Estudio y optimización de transmisión por cadena con corona de perfil ovalado en bicicletas de montaña

Castaño Sanz, Borja (2017). Estudio y optimización de transmisión por cadena con corona de perfil ovalado en bicicletas de montaña. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Estudio y optimización de transmisión por cadena con corona de perfil ovalado en bicicletas de montaña
Autor/es:
  • Castaño Sanz, Borja
Director/es:
  • Romero Rey, Gregorio
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Julio 2017
Materias:
Palabras Clave Informales: biomecánica, análisis dinámico, bicicleta de montaña, potencia, ovalidad
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Mecánica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El presente trabajo se ha realizado con dos objetivos claros y que van de la mano, aunque uno es consecuencia o clara continuación del otro. El primero de ellos consistirá en modelizar y simular el movimiento de la pierna-pie de un ciclista, desde la articulación de la cadera hasta el punto de contacto del pie con el pedal o unión del primer metatarsiano con la primera falange, tomando como valor de entrada al sistema el par motor en la biela. Esta parte es lo que llamaremos Análisis Cinemático de la Pedalada en Ciclismo. El segundo y principal objeto de este trabajo es el estudio de la influencia, en beneficio o detrimento del ciclista, de montar una transmisión donde la corona delantera presenta un perfil ovalado, en vez del convencional circular, en una bicicleta destinada al ciclismo de montaña. Esta segunda parte es lo que llamaríamos el Estudio Dinámico de la Pedalada en Ciclismo teniendo en cuenta un sistema de transmisión con relación de transmisión sinusoidal o no lineal. Para comenzar, se realiza un estudio biomecánico de la pedalada tomando medidas del ciclista, y añadiendo la geometría de la bicicleta. Con estos se establece la posición relativa los puntos y barras y añadiendo otros datos como inercias, masas y posiciones de los centros de gravedad se construye el modelo que representará el comportamiento de la pierna del ciclista durante los ciclos de pedalada usando la herramienta de CAD SolidWorks® y MATLAB®. Las variables de entrada del sistema en este caso se miden directamente de un modelo real y aplicando estudios previos sobre biomecánica ciclista, se calculan los centros de gravedad para el pie, pierna y muslo, así como momentos de inercia. Una vez generado el modelo se procede al análisis cinemático y ensayo dinámico del mismo: - Para el análisis cinemático nos interesa de un modo visual comprobar que el conjunto de barras realiza el movimiento natural de la pierna durante el pedaleo. Teniendo un modelo de 4 barras y sólo dos puntos fijos, obtenemos un modelo con 2 g.d.l. por lo tanto será necesario restringir uno de ellos con alguna ecuación de restricción adicional que comentaremos más adelante. Construidas nuestro modelo obtendremos de la simulación paso a paso una serie de gráficas con las que podremos justificar las posiciones y puntos críticos durante el pedaleo y efectos de variar el perfil de la corona motora. El modelado y representación se hará con la ayuda de la herramienta de CAD SolidWorks®, Excel® y la herramienta de simulación MATLAB®. - Para el análisis dinámico nos basaremos en un modelo real de la pierna de un ciclista, es decir, en un ciclista real. Se realizarán dos ensayos dinámicos diferentes, uno destinado a la observación de resultados a largo plazo y otro destinado a observar la dinámica en condiciones de marcha de las articulaciones de la pierna del ciclista. Para la recopilación de datos y los ensayos se empleará instrumental que se ajuste a los resultados o bondades que se quieren comprobar y que se habrán explicado con anterioridad. En cuanto al ensayo a largo plazo, dispondremos de un sistema de resistencia continua que afectará a la rueda trasera del ciclista, que representará nuestra simulación de condiciones de contorno. Y para el ensayo dinámico, enfocado a la biomecánica, emplearemos un dispositivo capaz de captar aceleraciones en 3 ejes ortogonales con suficiente sensibilidad gestionado por la aplicación específica VibSensor®. Después, los datos se tratarán a través de MATLAB®, Solidworks® y Excel®.

Más información

ID de Registro: 48925
Identificador DC: http://oa.upm.es/48925/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:48925
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 08 Ene 2018 13:41
Ultima Modificación: 08 Ene 2018 13:41
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