{"id":3045,"date":"2022-06-03T08:42:03","date_gmt":"2022-06-03T07:42:03","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/istiaprojetsei2\/?p=3045"},"modified":"2022-06-04T22:32:49","modified_gmt":"2022-06-04T21:32:49","slug":"conception-dun-tp-sur-la-transmission-de-puissance-en-lego-technique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.univ-angers.fr\/polytech_2A\/2022\/06\/03\/conception-dun-tp-sur-la-transmission-de-puissance-en-lego-technique\/","title":{"rendered":"TP Lego: Transmission de Puissance"},"content":{"rendered":"\n

\u2b2a Pr\u00e9sentation <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bonjour \u00e0 toutes et \u00e0 tous, nous sommes Damien, Mathieu, Martin et Titouan ,quatre \u00e9tudiants en deuxi\u00e8me ann\u00e9e de cycle pr\u00e9paratoire \u00e0 Polytech Angers. Cet article du blog est d\u00e9di\u00e9 \u00e0 la pr\u00e9sentation de notre projet que nous avons d\u00fb r\u00e9aliser lors du quatri\u00e8me semestre de notre cycle pr\u00e9paratoire.<\/p>\n\n\n\n

\u2b2a Dans quel but ?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Le but final de notre projet est de cr\u00e9er des s\u00e9ances de travaux pratiques qui serviront de support \u00e0 la mati\u00e8re Analyse des syst\u00e8mes m\u00e9caniques, une mati\u00e8re qui est enseign\u00e9 au premier semestre de la deuxi\u00e8me ann\u00e9e. Ces TP porteront sur la notion de Transmission de Puissance, un chapitre de cette mati\u00e8re et plus particuli\u00e8rement sur la transmission par engrenages. Pour cela, nous avons \u00e0 disposition une grande quantit\u00e9 de bo\u00eetes Lego de type Mindstorms NXT et EV3:<\/p>\n\n\n\n

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“Lego Mindstorms NXT”<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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“Lego Mindstorms EV3”<\/a><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Notre objectif est d’utiliser ce mat\u00e9riel afin d’expliquer le plus simplement et efficacement possible les diff\u00e9rentes notions du chapitre aux futurs PEIP2. Ce sont des notions que nous-m\u00eame avons pu apprendre au cours du semestre 3 dans le cours d\u2019Analyse des syst\u00e8mes m\u00e9caniques. Notre professeur r\u00e9f\u00e8rent est Monsieur Verron et nous avons eu 100 heures dans notre emploi du temps pour le r\u00e9aliser.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

\u2b2a Notre plan d’attaque<\/strong><\/p>\n\n\n\n

En sachant qu\u2019il n\u2019y a pas de cours magistraux dans cette mati\u00e8re et que le cours est expliqu\u00e9 au fur et \u00e0 mesure des s\u00e9ances de TD, nous avons d\u00e9cid\u00e9 de r\u00e9aliser 2 TP d’1h20. Le but \u00e9tant d\u2019en avoir un en d\u00e9but de chapitre avec les notions que nous jugeons simples et fondamentales. Puis une seconde s\u00e9ance en fin de chapitre un peu plus th\u00e9orique sur des principes plus complexes.<\/p>\n\n\n\n

\u2b2a Travaux r\u00e9alis\u00e9s<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dans le premier TP, nous nous sommes surtout concentr\u00e9s sur les formules liant le rapport de transmission entre 2 engrenages et d’autres param\u00e8tres comme le nombre de dents des 2 engrenages, leur rayon respectif, la vitesse de rotation de l’axe d’entr\u00e9e et de sortie… <\/p>\n\n\n\n

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Formules rapport de transmission<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

En effet, lorsqu’un engrenage en entra\u00eene un autre, \u00e9tant donn\u00e9 qu’ils ne sont pas de la m\u00eame taille, il y aura l’existence d’un rapport entre ces 2 roues dent\u00e9es que l’on appelle rapport de transmission. Si celui-ci est sup\u00e9rieur \u00e0 1, on parlera de rapport multiplicateur et si celui-ci est inf\u00e9rieur \u00e0 1, on parlera de rapport de r\u00e9duction. Nous avons donc mis en avant ce rapport \u00e0 travers diff\u00e9rents petits montages, certains seront \u00e0 refaire par les \u00e9tudiants alors que d\u2019autres seront d\u00e9j\u00e0 mont\u00e9s pour que les \u00e9tudiants puissent faire des mesures directement dessus. Voici un aper\u00e7u des questions pos\u00e9es dans ce TP1:<\/p>\n\n\n\n

