Projet vélo en contre-plaqué

[GDumont]

@alexP33 Salut !

J’ai d’abord utilisé FreeCAD qui est libre et gratuit et permet de faire de la conception 3D et du calcul éléments finis. L’ergonomie est, comme beaucoup de logiciels libres, peu développée.
Quand mes problèmes se sont complexifiés, je suis repassé sous Solidworks et le module Simulation. Vraiment efficace…y a pas photo, même si je salue la démarche de FreeCAD.

Pour le nouveau prototype de mon engin, j’essaie d’orienter la conception vers l’optimisation de cette fameuse rigidité latérale (je crois effectivement que c’est le terme) qui posait problème sur le premier proto.

J’ai fais par exemple un calcul de déformée du cadre sous l’effet d’un appui sur une pédale avec une intensité correspondant au poids du cycliste (800N) avec la manivelle horizontale vers l’avant.
Ca ne correspond à aucun essai standard (je n’ai pas encore trouvé de donnée la dessus…) mais ça donne une idée de la déformation et des zones sollicitées.

J’ai bloqué les zones d’accroche de la roue arrière et l’axe de la fourche.

Le déformation visibles ici (solides non déformés en gris) sont multipliés par un facteur 10.
La déformation semble acceptable (moins de 1 mm). Le cadre fait dans l’état actuel environ 3kg. J’aimerais réduire un peu et arriver à 2,5 kg.

C’est une première approche. Je pense ensuite affiner l’essai en libérant le pivot du pédalier en rotation et modéliser la traction de la chaine sur la roue arrière qui doit rajouter de la déformation à l’ensemble…

A priori, vu les contraintes obtenues, je peux réduire la section des barres supérieures et d’autres sections aussi mais je n’ai pas de critère !!!
Si quelqu’un sais comment on quantifie la rigidité latérale d’un cadre et a des valeurs de référence, je suis preneur !!!

[alexP33]

Merci pour ta réponse. T’as sorti l’artillerie lourde

FreeCAD j’ai abandonnée. C’est contre intuitif au possible, je ne suis jamais arriver à faire des conceptions paramétrables et vu que je suis sur mac il me faudrait un doctorat en informatique pour installer tout les trucs de geek qui vont bien pour faire du calcul 3D

Je me permets quelques questions / remarques :

• est ce que tu as considéré le contreplaqué comme un matériaux homogène ?
• Vu que tu as bridé tout attention aux valeurs absolues des déformées. Regarde ce qui a été discuté sur ce post de @bastien. Le concensus semblent être d’avoir un fausse fourche.
• dans tous les cas le cas “dimensionnant” n’est pas vélo vertical, en danseuse tu vas avoir une résultante importante en latéral. Pour les calculs de roues je prends 15°, c’est un pur hasard mais j’ai lu que Cervelo fait de même pour ces cadres (ici).
• J’ai une approche bien plus basique que vous, n’ayant pas de valeur de référence je m’en suis fais. Ca permet de travailler en relatif. Dans ton cas tu peux partir des kits de tube de base que propose certains (ceeway, ciclocorsa). C’est de l’acier ça te donnera un point de départ. Je peux te faire un 3D d’un cadre “soudobrasé” (sous entendu ça me demanderait trop de temps de représenter le manchons) rapidement à la géométrie de ton vélo.
• pour ta conception, le fait d’avoir 2 flancs sans lien entre eux autre que la tige de selle et le tube de direction ne doit pas t’aider pour la rigidité latérale (je pense par exemple a un concept type sandwich composite avec nid d’abeille ou “tour Eiffel”).

Alex

[GDumont]

Merci pour ces remarques…

est ce que tu as considéré le contreplaqué comme un matériaux homogène ?

Oui pour l’instant, pas approfondit ds solidworks pour l’instant…

Vu que tu as bridé tout attention aux valeurs absolues des déformées. Regarde ce qui a été discuté sur ce post de @bastien. Le concensus semblent être d’avoir un fausse fourche.

Oui j’avais vu ce post. Interressant ! Mais ça semble orienté vers un essai de tenue du cadre dans un cas de chargement vertical lors d’un saut ou d’un impact vertical… Moi je travail sur la rigidité latérale pour l’instant.

J’ai une approche bien plus basique que vous, n’ayant pas de valeur de référence je m’en suis fais. Ca permet de travailler en relatif. Dans ton cas tu peux partir des kits de tube de base que propose certains (ceeway, ciclocorsa). C’est de l’acier ça te donnera un point de départ. Je peux te faire un 3D d’un cadre “soudobrasé” (sous entendu ça me demanderait trop de temps de représenter le manchons) rapidement à la géométrie de ton vélo.

