DISTANCIA ENTRE EJES
17 Diseño de una bicicleta de montaña GEOMETRÍA DIMENSIONES DE NUESTRA BICICLETA
CARACTER COMPETITIVO < > COMODIDAD 457 mm
71º
73º (440-580 mm)
(± 1º)
(± 1º) TALLA
ÁNGULO DE DIRECCIÓN
ÁNGULO DE SILLÍN 1064 mm (1045-1108 mm) DISTANCIA ENTRE EJES DISTANCIA SILLÍN-DIRECCIÓN
CAÍDA DEL PEDALIER
LONGITUD DE VAINAS
AVANCE DE LA HORQUILLA 585 mm
35 mm
425 mm
44 mm (555-608 mm)
(30-40 mm)
(415-425 mm)
(35-46 mm)
18 Diseño de una bicicleta de montaña GEOMETRÍA TUBOS DEL CUADRO Tubo vertical Tubo de pedalier Tubo de dirección
Tubo oblicuo Tubo horizontal Vainas Tirantes
Punteras Rigidizadores
19 Diseño de una bicicleta de montaña GEOMETRÍA PRIMER MODELO
20 Diseño de una bicicleta de montaña MODELADO 3D ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
2.- MATERIAL DEL CUADRO
3.- GEOMETRÍA
4.- MODELADO 3D
5.- ENSAYOS DE FATIGA E IMPACTO
6.- REDISEÑO DEL CUADRO
7.- PRESUPUESTO
21 Diseño de una bicicleta de montaña MODELADO 3D MODELO 3D UNIONES SOLDADAS
CORDONES DE SOLDADURA ANCHO DEL CORDÓN: 7 ÷ 9 mm ASPECTO ONDULADO
CONCAVO CONVEXO MECÁNIZADOS
ÁNGULO AGUDO
ÁNGULO OBTUSO
22 Diseño de una bicicleta de montaña MODELADO 3D SOLID EDGE Diseño 3D MODELO EN 3D DEL CUADRO REPRESENTACIÓN DEL CORDÓN GENERACIÓN AUTOMÁTICA DE SUPERFICIES DE UNIÓN COSMOSDesignSTAR
(Cálculo por elementos finitos) TENSIONES TENSIONES FORMA REAL DEL CORDÓN CHAFLANADO + REDONDEO
23 Diseño de una bicicleta de montaña MODELADO 3D RETENCIÓN PISTA INTERIOR
BOLAS
CAZOLETA CUADRO HORQUILLA COSMOSDesignSTAR
CONTACTO ENTRE SUPERFICIES
BONDED SURFACE SHRINK FIT COSTE COMPUTACIONAL CONJUNTO: CUADRO-RODAMIENTOS-HORQUILLA
Rodamientos PIEZA DE
24 Diseño de una bicicleta de montaña MODELADO 3D CONJUNTO CUADRO-RODAMIENTOS-HORQUILLA
IGUAL DISTRIBUCIÓN Y VALOR DE TENSIONES EN EL CUADRO
PEQUEÑAS VARIACIONES LOCALIZADAS CERCA DE LOS CONTACTOS RODAMIENTO DE UNA ÚNICA PIEZA
25 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
2.- MATERIAL DEL CUADRO
3.- GEOMETRÍA
4.- MODELADO 3D
5.- ENSAYOS DE FATIGA E IMPACTO
6.- REDISEÑO DEL CUADRO
7.- PRESUPUESTO
26 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ¿SOPORTARÁ EL CUADRO LOS ESFUERZOS?
