en ce qui concerne le rendement que dois-je faire ?

Un bilan des pertes !

[inviteb9a63c4a]

Merci de votre aide, voilà mes résultats "Pour chaque moteur", dîtes moi ce que vous en pensez si sa vous paraît pas mal ou si vous avez des remarques à faire. (vitesse constante donc accélération 0)
Mon professeur m'a dis que maintenant je devais déterminer la vitesse de rotation de chacune des roues... J'ai fais un peu de recherche voir ce que je peux faire donc si vous avez des liens bien expliqué merci

[antek]

Merci de votre aide, voilà mes résultats "Pour chaque moteur", dîtes moi ce que vous en pensez si sa vous paraît pas mal ou si vous avez des remarques à faire. (vitesse constante donc accélération 0)
Mon professeur m'a dis que maintenant je devais déterminer la vitesse de rotation de chacune des roues... J'ai fais un peu de recherche voir ce que je peux faire donc si vous avez des liens bien expliqué merci

Un rendement total de 80 % me semble très optimiste.

Tu sais pas calculer une vitesse angulaire à partir d'une vitesse périphérique ? Bizarre !