Расчет велосипедной втулки

[Closius 8]

Здравствуйте.

Передо мной стоит не простая для меня задача: произвести расчет велосипедной втулки. Втулка используется в велосипедах экстремального назначения типа BMX. То есть на велосипеде совершаются прыжки с высоты, велосипеды падают с высоты, бьются ободами о землю.

Я перед собой вижу такие этапы:

1. Произвести статический прочностной расчет для определения характера распределения нагрузок.

2. Произвести динамические расчеты: когда прыжок идет вертикально и когда идет закручивание велосипеда, то есть удар приходится боком обода.

3. Рассчитать циклику.

У меня к вам такие вопросы:

1. Где все это можно сделать? и есть ли примеры чтобы разобраться?

2. Как задать ударную нагрузку, которая приходит от прыжка? То есть человек весом (беру по больше) 80 кг прыгает с высоты 1.5 метра с приземлением чисто на заднее колесо, а также на педали, то есть возникает ударный момент который приходит на звезду втулки... Вот как это смоделировать?

3. Как по лучше разбить сетку?

<noindex></noindex>

<noindex></noindex>

<noindex></noindex>

<noindex></noindex>

<noindex></noindex>

<noindex></noindex>

[nikalur 0]

Здравствуйте.

Передо мной стоит не простая для меня задача: произвести расчет велосипедной втулки. Втулка используется в велосипедах экстремального назначения типа BMX. То есть на велосипеде совершаются прыжки с высоты, велосипеды падают с высоты, бьются ободами о землю.

Я перед собой вижу такие этапы:

1. Произвести статический прочностной расчет для определения характера распределения нагрузок.

2. Произвести динамические расчеты: когда прыжок идет вертикально и когда идет закручивание велосипеда, то есть удар приходится боком обода.

3. Рассчитать циклику.

У меня к вам такие вопросы:

1. Где все это можно сделать? и есть ли примеры чтобы разобраться?

2. Как задать ударную нагрузку, которая приходит от прыжка? То есть человек весом (беру по больше) 80 кг прыгает с высоты 1.5 метра с приземлением чисто на заднее колесо, а также на педали, то есть возникает ударный момент который приходит на звезду втулки... Вот как это смоделировать?

3. Как по лучше разбить сетку?

почитайте теормех и сопромат. составьте кинематическую схему расчетного случая в момент касания земли колесом. Окромя этого необходимо учесть работу амортизирующих механизмов. В итоге сможете прийти к более менее простой схемке втулки с действующими усилиями. Её вот и считайте в любом универсальном МКЭ пакете.

[Closius 8]

к более простой расчетной схеме? это уж врятли... каждая спица здесь выполняет свою роль...

[MFS 248]

к более простой расчетной схеме? это уж врятли... каждая спица здесь выполняет свою роль...

все равно, имхо, стержнями заменить стоит для начала.

[Closius 8]

я хотел вначале сделать спицы типа линейного тела, работающего на растяжение... но... мне важно место где происходит контакт спицы и втулки... вот как там привязать конец линейного тела? и смоделировать при этом контакт типа ось в отверстии.

[nikalur 0]

я хотел вначале сделать спицы типа линейного тела, работающего на растяжение... но... мне важно место где происходит контакт спицы и втулки... вот как там привязать конец линейного тела? и смоделировать при этом контакт типа ось в отверстии.

если будете считать вместе со спицами, то закончите расчет к концу года. он уже потеряет актуальность. лучше рассмотрите обратную задачку: рама давит на втулку, закрепленную в отверстиях спицами (сами спицы в расчет не включайте). При этом реакции в местах крепления втулки должны быть не больше критической силы для спиц.

кстати, спицы должны потерять устойчивость гораздо раньше, чем сломается втулка (если, конечно, вы ее не из фольги будете делать). кто вам предложил посчитать втулку?

Изменено 3 февраля 2011 пользователем nikalur

[Солнцеворот 207]

Меня в мир КАДа привела тоже велосипедная задача - но я рассчитывал раму триал велосипеда.

Если не изучали сопромат в институте, то грамотно задать граничные условия не сможете, имхо. Если изучали - то теперь нужно рассмотреть какие их предлагает ваш расчетный софт.

+ Точить втулку в единичном экземпляре нецелесообразно, разве-что в этом присутствует элемент обучения (САПРу, КАЕ, токарному станку, прочее..)

[AK74 15]

Странно. На мой чисто детский взгляд все спицы в колесе работают исключительно на растяжение . Откуда потеря устойчивости берётся?

К тому же, как мне объяснили знающие люди существуют различные виды спицовок, благодаря которым изменяется соотношение вертикальной и боковой жёсткостей.

[nikalur 0]

Странно. На мой чисто детский взгляд все спицы в колесе работают исключительно на растяжение . Откуда потеря устойчивости берётся?

К тому же, как мне объяснили знающие люди существуют различные виды спицовок, благодаря которым изменяется соотношение вертикальной и боковой жёсткостей.

Спицы работают исключительно на растяжение только тогда, когда колесо лежит на полу. И растянуты они специально для того, чтобы "отодвинуть" наступление критической силы. Это как преднапряжение материалов в строительстве. Если не верите, можете спросить у знающих людей. При ударе колеса о другое тело, оно (колесо) будет деформироваться, и часть спиц начнет сжиматься. Изменено 4 февраля 2011 пользователем nikalur

[YURIS 14]

Странно. На мой чисто детский взгляд все спицы в колесе работают исключительно на растяжение . Откуда потеря устойчивости берётся?