REPRODUCIR LAS CARGAS A LAS QUE ES SOMETIDO prEN 14766:2003 Mountain-bicycles – Safety requirements and test methods REALIZAR 5 ENSAYOS AL CUADRO
Ensayo de fatiga: fuerzas de pedaleo
Ensayo de fatiga: fuerzas horizontales
Ensayo de fatiga: fuerzas verticales
Ensayo de impacto: caída de una masa
Ensayo de impacto: caída del cuadro NO
27 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS MODELAR EL ENSAMBLAJE EN 3D SOLID EDGE COSMOSDesignSTAR SIMULAR EL MÉTODO DE ENSAYO REDISEÑO DEFORMACIONES CUMPLE LOS REQUISITOS TENSIONES
28 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYOS DE FATIGA
LÍMITE DE FATIGA DEL CUADRO
Factores que modifican
el límite de fatiga
LÍMITE DE FATIGA DEL CUADRO A VIDA FINITA
Curvas de Wöhler
Material base
Sef @N = 350 – 26.9 log N (N < 5·108 ciclos)
ZAT
Sef @N = 315 – 24.2 log N (N < 5·108 ciclos)
29 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ESFUERZOS FLUCTUANTES sm = (smax + smin ) / 2 Línea de Goodman (sa / Se ) + (sm / Su ) = 1 Línea de Langer | sm / Sy | + (sa / Sy ) = 1 sa = (smax – smin ) / 2
30 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYO DE FATIGA: FUERZAS DE PEDALEO ENSAYO REAL
SIMULACIÓN
F = 1 200 N; 100 000 ciclos
No debe haber fracturas o grietas visibles
31 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS PARTES DEL CONJUNTO AJUSTE DE LOS RODAMIENTOS
Apriete 0.1 ÷ 0.2 mm
32 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS CONDICIONES DE CONTORNO Arista 300 mm
Punto Eje Superficies
33 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS MALLADO
ELEMENTOS TETRAÉDRICOS DE 2º ORDEN
34 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS TIPO DE ANÁLISIS < ANÁLISIS DINÁMICO
ANÁLISIS ESTÁTICO
FRECUENCIA DE APLICACIÓN DE LA CARGA
1.5 Hz frecuencia de pedaleo ELEVADO COSTE COMPUTACIONAL
1/3 DE LA MENOR FRECUENCIA DE RESONANCIA
> 15 Hz ANÁLISIS ESTÁTICO
LINEAL 2 ÷ 5 Hz , EFBe Engineering For Bikes
FRECUENCIA DEL 1er MODO = 48.18 Hz > 15 Hz
SIN PLASTIFICACIÓN
35 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS PEDAL DERECHO: TENSIONES DE VON MISES
36 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYO DE FATIGA: FUERZAS HORIZONTALES Fuerzas de 1 200 N y 600 N; 50 000 ciclos
No debe haber fracturas o grietas visibles
37 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS TIPO DE ANÁLISIS FRECUENCIA DEL 1er MODO = 48.59 Hz > 15 Hz
SIN PLASTIFICACIÓN ANÁLISIS ESTÁTICO
LINEAL Frecuencia del 5º modo = 317.31 Hz
38 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS FUERZA = 1200 N: TENSIONES DE VON MISES
39 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYOS DE IMPACTO
Baja velocidad de impacto < 50 m/s
No estudiamos la zona del impacto
FENÓMENOS A CONSIDERAR Ondas de tensión VALOR DESPRECIABLE Dinámica y vibraciones estructurales
Elementos de contacto
Plastificación del material COSTE COMPUTACIONAL ANÁLISIS ESTÁTICO
Comportamiento no lineal del material Modelo de plastificación ANÁLISIS NO LINEAL
40 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYO DE IMPACTO: CAÍDA DE UNA MASA No debe haber fracturas o
grietas visibles
Deformación permanente
entre ejes < 10 mm
41 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS FUERZA DE IMPACTO – SIMULAR
Sistema de 1 g.d.l.
