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ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’INGENIEURS (ENSI) DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE No d

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’INGENIEURS (ENSI) DEPARTEMENT GENIE MECANIQUE No d’ordre : 08/LPCT/GM08/2020 REPUBLIQUE TOGOLAISE Travail-Liberté-Patrie THEME : ETUDE ET REALISATION D’UN VELO TRICYCLE SOLAIRE POUR LES PERSONNES HANDICAPEES MEMOIRE DE FIN D’ETUDE POUR L’OBTENTION DE LA LICENCE PROFESSIONNELLE CONDUCTEUR DES TRAVAUX OPTION : GENIE MECANIQUE – MAINTENANCE INDUSTRIELLE Présenté et soutenu par : FANDOUMI Winner Dirigé par : Président : Dr. Komi KADJA, Ingénieur Génie mécanique, Enseignant chercheur, Maitre – Conférence à l’ENSI – UL, Chef de département Génie mécanique. Directeur : Dr. Komlan LOLO, Ingénieur Génie mécanique, Enseignant chercheur, Maitre – Assistant à l’ENSI – UL. Membres 1 : Dr. Ayaréma AFIO, Ingénieur Génie mécanique, Enseignant chercheur, Maitre – Assistant à l’ENSI – UL. Membres 2 : M. Yawo AGBETOSSOU, Ingénieur Génie mécanique, Enseignant chercheur, Assistant non docteur à l’ENSI – UL. Novembre 2021 BP: 1515 Lomé –TOGO Tel: (228) 22 25 66 42 Fax: (228) 22 25 97 36 E-mail ul_lome@syfed.tg.refer.org Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées i Présenté par FANDOUMI Winner DEDICACES Je dédie ce travail à : ▪ DIEU, le Tout-Puissant pour la bénédiction qu’il m’accorde ainsi que de la grâce dont je bénéficie à chaque instant de ma vie, ▪ Mon père FANDOUMI Kablè, pour son amour à mon égard et pour ses nombreux efforts dans le but de ma réussite, ▪ Ma mère RAYMONDO Akouavi, qui a fait de moi ce que je suis aujourd’hui, ▪ Mon frère FANDOUMI Freeman, pour ces conseils qu’il m’a prodigués, Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées ii Présenté par FANDOUMI Winner REMERCIEMENTS Au terme de nos études à l’école Nationale Supérieure d’Ingénieurs de l’Université de Lomé (ENSI-UL) sanctionnées par le présent mémoire, nous tenons à rendre grâce à DIEU LE TOUT PUISSANT pour avoir veillé sur nous jusqu’à ce jour, seigneur je te rends grâce. Nous tenons également à adresser nos sincères remerciements et à témoigner notre gratitude aux personnes suivantes : • Dr SALAMI Adekunlé Akim, Ingénieur génie électrique, Professeur titulaire, pour son implication dans nos formations ; • Dr KADJA Komi, Ingénieur génie mécanique, Maitre de conférences, Chef du département génie mécanique de l’ENSI-UL, • Mon Directeur de mémoire Dr LOLO Komlan, Ingénieur génie mécanique, Maitre- Assistant, Enseignant à l’ENSI, qui m’a fait confiance en acceptant de m’encadrer. Mercie Monsieur pour votre aide, vos conseils et surtout pour votre patience, que Dieu vous rende au centuple tous vos bienfaits à notre égard, • À tout le corps enseignant du département Génie mécanique de l’ENSI, • À toute la promotion de Licence Professionnelle, Conducteurs des Travaux 2017-2020 pour l’amitié et le soutien qu’on s’est portés durant la formation, ▪ Mes amis MAKPALIBE, AMEYRE, pour l’affection, le soutien moral et les nombreux efforts que vous avez témoignés à mon égard. • À tous ceux qui connaissent FANDOUMI Winner. Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées iii Présenté par FANDOUMI Winner RESUME Ayant pour but l’amélioration des moyens et des conditions de déplacement des personnes handicapées, notre travail porte sur l’étude et réalisation d’un vélo-tricycle solaire pour les personnes handicapées. Notre détermination est de concevoir un vélo tricycle motorisé en construction mécano-soudée qui a pour source d’alimentation l’énergie solaire, en vue d’une réalisation parfaite dans les ateliers spécialisés en fabrication mécanique. Nous nous sommes donc intéressés dans cette étude, à l’amélioration de la vitesse de déplacement du vélo tricycle (10 Km/h), du confort de son conducteur, de la visibilité sur la route, un design simple et d’une source d’alimentation écologique et rentable. Pour atteindre nos objectifs, une étude technologique a été menée et a permis de dimensionner les différents composants du système à partir de notre cahier des charges, des hypothèses et calculs appropriés, suivi d’un prototypage pour un meilleur résultat très fiable (Poids total 120 Kg, Vitesse 25Km/h, Energie journalière 500 Wh). Pour terminer le travail, nous n’avons pas oublié de faire une étude économique qui est consacrée à l’évaluation, le coût global de la réalisation. Ce qui nous a permis d’estimer un coût total de trois cent quarante-huit mille deux cent vingt-cinq franc CFA (348.225 F CFA). Des recommandations ont été faites pour la réalisation dudit projet et les dispositions particulières à prendre lors de l’utilisation. Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées iv Présenté par FANDOUMI Winner TABLE DES MATIÈRES DEDICACES .............................................................................................................................. i REMERCIEMENTS .................................................................................................................. ii RESUME ................................................................................................................................... iii TABLE DES MATIÈRES ........................................................................................................ iv LISTE DES TABLEAUX ....................................................................................................... viii LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. ix LISTE DES SYMBOLES ET ABRÉVIATIONS ..................................................................... xi INTRODUCTION ...................................................................................................................... 