D’accord avec le travail en relatif. L’idée serait de comparer avec un vrai cadre en acier pas trop “mou”, sur la base d’un chargement et d’une mesure réels. Reste à trouver un cas de chargement qui corresponde à l’utilisation réelle et qui soit réalisable dans mon modeste atelier. C’est là que je doit trouver des données.

Pour ce qui est de la comparaison avec un modèle numérique fait de tubes classiques, ok mais ça m’embarque dans une modélisation tubulaire difficile et de plus négliger l’apport des les manchons dans la rigidité me parait difficile…

pour ta conception, le fait d’avoir 2 flancs sans lien entre eux autre que la tige de selle et le tube de direction ne doit pas t’aider pour la rigidité latérale (je pense par exemple a un concept type sandwich composite avec nid d’abeille ou “tour Eiffel”).

Bien d’accord. Pour l’instant je crois que le gros des contraintes est supporté par la poutre assez grosse (et assez lourde du coup) qui sert de tube de selle. Si je pars vers une réduction de cette poutre pour gagner du poids, il faudra surement ajouter des renforts entre les flancs comme tu dis…

Une remarque : SW permet aussi les études topologiques. L’idée est de demander au soft de faire “maigrir” une géométrie donnée pour tendre vers un compromis poids/déformation intéressant. Après un rapide calcul, il m’a carrément supprimé les barres supérieures et ce dans les cas de chargement vertical et latéral…

A suivre …

[alexP33]

Oui j’avais vu ce post. Interressant ! Mais ça semble orienté vers un essai de tenue du cadre dans un cas de chargement vertical lors d’un saut ou d’un impact vertical… Moi je travail sur la rigidité latérale pour l’instant.

Avec le modèle par poutre que j’utilises je fais des calculs qui sont plus dans l’esprit de ce que tu cherches et j’ai aussi une fausse fourche. Je me dis que les points de contact sont au sol… le plus approchant sont les axes des roues. A minima j’éviterai de trop brider la direction (perso j’essaie d’appliquer une contrainte par degré de liberté à supprimer… mais je n’ai pas la vérité absolue, je donne juste mon feeling).

Pour ce qui est de la comparaison avec un modèle numérique fait de tubes classiques, ok mais ça m’embarque dans une modélisation tubulaire difficile et de plus négliger l’apport des les manchons dans la rigidité me parait difficile…

Il y a plein de cadres acier qui sont soudés au tig sans manchons. Je peux t’envoyer celui que j’ai sous onshape et que @bastien m’a passé en 3D, le tubbing doit correspondre à un vélo rigide pour de l’acier (enfin j’espère).

A suivre …

Oui

[GDumont]

Des news de mon projet pour ceux que ça intéresse…

Après calculs, et réduction le ma masse à environ 2,5 kg j’obtient une forme acceptable :

je me lance dans la réalisation du prototype V2 :

Le CP de bouleau se travail très bien. J’arrive à avoir des découpes nettes sans éclater les feuilles et le ponçage donne un fini nickel.
La semaine prochaine : finition du ponçage et assemblage…

Les platines avant et arrières sont parties en découpe laser (acier de 4mm d’épaisseur)…

Merci pour vos commentaires !
A suivre

[GDumont]

Le cadre en cours de finition…

[alexP33]

Il a une belle gueule ! Tu ne fais que du collage, il n’y a aucune assemblage vissé ?

Alex

Ps : dommage tes photos ne sont visibles que par lien.

[GDumont]

Je ne vois pas comment faire que les photo apparaissent ici directement.

Sinon pas de vis pour l’instant… uniquement deux chevilles (tourillons de 10 mm en hêtre).

[Steinman]

@GDumont
Le plus simple est d’uploader directement par le forum et non par un hébergeur tierce

[alexP33]

@Steinman a dit dans Projet vélo en contre-plaqué :

@GDumont
Le plus simple est d’uploader directement par le forum et non par un hébergeur tierce

au risque d’enfoncer une porte ouvert : techniquement ca se fait simplement en glissant ta photo dans le message que tu es en train d’écrire.

[GDumont]

Ok merci !
Voici la fourche et le pivot de fourche :

Et le montage de l’axe de direction :

ça avance !

[alexP33]

C’est fidèle au 3D. Est ce que tu l’as pesé pour savoir si t’as tenu le poids calculé ?