Constante elástica, k CUADRO Coef. amortiguamiento, c 0.01 ÷ 0.03 Coef. amortiguamiento
ACELERÓMETRO MENOR VALOR DE FUERZA
SISTEMA SIN AMORTIGUAMIENTO CURVA FUERZA-TIEMPO
Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ANÁLISIS ESTÁTICO NO LINEAL
CONDICIONES DE CONTORNO
CURVA FUERZA-TIEMPO
MALLADO MATERIAL Modelo de plastificación Huber-Von Mises MÉTODO DE SOLUCIÓN
ITERATIVO Newton-Raphson modificado con control de fuerza
42
43 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS TENSIONES DE VON MISES PLASTIFICACIÓN
44 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS ENSAYO DE IMPACTO: CAÍDA DEL CUADRO No debe haber fracturas o grietas visibles
Deformación permanente entre ejes < 60 mm
45 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS CONDICIONES DE CONTORNO
46 Diseño de una bicicleta de montaña ENSAYOS TENSIÓNES DE VON MISES ROTURA
47 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
2.- MATERIAL DEL CUADRO
3.- GEOMETRÍA
4.- MODELADO 3D
5.- ENSAYOS DE FATIGA E IMPACTO
6.- REDISEÑO DEL CUADRO
7.- PRESUPUESTO
48 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO REDISEÑO DEL CUADRO prEN 14766:2003
Comprobación a PANDEO REDUCIR PESO VARIABLES DEL DISEÑO
Tamaño y forma de los tubos
Distribución y valor de las tensiones
Restricciones geométricas (componentes)
Espesores (tubo embutido)
49 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO DISEÑO DEL SEGUNDO MODELO TUBO OVALADO EMBUTIDO VARIABLE FORMA HORIZONTAL SI SI NO OBLICUO SI SI NO VERTICAL NO SI NO TIRANTES NO NO SI VAINAS SI NO SI DIRECCIÓN NO SI NO PEDALIER NO NO NO RIGIDIZADORES NO NO NO
50 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO IMPACTO: CAÍDA DEL CUADRO MODELO 2
51 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO SEGUNDO MODELO
52 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO FATIGA: PEDAL DERECHO IMPACTO: CAÍDA DEL CUADRO CAÍDA DEL CUADRO, TENSIÓN > 290 MPa CAÍDA DEL CUADRO, DEFORMACIÓN ESCALA 1:1
53 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO DISEÑO DEL TERCER MODELO
SE HAN HECHO VARIACIONES EN:
ESPESORES DE LOS TUBOS
LONGITUDES DE EMBUTIDO
54 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO ENSAYO DE IMPACTO: CAÍDA DEL CUADRO MODELO 2 MODELO 3
55 Diseño de una bicicleta de montaña VALIDACIÓN DEL TERCER MODELO
COMPROBACIÓN DE TENSIONES
Valores de tensión adecuados
COMPROBACIÓN DE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE
IMPACTO: CAÍDA DEL CUADRO
Impacto: caída de una masa 1.6 mm < 10 mm
Impacto: caída del cuadro 22.4 mm < 60 mm
56 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO COMPROBACIÓN A PANDEO
Ensayos de impacto
Módulo de cálculo a pandeo de COSMOSDesignSTAR Impacto: caída de una masa Impacto: caída del cuadro MODO 1 MODO 1
57 Diseño de una bicicleta de montaña REDISEÑO DEL CUADRO MODELO DEFINITIVO Peso del cuadro: 1.76 kg (2.21 kg)
58 Diseño de una bicicleta de montaña FABRICACIÓN PROCESO DE FABRICACIÓN
Elementos adicionales (guías de cable, pivotes de los frenos)
Soldadura
Alineación del cuadro
Maduración artificial
Protección frente a la corrosión (anodizado, pintado)
MAQUINARIA
COMPONENTES DEL CUADRO 9.11 kg
10.87 kg Peso de los componentes
Peso de la bicicleta
59 Diseño de una bicicleta de montaña PRESUPUESTO ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
2.- MATERIAL DEL CUADRO
3.- GEOMETRÍA
4.- MODELADO 3D
5.- ENSAYOS DE FATIGA E IMPACTO
6.- REDISEÑO DEL CUADRO
7.- PRESUPUESTO
60 Diseño de una bicicleta de montaña PRESUPUESTO PRESUPUESTO
61 Diseño de una bicicleta de montaña
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