2 I. CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LES TRICYCLES ............................................... 4 I.1 Les vélos [06] .............................................................................................................. 4 I.1.1 Historique [07] ..................................................................................................... 4 I.1.2 La draisienne 1817 ............................................................................................... 4 I.1.3 La draisienne à pédale 1839 ................................................................................. 5 I.1.4 La michaudine 1861 ............................................................................................. 6 I.1.5 La bicyclette de LAWSON 1880 ......................................................................... 6 I.1.6 Le rover safety bicycle1885 ................................................................................. 6 I.1.7 Le vélo d’aujourd’hui ........................................................................................... 7 I.2 Les Tricycles ................................................................................................................ 8 I.2.1 Historique [08] ..................................................................................................... 8 I.2.2 Les différents types de tricycles ......................................................................... 10 I.2.2.1 Les tricycles non motorisés ......................................................................... 10 I.2.2.2 Tricycles motorisés ..................................................................................... 13 I.3 Tricycle pour les personnes handicapées [11] ........................................................... 18 I.3.1 Définition ........................................................................................................... 18 I.3.2 Tricycle adulte pour les personnes handicapées non motorisé .......................... 18 Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées v Présenté par FANDOUMI Winner I.3.2.1 Propulsion avec le système de pédalier devant [12] ................................... 19 I.3.2.2 Propulsion avec le système du levier à pousser .......................................... 19 I.3.3 Tricycle adulte pour les personnes handicapées physique motorisé .................. 20 I.4 Système de freinage et de transmission de mouvement pignon / chaine ................... 21 I.4.1 Les systèmes de freinages .................................................................................. 21 I.4.2 Type de freins ..................................................................................................... 21 I.4.2.1 Le frein à mâchoires ou à jante ................................................................... 22 I.4.2.2 Le frein à disque .......................................................................................... 23 I.4.2.3 Les freins à tambour .................................................................................... 23 I.4.3 Système de transmission de mouvement pignon / chaine .................................. 23 I.4.3.1 Principales caractéristiques ......................................................................... 23 I.4.3.2 Les calculs nécessaires pour les chaînes à rouleaux ................................... 24 I.5 Le système photovoltaïque ........................................................................................ 25 I.5.1 Panneau photovoltaïque ..................................................................................... 25 I.5.1.1 Les différentes technologies de panneaux solaire ....................................... 26 I.5.1.2 Comparaison des différentes technologies de panneau solaire ................... 28 I.5.2 Les batteries ........................................................................................................ 29 I.5.2.1 Les différentes batteries utilisées pour le système photovoltaïque ............. 30 I.5.3 Contrôleur ou régulateur de charge .................................................................... 32 I.5.3.1 Rôles et avantages du régulateur de charge ................................................ 32 I.5.3.2 Les types de régulateur de charge et leurs fonctionnements ....................... 32 I.6 Moteurs brushless ...................................................................................................... 34 I.6.1 Les différents types de moteurs bruhless ........................................................... 35 I.6.1.1 Moteurs brushless outrunner : ..................................................................... 35 I.6.1.2 Moteurs brushless inrunner : ....................................................................... 36 I.6.1.3 Moteurs brushless disques : ........................................................................ 