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Montage pour calculer et comprendre le rapport de transmission<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Pour le montage ci dessus, les \u00e9tudiants doivent dans un premier temps compter le nombre de dents des 2 roues dent\u00e9es. Ceci fait, la consigne est la suivante : compter le nombre de tours que fait la grande roue pour 10 tours du pignon (petite roue). Ils trouveront alors, gr\u00e2ce \u00e0 cette manipulation le rapport de transmission. Apr\u00e8s cela, ils en d\u00e9duiront la formule qui lie le rapport de transmission et le nombre de dents des 2 engrenages et en auront termin\u00e9 avec ce premier atelier.
Par la suite, ils essaieront de d\u00e9montrer les autres formules avec d’autres ateliers o\u00f9 ils pourront utiliser des outils qu’ils n’ont peut-\u00eatre jamais utilis\u00e9s comme le tachym\u00e8tre qui permet de mesurer la vitesse de rotation des objets en mouvement.
Pour en savoir plus sur ce premier TP, vous pouvez le retrouver en format pdf via ce lien.<\/a>
Pour r\u00e9aliser ce TP, nous avons d\u00fb travailler sur le c\u00f4t\u00e9 organisationnelle en formant des petits groupes au sein de la classe pour favoriser l\u2019apprentissage. D\u00e9coulant de cela, on a cr\u00e9\u00e9 plusieurs ateliers afin que les groupes puissent tourner et apprendre les diff\u00e9rents principes. Pour se faire, nous avons d\u00fb jouer sur le temps de ces ateliers afin qu\u2019il y ait un bon d\u00e9roulement de la s\u00e9ance, une bonne fluidit\u00e9, sans attente provoquant des pertes de temps.

Pour le deuxi\u00e8me TP que nous avons d\u00e9cid\u00e9 de placer en fin de chapitre, nous avons voulu approfondir les notions de couple et de rendement. En ce qui concerne le premier atelier par exemple, nous voulons leur montrer l’impact de la distance entre l’axe de rotation d’un bras de levier et une masse sur le couple. En effet vous n’\u00eates pas sans savoir qu’il est plus facile d’ouvrir une porte si on la pousse du c\u00f4t\u00e9 ext\u00e9rieur que si on la pousse proche de son axe de rotation. Et bien l\u00e0 c’est le m\u00eame principe! En accrochant une masse \u00e0 un bras de levier, on remarque que le moteur n’arrive pas \u00e0 soulever celle-ci si elle est plac\u00e9e loin du centre de rotation car le moteur n’a pas assez de force (couple).<\/p>\n\n\n\n

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Image du bras de levier accroch\u00e9 \u00e0 un r\u00e9ducteur (2 transmissions par engrenages avec un rapport de transmission inf\u00e9rieur \u00e0 1 donc r\u00e9ducteur)<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Ensuite, nous sommes pass\u00e9s sur des notions plus complexes telles que la variation des masses qu\u2019un treuil peut soulever en faisant varier la taille des tambours (= le cylindre o\u00f9 s’enroule la ficelle qui soul\u00e8ve la masse) que nous avons r\u00e9aliser en CAO (3D). Cet atelier repose sur le m\u00eame principe que pr\u00e9c\u00e9demment mais avec des tambours de rayons diff\u00e9rents. Encore une fois si vous voulez en savoir plus sur les \u00e9tapes de r\u00e9alisation des ateliers de ce TP2, vous pouvez suivre ce lien<\/a> afin d’acc\u00e9der \u00e0 la version pdf.
Enfin concernant le troisi\u00e8me atelier, le but est de faire calculer aux \u00e9tudiants le rendement de diff\u00e9rents engrenages pour qu\u2019ils comprennent que la transmission de puissance s\u2019accompagne \u00e9galement de pertes car dans la vie r\u00e9elle, il n\u2019y a jamais de contacts \u00ab parfaits \u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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“Montage pour calculer le rendement des engrenages” <\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

