Les cyclistes peuvent rouler plusieurs heures sur des routes d'une qualité souvent médiocre. L’amélioration du confort des vélos de route est donc un critère de conception important dans l’industrie du cycle. Le fait que l’humain joue un double rôle de récepteur de vibration et de composant dynamique important sur un vélo complexifie l’étude du confort cycliste. De ce fait, les fabricants de vélos n’ont actuellement pas d'idée précise sur ce qui influence réellement le confort et cela limite leur capacité d'améliorer le confort de leurs produits. L’objectif de ce mémoire est de trouver les composants qui ont le plus d'influence sur le niveau d'accélération, de force et puissance transmises aux mains et aux fesses du cycliste. Cet objectif est atteint en trois étapes, qui ont fait chacune l’objet d’articles de journaux inclus dans ce mémoire. La première étape est le développement d'une technique pour reproduire l’excitation de la route en laboratoire. Cette étape comprend d'abord la mesure de vibration sur un vélo roulant sur une route très granulaire (bitume usé sans crevasses et sans nids de poules). Il y est ensuite question de la méthode de reproduction avec des excitateurs linéaires reproduisant la vibration de la route sous les roues d'un vélo avec un cycliste. La deuxième étape est l’élaboration d'un protocole expérimental conçu pour réduire au maximum les incertitudes reliées à l’interaction du cycliste sur le vélo et aux conditions d'essais. Ce protocole optimise la position du cycliste et des conditions d’essais pour augmenter la répétabilité des mesures des vibrations transmises aux mains et aux fesses du cycliste. Malgré ces précautions concernant la répétabilité, le système vélo-cycliste n'est pas déterministe. Une approche statistique rigoureuse doit donc être utilisée pour analyser les essais. La troisième étape est la campagne de mesure qui répond directement à l’objectif de ce mémoire. Elle se résume en une première série d’essais qui détermine pour chaque composant identifié (cadre, fourche, roues, cintre et potence) les pièces offertes sur le marché qui transmettent le plus et le moins de vibrations. À partir des pièces sélectionnées, une seconde série d'essais permet de déterminer ensuite la contribution relative de ces composants sur le niveau de vibrations transmises au cycliste. La détermination de la contribution relative des composants d’un vélo de route sur le niveau de vibrations transmises de la route au cycliste permet ainsi d'identifier les composants les plus influents sur le confort des vélos et de guider le partenaire au projet, Cervélo, dans la conception orientée vers l’amélioration du confort des vélos de demain.

This master’s thesis deals with the determination of the transmission error in spiral bevel gears and its minimization using tooth profile modification in order to reduce vibrations and noise of transmission systems. Gears are the primary source of vibrations transmitted through the shaft and bearings to the gearbox housing and adjacent surfaces that emit noise into the surrounding space. In order to increase the level of comfort and due to the legislative requirements, increasing emphasis is being placed on reducing the noise and vibrations of machine components, including transmission systems. This leads to the need to identify noise sources and evaluate them in terms of expected acoustic performance. The quality of the gear meshing can be judged by transmission error that is closely related to the noise and vibrations. To evaluate the quality of gears based on transmission error, experimental measurements are used that are costly and require quality equipment. Therefore, it is efficient to determine the expected transmission error already at the design stage using numerical methods. In this work a parametric model of bevel gear geometry and a numerical model for the simulation of gear meshing using FEM software Ansys Mechanical are created in order to determine the transmission error. Based on the transmission error, various load cases and gear modifications designed for transmission error reduction are compared.

This master’s thesis is focused on the compilation of a computational modelling of gear mesh engagement dynamics of a spur gear by MBS approach. The user input is the specific geometry of gears, the operating speed, and the load torque. The output are the forces in the gear engagement and the reaction of the forces in the wheel bearings depending on the change in the stiffness of the gear due to the changing number of teeth in the engagement and the change in the axial distance. This model is characterized by a fast and relatively accurate calculation in the time domain. This means that it can react to changes in parameters during simulation such as axial distance, speed, and torque.