Modèle 3D de la boîte de vitesses sur un cadre de vélo
L’objectif
L’objectif du projet de fin d’études est de réaliser une transmission pour vélo plus fiable que celle actuelle (dérailleur). Pour cela j’ai opté parmi différentes solutions pour une boîte de vitesses à crabot.
La conception
Après près de 170 heures de conception et de recherche, le design final de la boîte de vitesses s’installera sur le cadre d’un vélo sans même le modifier. En reliant le pédalier à la boîte, puis la boîte à la roue arrière, le cycliste aura la possibilité de choisir parmi les quatre vitesses possibles. Les avantages de cette boîte de vitesse seront la fiabilité et la durée de vie du produit. De plus, elle pourra être adaptée au vélo électrique, ce qui permettra d’augmenter les performances sans changer de moteur.
Toute la réalisation de ce produit sera faite avec les moyens de l’IUT, prototypage, fonderie et usinage.
Mécanisme interne de la boîte à quatre vitesses
Les fourchettes des crabots (en vert) sont guidées par des vis pointeaux dans des rainures. Suivant l’orientation de l’axe des fourchettes, les sillons des pointeaux bougent et modifient la position des fourchettes pour ensuite faire craboter les pions (en jaune) dans les trous oblongs des engrenages.
Fonderie des carters
Après avoir conçu et édité les plans de la boîte de vitesses, place à la réalisation. Je choisi de réaliser les carters en aluminium. Pour cela, il faut développer et fabriquer les plaques modèles pour la création des moules.
Usinage des cartes
Après avoir réalisé les fonderies, nous avons réalisé un montage spécial avec les composants Norelem pour mettre et maintenir la pièce en position. Notre bridage est fait en se reprenant sur les attaques de coulées.
J’ai réalisé la FAO (Fabrication Assistée par Ordinateur) sur TopSolid pour créer des trajectoires d’outils prenant en compte la pièce finie par rapport à la pièce brute et indiquer des limites de sécurité avec notre montage.
Nous réalisons un palpage de la pièce pour définir l’origine programme, puis nous exécutons le programme. En augmentant la jauge en X de la fraise 2 tailles qui réalise les logements des roulements, nous conservons une marge de correction pour obtenir le bon ajustement du diamètre 32H7. Après correction de l’outil, nous terminons nos usinages avec une pièce conforme au plan.
Reprise de l’usinage des carters sur fraiseuse traditionnelle pour réaliser les encoches des pattes de fixation.
Réalisation des autres pièces
Nous réalisons les engrenages et les cannelures intérieurs grâce à une nouvelle machine à électroérosion.
Montage
Impression 3D en SLS
Pour compléter la réalisation en métal de la boîte de vitesses, j’ai réalisé une version ajouré pour présenter le mécanisme lors de la soutenance.
Pro/program
Pour finaliser la partie conception, je retourne sur Creo pour ajouter une conception automatisé de la boîte. En entrant des données dans une boîte de dialogues, un utilisateur pourra modifier facilement l’angles des pattes et le diamètre de prise pour s’adapter à tous types de cadres tubulaires. Il pourra aussi choisir le nombre de dents des engrenages d’entrée pour modifier les rapports de la boîte de vitesses.
Résultat
Il reste à mettre au point la sélection des vitesses et de fabriquer la liaison entre le pédalier et la boîte, et la boîte et la roue arrière et le projet sera terminé.