36 I.7 Contrôleur brushless .................................................................................................. 37 Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées vi Présenté par FANDOUMI Winner I.8 Commande à gaz ou accélérateur .............................................................................. 38 II. CHAPITRE 2 : ÉTUDE DE CONCEPTION ET DE DIMENSIONNEMENT DU VELO TRICYCLE SOLAIRE ............................................................................................................ 41 II.1 Étude de conception ................................................................................................... 41 II.1.1 Rappel sur la problématique ............................................................................... 41 II.1.2 Spécification du cahier de charge ....................................................................... 41 II.1.3 Schéma technologique ........................................................................................ 42 II.1.4 Approche de solution ......................................................................................... 44 II.1.5 Méthodologie d’exécution .................................................................................. 44 II.2 Étude de dimensionnement du tricycle ...................................................................... 45 II.2.1 Etude de dimensionnement sur la partie mécanique de l’engin ......................... 45 II.2.1.1 Détermination de la puissance requise pour le tricycle .............................. 45 II.2.1.2 Dimensionnement du moteur ...................................................................... 47 II.2.1.3 Dimensionnement du système de transmission .......................................... 50 II.2.1.4 Dimensionnement du châssis ...................................................................... 54 II.2.1.5 Dimensionnement de la fourche du tricycle ............................................... 57 II.2.1.6 Dimensionnement du guidon ...................................................................... 57 II.2.2 Etude de dimensionnement de la partie système photovoltaïque ....................... 58 II.2.2.1 Dimensionnement du panneau photovoltaïque (partie 1) ........................... 59 II.2.2.2 Dimensionnement du panneau photovoltaïque (partie 2) ........................... 60 II.2.2.3 Dimensionnement de la batterie .................................................................. 62 II.2.2.4 Dimensionnement du régulateur de charge ................................................. 64 II.2.3 Choix et calcul des autres composants du système de l’engin ........................... 64 II.2.3.1 Choix et calcul du contrôleur ...................................................................... 65 II.2.3.2 Choix du frein électrique et de l’accélérateur ............................................. 66 III. Chapitre 3 : EVALUATION DU COUT DU PRODUIT ............................................ 68 III.1 Evaluation des matières premières pour la partie mécanique ................................ 68 Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées vii Présenté par FANDOUMI Winner III.1.1 Les tubes carrés .................................................................................................. 68 III.1.2 Electrode de soudure .......................................................................................... 68 III.1.3 Les roues ............................................................................................................ 68 III.1.4 Le guidon recourbé ............................................................................................. 68 III.1.5 La fourche .......................................................................................................... 68 III.1.6 Le moteur ........................................................................................................... 69 III.1.7 La chaine ............................................................................................................ 69 III.2 Evaluation des matières premières pour la partie photovoltaïque et électronique . 69 III.2.1 Le panneau solaire .............................................................................................. 69 III.2.2 La batterie ........................................................................................................... 70 III.2.3 Le régulateur ...................................................................................................... 70 III.2.4 Le contrôleur bruhless ........................................................................................ 70 III.2.5 L’accélérateur de gaz et le frein électrique ........................................................ 70 III.3 Evaluation du coût global du projet ....................................................................... 71 CONCLUSION GÉNÉRALE-RECOMMENDATIONS ........................................................ 73 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................. 75 ANNEXES ET PHOTOS DE LA REALISATION ................................................................. 77 Etude et réalisation d’un vélo tricycle solaire pour les personnes handicapées viii Présenté par FANDOUMI Winner LISTE DES TABLEAUX Tableau I-1: uploads/Ingenierie_Lourd/ mem-win-corection-fin-fin.pdf