Mécanique

Incidence du carrossage sur la résistance au roulement

Comparaison entre la puissance de roulement en violet. La puissance de roulement avec un carrossage de 4° en jaune. Et la puissance aérodynamique en rouge.

Rayon primitif des pignons de vélo

Fichier 22 Ko : Fichier PDF

Empattement

Vue de profil, c'est la distance entre les points de contacts des deux roues.

Voie

Vue de face, c'est la distance entre le point de contact, au sol,des deux roues.

Suspensions à doubles triangles

Triangles parallèles.

Triangles convergents : Fichier Excel de calculs

Chasse

La chasse est la distance, en millimètres, entre le point de contact de la roue et la projection au sol de l'axe de pivot de la direction.

Carrossage

Vu de face c'est l'angle entre l'axe de pivotement des roues et le plan circulaire de la roue.

Inclinaison des pivot

Coordonnées des points de pivot.

Déport de roue

Le déport ouvre les roues et use les pivots.

Différentiel à roues libres

Entraînement à différentiel à roue libre.

Forces misent en jeu pour un véhicule

Lorsqu'un véhicule roule sur une surface plane il subit deux forces de direction opposée à l'avancement. Les forces misent en jeu d'un véhicule. Ce sont la force aérodynamique et la force de résistance au roulement. La force aérodynamique peut être divisée en deux :

Cette dernière est négligée en partant du principe que les roues sont recouvertes d'une flasque. Pour les vélos les roues sont lenticulaires. La masse du véhicule entre dans le calcul de la force de résistance au roulement. La réaction du sol est égale à m g (masse fois accélération terrestre) en newtons. Formule pour le calcul de la force de résistance aérodynamique.

Fa = 1/2 r S Cx v2

Formule de la force de résistance au roulement

Fr = m g m'

Autres pertes mécaniques

  1. Pertes des roulements à billes. Une roue de véhicule à un couple résistant d'environ 5 Nm
  2. Pertes par ventilation des roues
  3. Pertes dans la transmission

Dynamomètre

Capacité de 25 kg.

Mesure du coefficient de résistance au roulement

La mesure se fait simplement avec un dynamomètre du commerce. Le dynamomètre mesure une force en Newton mais il indique souvent la masse équivalente en kg. Choisir une surface bien plane pour le véhicule. Il suffit d'attacher une corde au crochet de remorquage. Y attacher le dynamomètre et de tirer dessus jusqu'à ce que le véhicule bouge. Il faut aussi connaître la masse du véhicule.

m' = md / m

Pour mon vélo couché. J'ai pratiqué un peu différemment. Comme je n'ai pas de dynamomètre pour cet ordre de grandeur (0.5 à 1 kg). J'ai effectué une mesure en utilisant la pédale et des masses. Je me suis assis sur le vélo et j'ai accroché un sac à la pédale. J'ai progressivement chargé le sac jusqu'à ce que le vélo avance tout seul. Le sac contenait 1.825 kg. Le rapport de la boîte de vitesse est de 0.75. Le plateau a 52 dents et le pignon en a 16. Donc le rapport de démultiplication est de 52 / 16 x 0.75 = 2.44. La bielle de pédale à 0.170 m et le pignon fictif a un rayon de 0.170 / 2.44 = 0.0697 m. Ce qui me donne un couple de 1.83 x 9.81 x 0.0697 = 1.249 Nm. La roue a 0.25 m de rayon. Donc la force aux roues est de 1.249 / 0.25 = 4.916 N. Le vélo avec moi pèse 99 kg, ce qui fait 99 x 9.81 = 971.2 N. Maintenant m' = 4.916 / 971.2 = 0.005062. Cette mesure englobe toute la chaîne de traction: palier de pédalier, frottement de la chaîne et frottement de la boîte de vitesse. C'est une bonne nouvelle car elle indique la force nette nécessaire au roulement.