\u2b2a Probl\u00e8mes rencontr\u00e9s<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Bien \u00e9videmment \u00e7a n\u2019aurait pas \u00e9t\u00e9 aussi dr\u00f4le si nous avions tout r\u00e9ussi du premier coup ! Alors, oui, nous avons rencontr\u00e9 un certain nombre de probl\u00e8mes\/difficult\u00e9s au cours de notre conception tels que :
– La r\u00e9partition des groupes sur les diff\u00e9rentes activit\u00e9s du TP
– L\u2019optimisation du nombre d\u2019\u00e9tudiants par groupe pour qu\u2019ils apprennent le mieux possible tout en respectant les contraintes mat\u00e9rielles
– Le respect des contraintes de temps (1h20 par TP)
– La structuration des TP
– Comment calculer le rendement du moteur Lego
– Quantifier les pertes de puissance sur un syst\u00e8me m\u00e9canique
– Cr\u00e9er des montages Lego permettant de d\u00e9montrer des formules th\u00e9oriques<\/p>\n\n\n\n

\u2b2a Comment les avons-nous r\u00e9solu ?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

C\u2019est s\u00fbrement sur la r\u00e9solution de nos probl\u00e8mes que nous avons appris le plus. Par exemple, pour calculer les rendements, nous avons d\u00fb passer par une grosse \u00e9tape \u00e9lectricit\u00e9\/\u00e9lectronique :<\/p>\n\n\n\n

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Montage : alimentation + montage \u00e9lectrique + montage Lego pour calculer les rendements<\/em><\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Alors que nous n\u2019avions quasiment aucune connaissances en \u00e9lectronique, nous avons pu apprendre comment c\u00e2bler la breadboard, manipuler l\u2019alimentation et relever les donn\u00e9es n\u00e9cessaires (ici le courant) pour nos calculs. Cette \u00e9tape de calcul de rendements nous a pris beaucoup de temps, mais elle aura \u00e9t\u00e9 n\u00e9cessaire pour la conception du TP et aura \u00e9t\u00e9 une exp\u00e9rimentation tr\u00e8s riche pour nos connaissances personnelles.<\/p>\n\n\n\n

\u2b2a Conclusion<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Nous avons r\u00e9ussi \u00e0 fournir 2 TP, qui, nous en sommes convaincus, permettront aux PEIP2 de l\u2019ann\u00e9e prochaine et des autres ann\u00e9es de comprendre le plus ais\u00e9ment possible les diff\u00e9rentes notions de transmission de puissance. Ce projet nous a permis de travailler en groupe et de trouver des solutions aux diff\u00e9rents probl\u00e8mes rencontr\u00e9s ou bien de simplement les contourner pour arriver \u00e0 notre fin. Nous avons \u00e9galement pu approfondir les notions en m\u00e9canique que nous connaissions d\u00e9j\u00e0 et utiliser des outils de mesure que nous n\u2019avions jamais utilis\u00e9 auparavant tel que le tachym\u00e8tre pour mesurer la vitesse de rotation en tours par minute.

Nous avons \u00e9galement travaill\u00e9 sur l\u2019esth\u00e9tique de ces TP, car en tant qu\u2019\u00e9tudiant, nous savons bien qu\u2019un TP bien structur\u00e9 avec des explications claires sur le mat\u00e9riel utilis\u00e9 est plus attrayant et donne plus envie d\u2019apprendre.<\/p>\n\n\n\n

Nous vous remercions de nous avoir lu et esp\u00e9rons de tout c\u0153ur que nous avons r\u00e9ussi \u00e0 attiser votre curiosit\u00e9 sur la notion de la Transmission de Puissance! <\/p>\n\n\n\n

PS: Quelques cha\u00eenes Youtube int\u00e9ressantes avec des exp\u00e9rimentations Lego:
Brick Technology<\/a>
Lego Technic Mastery<\/a>
Brick Experiment Channel<\/a><\/p>\n\n\n\n

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