16822

16822

مدل‌سازي و بهينه‌سازي شاسي يك دوچرخه و مقايسه‌ي دو نمونه‌ي اوليه و بهينه‌سازي شده

كارشناسي ارشد

ساخت و توليد

مهرماه 1395

دكتر حبيب‌اله اكبري

مكانيك

چكيده با توجه به افزايش تمايل به استفاده از دوچرخه در جوامع پيشرفته، بهبود طرح و كارايي اين وسيله‌ي نقليه‌ي پاك بيش‌ازپيش موردتوجه سازندگان صنعت دوچرخه‌سازي قرارگرفته است. استحكام و وزن در دوچرخه‌هاي كوهستان امروزي از مهم‌ترين مسائل پيرامون طراحي اين نوع دوچرخه هستند. اين پارامترها به اين دليل داراي اهميت بيشتري هستند كه در بالا رفتن از شيب نياز به‌صرف انرژي كمتر وجود دارد؛ همچنين در پائين آمدن از شيب، طراحي يك فريم سنگين كه بر كاهش سرعت تأثير داشته باشد يك ضرورت محسوب مي‌شود و درنهايت وزن و استحكام مناسب موجب امنيت بيشتر سرنشين در برخورد‌ها و پرش‌ها با دوچرخه مي‌شوند. در اين پايان¬نامه، به‌منظور معتبر سازي، يك نمونه‌ي بهينه‌شده و ساخته‌شده‌ ‌ ازنظر وزن و استحكام كه اين نمونه تحت آزمايش فشار به‌صورت شبه استاتيكي قرار داده مي¬شود تا ازنظر استحكام بررسي شود. سپس مدل اجزاء محدود مشابه با مدل آزمايشگاهي در كامپيوتر ساخته مي¬شود و شرايط مشابه با شرايط عملي شبيه‌سازي خواهد شد. از داده‌هاي منحني نيرو- جابجايي براي ارزيابي و صحه‌گذاري استفاده مي¬شود. پس از بهينه‌سازي و تعيين الگوي اصلاح‌شده ازنظر ابعادي روي مدل كامپيوتري، يك شاسي مطابق ابعاد جديد ساخته‌شده و بررسي مي¬شود. هدف از ساخت اين شاسي، رسيدن به مدلي بر پايه‌ي مدل اوليه است كه در عين حفظ استحكام تا حد امكان سبك‌تر باشد. واژه‌هاي كليدي: شاسي، دوچرخه، وزن، استحكام، بهينه‌سازي

1395/12/09

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract A frame is counted as the most important part of a bicycle an​d it’s subjected to different static an​d dynamic loads onto which wheels an​d other required components are attached. The modern an​d most common frame design for an upright bicycle is based on the safety bicycle, an​d consists of two triangles, a main triangle an​d a paired rear triangle. This is known as the diamond frame. Frames are required to be strong, stiff an​d light, which they do by combining different materials an​d shapes. Performance of a bicycle is closely dependent on its weight, so, a well-designed frame can be the best solution to optimize the overall performance. This work has outlinedS a CAD model which represents a mountain bicycle frame utilizing Parabolic OCTREE Tetrahedron Mesh for a proper analysis. The objective was to optimize weight an​d vertical stiffness by means of FEA software an​d to manufacture the optimized model to validate the whole eva​luation afterwards. The frame was modeled using CAD software; it was then validated by a special test. The testing system contained subject frames (before an​d after optimization), a computerized hydraulic press-brake with load cell an​d extension sensor an​d a set of specialized fixtures. With comparing quasi-static load simulation an​d the experiment, it was confirmed that the simulation is valid. With extracting required drafts from optimized model, a new bicycle frame was manufactured an​d tested. Comparing final simulation an​d experiment, results indicates 12% decrease in frame weight an​d 8% increase in its vertical stiffness. Keywords: bicycle, frame, optimization, CAD, FEA, weight, extension.