Modelización y simulación de un cambio de buje mediante técnicas dinámicas multicuerpo con contacto

Abstract

[Resumen]: Este proyecto consiste en el estudio, análisis y simulación de un cambio interno de tres velocidades contenido en el buje trasero de una rueda de bicicleta, mediante la dinámica de sistemas multicuerpo. Un sistema multicuerpo es un conjunto de sólidos rígidos o flexibles que están unidos por medio de pares cinemáticos Para ello se han modelado cada uno de los elementos del sistema epicicloidal que intervienen en la transformación de velocidades, reproduciendo la geometría de cada componente de la forma más precisa posible, siempre acorde a los medios de los que se dispone. A partir de aquí, mediante simulación dinámica de sistemas multicuerpo, se han recreado las condiciones de funcionamiento real del sistema, centrando los esfuerzos en la obtención de las relaciones de transmisión teóricas del sistema, en el cálculo del rendimiento y en la obtención de las fuerzas de contacto entre los distintos elementos que conforman la transmisión. La dinámica de sistemas multicuerpo es una disciplina en la que se estudian métodos computacionales eficientes para resolver las ecuaciones de la dinámica de estos sistemas. En este trabajo en concreto, la complejidad del sistema que se simula es realmente grande, lo que se traduce en un coste computacional alto, ya que la detección de contacto y las fuerzas de contacto son pieza clave en su análisis.

[Resumo]: Este proxecto consiste no estudo, análise e simulación dun cambio interno de tres velocidades contido na buxa traseira dunha bicicleta, mediante a dinámica de sistemas multicorpo. Un sistema multicorpo é un conxunto de sólidos ríxidos ou flexíbeis que están unidos mediante pares cinemáticos. Para isto modelouse cada un dos elementos do sistema epicicloidal que interveñen na transformación de velocidades, reproducindo a xeometría de cada compoñente do xeito máis preciso posible, sempre acorde ós medios dos que se dispón. A partir de aquí, mediante simulación dinámica de sistemas multicorpo, recreáronse as condicións de funcionamiento real do sistema, focalizando os esforzos na obtención das relacións de transmisión teóricas do sistema, no cálculo do rendemento e na obtención das forzas de contacto entre os distintos elementos que conforman a transmisión. A dinámica de sistemas multicorpo é una disciplina na que se estudan os métodos computacionais eficicientes para resolver as ecuacións da dinámica destes sistemas. Neste traballo en concreto, a complexidade do sistema que se simula é realmente grande, o que se traduce nun custo computacional alto, xa que a detección do contacto e as forzas de contacto son peza chave na súa análise.

[Abstract]: This project consists in the study, analysis and simulation of a three-speed internal transmission contained in the rear hub of a bicycle wheel, by means of the multibody system dynamics. A multibody system is a set of rigid or flexible solids that are joined by kinematic pairs. For this purpose, each of the elements of the epicyclic system that take part in the speed transformation has been modeled, reproducing the geometry of each component in the most accurate and possible way, always according to the means available. From here, by means of multibody dynamics simulations, the real operating conditions of the system have been recreated, focusing the efforts on obtaining the theoretical transmission relations of the system, on the calculation of the efficiency and on obtaining the contact forces between the different parts of the transmission. Multibody system dynamics is a discipline in which efficient computational methods are studied to solve the dynamics equations of these systems. In this particular work, the complexity of the system simulated is really high, which results in a high computational cost, since contact detection and contact forces are key in its analysis.