Diseño de cuadro de doble suspensión para bicicleta de montaña

Abstract

RESUMEN: El objetivo principal de este TFG es el de crear un diseño para un cuadro de doble suspensión para una bicicleta de montaña de la modalidad de enduro. Antes de adentrarse en lo que es el diseño propiamente dicho, se realiza una introducción a las partes de las que se compone un cuadro de bicicleta de estas características y a continuación se presentan los distintos sistemas de suspensión trasera más comunes y las propiedades de cada uno de ellos. Una vez realizada la introducción, se comienza con el diseño, realizando una comparativa entre los dos sistemas de suspensión que más se pueden adecuar al funcionamiento del modelo final, una vez elegido el sistema se realiza un diseño preliminar en un programa de análisis de sistemas multicuerpo (Working Model) para crear una aproximación al sistema final. Tras realizar este paso, se introduce a un software específico de diseño de sistemas de suspensión y se refina el sistema lo máximo posible en lo que a aspectos cinemáticos se refiere. Seguidamente, se crea un modelo más completo en Working Model al que se le realizan una serie de pruebas con la intención de llevar al sistema al límite para así poder obtener los esfuerzos máximos que se van a producir en los distintos elementos. Tras realizar los cálculos anteriormente mencionados, se realiza un diseño del cuadro en un software de diseño CAD llamado Inventor y, una vez realizado este diseño, se importa el diseño a la herramienta que incorpora el propio programa (Basada en el software ANSYS) para el análisis de elementos finitos de los distintos componentes. Se introducen las cargas anteriormente obtenidas y se comprueban las tensiones obtenidas. A continuación se realiza un análisis modal de cada uno de los elementos y se comparan los resultados obtenidos con las frecuencias a las que se producen las solicitaciones más comunes producidas durante el uso del modelo. Por ultimo se realiza un análisis a fatiga de los distintos elementos con la intención de comprobar la vida que tendrá el modelo.

ABSTRACT: The main objective of this TFG is to create a design for a full suspension frame for an enduro mountain bike. Before delving into what is the design itself, an introduction is made to the parts that make up a bicycle frame with these characteristics and then the different most common rear suspension systems and the properties of each one. Once the introduction is made, the design begins, making a comparison between the two suspension systems that can best be adapted to the operation of the final model, once the system is chosen, a preliminary design is carried out in a multibody systems analysis program (Working Model) to create an approximation to the final system. After completing this step, a specific suspension system design software is introduced and the system is refined as much as possible in terms of kinematics. Next, a more complete model is created in Working Model to which a series of tests are carried out with the intention of taking the system to the limit in order to obtain the maximum efforts that are going to be produced in the different elements. After performing the aforementioned calculations, a frame design is made in a CAD design software called Inventor and, once this design is made, the design is imported to the tool that incorporates the program itself (Based on ANSYS software) for the finite element analysis of the different components. The loads previously obtained are introduced and the tensions obtained are checked. Next, a modal analysis of each of the elements is carried out and the results obtained are compared with the frequencies at which the most common stresses produced during the use of the model occur. Finally, a fatigue analysis of the different elements is carried out with the intention of verifying the life that the model will have.