[GDumont]

J’ai pesé fourche+cintre+cadre et je suis à 6,5 kg.
Avec les roues et la transmission, je pense que je serait vers 13 kg.

[Lapinou]

Formidable! vraiment beau, et pas si lourd en fait. le CP est un materiau sympa que je suis en train d’experimenter aussi. Par contre je me demande si ta direction par biellette peut tenir le choc, mais je n’ai pas vu le mécanisme en détail, alors je serrais heureux de me tromper…

[GDumont]

La direction est faite à partir de 2 rotules diamètre 15. Je pense que ça devrait tenir. Je verrai à l’usage, quitte à surdimensionner…

Voici l’engin enfin assemblé. Je n’ai pas hésiter à me ballader un peu avec (en douceur car les freins et le dérailleur ne sont pas encore cablés). Les première impression sont très encourageante et la sensation de rigidité est là, contrairement à la version précédente. En tout cas je suis assez fière du design et plusieurs personnes m’ont abordé dans la rue avec des yeux ronds en me posant plein de questions… ça fait très plaisir.

Reste à monter des V-brake et un cable de dérailleur.
Puis viendra le vernis. Je suis preuneur de conseil pour le vernis. polyuréthane ? epoxy ? autre ? Je suis en phase de prospection…

Merci pour vos réactions

[alexP33]

Je pense que la remarque sur la direction est plus liée au porte à faux que la taille des rotules. L’axe est assez loin de la fixation sur ta fourche. Mais comme tu dis, tu verras.

Pour le vernis, je viens de refaire une table de jardin en chêne avec du vernis polyuréthane. La première fois elle a tenu 7 ans. Ca s’est pour le bois, pour tes platines je passe mon tour.

[alexP33]

@GDumont
Après une nuit de sommeil j’ai certains remarques.

Pour que ça fasse encore plus propre :

• je remplacerai la visserie par des empreintes BTR ou TORX. Avec un tournis plat on finit toujours par riper et déformer l’empreinte.
• je chercherai une solution pour que les vis qui tiennent les brides de ton guidon ne dépassent pas. Tu dois pouvoir trouver ton bonheur avec certains axes de roue de trottinette (par exemple).

Sinon pour la conception on a parlé de la direction mais a bien y regarder c’est presque plus la fixation de tes platines en acier sur tes bases qui m’interpellent. J’ai peur que le contreplaqué “s’ouvre”. Vu le sens dans lequel tu as pris le contreplaqué un système de manchon me semblerait plus adapté.

[GDumont]

Merci. Très bonnes remarques.
Effectivement la visserie est à faire évoluer. J’ai voulu rapidement monter l’ensemble pour tester le cadre et les sensations qu’il procure. Une fois la conception du cadre validée, viendra la phase de finition, vernissage du bois, choix des composants y compris la visserie…
Bien vu les axes de trotinette. Je compte d’ailleurs utiliser ça pour les axes d’étriers. C’est du 8mm en standard et ça s’ajuste parfaitement au diamètre intérieur des V-brakes.

Je me suis posé la même question par rapport au raccord des platines arrières sur les bases. J’avais prévu au départ une platine avec un pli à 90° pour attaquer le CP verticalement pour éviter ce problème.

J’y reviendrai peut-être, mais je voulais essayer les platines plus simples pour la démarche low-tech…

Par contre je ne vois pas bien à quoi ressemble un système de manchons ?

Merci beaucoup pour toutes ces remarques constructives !

[GDumont]

D’ailleurs, j’aimerais poser la question suivante :
Comment testez vous un cadre ? Quand vous enfourchez un vélo, comment évaluer la qualité du cadre en terme de rigidité ?
Que doit on vérifier en terme de “sensations” sur un cadre ?
Je rappelle que mon objectif est un vélo de ville/ballade à usage quotidien, pas un vélo sportif.

Merci pour vos retours.

[alexP33]

@GDumont a dit dans Projet vélo en contre-plaqué :

Par contre je ne vois pas bien à quoi ressemble un système de manchons ?

En gros tu remplaces ta platine à 90° par un bout de tube rectangulaire dans lequel tu viens incérer ton bois. Pour l’arrière ça demande un peu de soudure (ou un double pliage si tu te contentes d’une platine supérieure et inférieure pour prendre en sandwich ton bois), pour la fourche en partant de rectangle tu peux directement sortir ta pièce avec une scie et une lime.

Sinon aucune idée comment on “qualifie” un vélo de ville.