Denna rapport syftar till att ta fram ett modulärt dropout-system till en cykel, ett system som kopplar bakhjulet till ramen (det saknas en bra svensk översättning). Ett modulärt dropout-system gör det möjligt för en cykelram att använda flera olika typer av dropouts, vilket betyder att cykelramen kan anpassas efter olika användningsområden. Systemet består av ett fäste för dropoutsen och själva dropoutmodulerna. Det finns flera typer av modulära dropouts system idag men ingen standardisering av dem. Vid framtagning av systemet används generativ design i form av topologioptimering och en utvärdering av dess effekt på cykeldesign görs. System modellerades i CAD-programmet Solid Edge och innefattar ett fäste och tre typer av moduler, vilka utgår ifrån uppdragsgivarens krav. Systemet ska vara kompatibelt med bakhjul som har 120 mm och 135 mm breda nav där axeldiametern är 9 mm, samt 142 mm breda nav med en 12 mm axeldiameter, vilka motsvarar de tre olika modulerna. Designen var till en början enkel och främst fokuserad på de olika navens kompabilitet samt modulernas infästning. Anledningen till det var att Solid Edges inbyggda generative design-funktion valdes att användas. Denna funktion optimerar designen topologiskt utifrån användarens givna geometriska begränsningar samt de laster som designen utsätts för. Detta genererar en design av komplex geometri och används därför som en mall för hur den grova designen ska förbättras. Den förbättrade designens hållfasthetsegenskaper verifierades med FEM analyser som genomfördes med Discovery, vilket är inbyggd i CAD-programmet. Beräkningar på skruvförbandet mellan dropoutmodulerna och deras fäste utfördes, samt svetsförbandet mellan cykelramen och systemet, för att säker ställa att inga oönskade effekter på cykelns prestanda eller säkerhet uppkommer. Det resulterande systemet bedöms uppfylla kraven och ha tillräckliga hållfasthetsegenskaper, men det bedöms inte vara ett optimalt system. Det finns osäkerheter i det lastfall som användes för analyser av systemet och har därför dimensionerats mot en säkerhetsfaktor som tagits fram enligt Pugsley safety factor approach. Dessutom görs ett antal antagande vid beräkning av skruvförbandet. Det finns många fördelar med att använda Generative Design för att designa cyklar, men data på de laster som cykeln utsätts för och additiv tillverkning måste utvecklas mer för att nå sin fulla potential. / This report aims to develop a modular dropout system for a bicycle. A modular dropout system allows a bike frame to use various types of dropouts, enabling customization for different usage scenarios. The system consists of a dropout mount and the dropout modules themselves. While there are several types of modular dropout systems available today, there is no standardization for them. In the development of the system, generative design is used in the form of topology optimization, and an evaluation of its effect on bicycle design is conducted. The system was modelled in the CAD program Solid Edge and includes a mount and three types of modules based on the client's requirements. The system is designed to be compatible with rear wheels with 120mm and 135mm wide hubs with a 9mm axle diameter, as well as 142mm wide hubs with a 12mm axle diameter, corresponding to the three different modules. Initially, the design was focused on the compatibility of the different hubs and the attachment of the modules, before utilizing Solid Edge's built-in generative design function. This function optimizes the design topologically based on user-defined geometric constraints and the loads the design will experience, resulting in a complex geometry design, which was used as a template for improving the initial design. The improved design's strength properties were verified using FEM analysis conducted with Discovery, an embedded function in the CAD program. Calculations were performed on the screw connections between the dropout modules and their mounts, as well as the welds between the bike frame and the system, to ensure that there were no adverse effects on the bike's performance or safety. The resulting system is deemed to meet the requirements and has adequate strength properties, but it is not considered an optimal system. There are uncertainties in the load cases used for analysing the system, and it has, therefore, been dimensioned with a safety factor according to Pugsley safety factor approach. Additionally, several assumptions were made when calculating the screw connections, making the results unclear. There are many advantages to using GD to design bicycles, but data on the forces acting on the bike as well as additive manufacturing needs to be further developed to reach its full potential.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-329577 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Bergström, Joel |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2023:220 |
Page generated in 0.057 seconds