I) Amortisseurs
Afin de garantir un confort d'utilisation nous avons décidé de calculer rigoureusement les paramètres des amortisseurs (constante de raideur K, constante d'amortissement C, longueur à vide, charge à vide). Les calculs ont été effectués par l'intermédiaire d'un logiciel de dynamique du solide nommé ADAMS.
Présentation de la méthode et du logiciel
Pour déterminer les paramètres des amortisseurs nous allons simuler leur fonctionnement dans trois cas particuliers :
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Accélération, décélération
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Lors d'un passage sur nid de poule ou ralentisseur
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Lors d'un virage et donc de l'inclinaison du châssis
Lors d'un virage on désire que les amortisseurs exercent la force la plus petite possible sur le châssis afin de ne pas perturber l'utilisateur.
Lors d'un passage sur obstacle on désire avoir une accélération du châssis la plus faible possible.
Lors de l'accélération et de la décélération on désire éviter les compressions des amortisseurs afin de rendre agréable la conduite du scooter.
En ce qui concerne le logiciel, il travaille exclusivement par l'intermédiaire de repères et permet de travailler avec des formes géométriques simplifiées. Cependant le centre de masse de chaque solide ainsi que sa masse et son inertie doivent correspondre a ceux du modèle réel.
Présentation des résultats
On a donc pu suite à ce travail déterminer :
1. pour les amortisseurs avant :
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Charge à vide: 3300 N
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constante de raideur : 60N/mm
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constante d'amortissement: 0.4newton-sec/mm
2. pour les amortisseurs arrière :
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Charge à vide: 0.0
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constante de raideur: 40N/mm
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constante d'amortissement: 0.43 newton-sec/mm
Présentation des calculs
Le triair comportera quarte amortisseurs, deux à l'avant fixés d'une part sur les triangles, d'autre part sur la poutre centrale, deux à l'arrière fixés d'une part sur le bras oscillant et d'autre part sur le châssis (derrière le siège).
Pour déterminer les caractéristiques des amortisseurs nous allons effectuer des plans d'expériences. C'est à dire que pour chacune des utilisations précédentes nous allons jouer sur les quatre paramètres de manière pseudo simultanée afin de déterminer le jeu de caractéristiques optimum.
Néanmoins, toujours dans l'objectif de trouver des composants existants, la longueur a vide a été choisie fixe et égale à 300mm pour chacun des amortisseurs.
II) Direction
La particularité du train avant de notre prototype est de disposer de 2 roues à l'avant et de pouvoir se pencher de la même manière qu'un 2 roues traditionnel dans les virages.
Le principal enjeu dans la conception de cette direction est de pouvoir se pencher sans que les amortisseurs soient comprimés. De cette façon les amortisseurs n'entrent en jeu que lorsque le véhicule rencontre un obstacle sur la route.
Afin que concevoir ce système nous avons procédé en plusieurs étapes. Les calculs préliminaires sont impératifs avant toute utilisation d'un logiciel de CAO.
L'étude géométrique comporte plusieurs étapes.
Après avoir étudié les principales solutions pour construire la direction nous avons réalisé les premiers schémas cinématiques qui permettent fixer nos idées et facilitent le dialogue et partage d'informations.
Grâce à ce schéma de base nous pouvons passer à l'étude des dimensions proprement dite.
Pour cette partie nous avons nommé toutes les cotes importantes et nous avons par la suite retranscrit toutes ces dimensions dans un tableur où elles sont liées par les relations géométrique.
Cette opération nous permet en faisant varier la longueur et les angles entre les futures pièces (représentées par des traits) de trouver les relations optimales afin de, par exemple, empêcher la compression des amortisseurs dans les virages.
Nous avons ensuite retracé cette géométrie sur un logiciel de CAO.
Cette base nous permet d'une part de vérifier nos hypothèses en contraignant le modèle et en faisant varier les paramètres.
D'autre part la validation de ce modèle nous permet d'utiliser ce fichier comme squelette pour la construction de la direction.
Cette méthodologie squelette est particulièrement intéressante dans les grands assemblages étant donné que les pièces sont de cette façon liées au squelette et non pas entre elles ce qui rend le modèle beaucoup plus stable. De plus les pièces peuvent être directement construites sur le squelette, une modification de celui ci entraine donc une modification immédiate de toutes les pièces.
III) Simulation d'efforts
Afin de dimensionner les pièces de notre système nous avons utilisé les résultats des études dynamiques et statiques afin de simuler ces efforts sur les différentes pièces. Nous nous sommes servis pour ces simulations d'un des modules de Catia.
Les moyeux de roue sont par exemple des pièces dont la résistance a été étudiée en détail afin de trouver un équilibre entre le poids et la résistance aux efforts. Etant donné que ces éléments sont usinés dans un bloc d'aluminium on cherche aussi à minimiser les pertes de matière.
De la même manière afin d'optimiser les performances du châssis du scooter nous avons choisi de le construire en aluminium. Nous avons de pour le châssis donc, également réalisé des simulations.