К тому же, как мне объяснили знающие люди существуют различные виды спицовок, благодаря которым изменяется соотношение вертикальной и боковой жёсткостей.

Видимо, имелось в виду, что для работы на сжатие у спиц не буит хватать устойчивости (на изгиб прочности)=> а значит, как вы правильно заметили, они будут работать только на растяжение.

[nikalur 0]

Видимо, имелось в виду, что для работы на сжатие у спиц не буит хватать устойчивости (на изгиб прочности)=> а значит, как вы правильно заметили, они будут работать только на растяжение.

Это при "нормальной" эксплуатации, но ведь речь-то идет о "перегрузке". Если бы спицы в нем сработали исключительно на растяжение, то обод бы увеличивался в диаметре пока не разорвался бы от цепных напряжений. Вы видели когда-нибудь такое колесо?

[AK74 15]

Nikalur, вы смотрели как устроено колесо? Я только что сходил поглядел. При сжатии спица свободно может выйти из обода через пистон, благо ниппель позволяет это сделать. Может нарисуете схему, как может спица работать на сжатие? Я как-то не могу силой воображения этого представить.

[YURIS 14]

Nikalur, вы смотрели как устроено колесо? Я только что сходил поглядел. При сжатии спица свободно может выйти из обода через пистон, благо ниппель позволяет это сделать. Может нарисуете схему, как может спица работать на сжатие? Я как-то не могу силой воображения этого представить.

Ну не так уж и свободно - у традиционных конструкций велосипедов там все-таки резьба, ведь ниппель - это гайка, а конец спицы - тоже резьбовой, немного держать может, но расчитывать, что оно будет работать на сжатие я бы не стал. Тут имхо, на усталость надо делать расчет..

[nikalur 0]

Nikalur, вы смотрели как устроено колесо? Я только что сходил поглядел. При сжатии спица свободно может выйти из обода через пистон, благо ниппель позволяет это сделать. Может нарисуете схему, как может спица работать на сжатие? Я как-то не могу силой воображения этого представить.

ОК, все спицы растянуты. Все они закреплены на втулку и стремятся подтянуть каждая по своей оси втулку к ободу. Соответственно обод сжат, втулка растянута. Чтобы сжать обод спица должна суметь подтянуть его к себе за счет затяжки резьбы.

Ну не так уж и свободно - у традиционных конструкций велосипедов там все-таки резьба, ведь ниппель - это гайка, а конец спицы - тоже резьбовой, немного держать может, но расчитывать, что оно будет работать на сжатие я бы не стал. Тут имхо, на усталость надо делать расчет..

в таком случае по вашему при ударе срывает резьбу спиц? если спицы минимально затянуть и посадить на велосипед очень толстого человека. они тоже будут растянуты? Изменено 4 февраля 2011 пользователем nikalur

[YURIS 14]

Спицы по идее должны немного пружинить, чтобы возникающая во время удара нагрузка распределялась равномерно по ободу.. Ведь вообще по существу я с вами согласен - слабо натянутая спица будет при каждом обороте колеса испытывать усилие сжатия..

[AK74 15]

Чем больше растянуты спицы, тем больше жёсткость системы. При ослаблении натяжения как раз и возможна потеря устойчивости обода. Спица устойчивость не могу вразумить как может потерять. Ну не понимаю я своим куриным мозгом.

[nikalur 0]

Чем больше растянуты спицы, тем больше жёсткость системы. При ослаблении натяжения как раз и возможна потеря устойчивости обода. Спица устойчивость не могу вразумить как может потерять. Ну не понимаю я своим куриным мозгом.

жесткость системы тем больше, чем толще и короче спицы.

<noindex></noindex>

Изменено 4 февраля 2011 пользователем nikalur

[a_schelyaev 366]

При сжатии обода в одной плоскости спицы растягиваются еще сильнее, а вдругой плоскости они сжимаются и начинает работать обод.

Автору

Я гляжу модель в CATIA сделана, так там и модуль расчета же есть.

А если не сгодится, то можно перекинуть в ABAQUS модель - он понимает катькины файлы и на одном ядре с ней построен - и задать контактную задачу, если так уж хочется.

[AK74 15]

Речь идёт не о параметрах спиц, а о сборке колеса. При сборке чем сильнее затянуты спицы, тем выше нагрузочная способность колеса. На фото как раз и видно, что при потере устойчивости обода, спицы тупо вылезают с другой стороны от него, а не сжимаются. Поэтому каким местом может быть работа спицы на сжатие я не уяснил.

Речь идёт не о параметрах спиц, а о сборке колеса. При сборке чем сильнее затянуты спицы, тем выше нагрузочная способность колеса. На фото как раз и видно, что при потере устойчивости обода, спицы тупо вылезают с другой стороны от него, а не сжимаются. Поэтому каким местом может быть работа спицы на сжатие я не уяснил.

[nikalur 0]

Речь идёт не о параметрах спиц, а о сборке колеса. При сборке чем сильнее затянуты спицы, тем выше нагрузочная способность колеса. На фото как раз и видно, что при потере устойчивости обода, спицы тупо вылезают с другой стороны от него, а не сжимаются. Поэтому каким местом может быть работа спицы на сжатие я не уяснил.

Вообще-то на картинке видно, что обод разрушился не от потери собственной устойчивости, а от изгиба, вызванного потерей устойчивости сжатых спиц.