Calcoli ed analisi
Calcoli prelimari sulla ruota
Forze sul manicotto
Coppia Pignone-Ruota
Rapporto di trasmissione totale
Analisi Strutturale carro posteriore
Calcoli preliminari sulla ruota
Le
forze agenti sulla ruota sono state calcolate ipotizzando un peso del
guidatore di 1000 N. Per semplificare i conti, stando comunque dalla
parte della sicurezza, si è ipotizzato che il carico gravi
completamente sulla ruota posteriore.
Per calcolare
la forza di trazione e quindi la coppia da dare alla ruota per
garantire il moto del veicolo si è ipotizzata una condizione di marcia
a velocità costante con una pendenza del 10% con il suddetto guidatore.
T = P * sin alfa ~ P*alfa = 100 N
Cr = T * Rr = 100 * 0.255 = 25.5 N
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Forze sul manicotto
La principale forza agente sul manicotto è la forza normale di reazione del terreno che genera sul manicotto una coppia pari a:
C = N * r = 1000 * 0.17 = 170 Nm
Ipotizzando
che la coppia si distribuisca "a farfalla" sul manicotto e imponendo
che il carico su ogni sfera sia al max di 500 N per un totale di 3
sfere per lato si ha:
4 * F * h / 2 = C = N * r
quindi
h_min = r = 170 mm
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Coppia pignone-ruota
La coppia da applicare al pignone risulta:
Cp = Cr * Rp / R = 25.5*0.025/0.1625 = 3.92 Nm
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Rapporto di trasmissione totale
La velocità di avanzamento del veicolo V è pari a
V = Wr * Rr
la velocità angolare dell'albero di trasmissione (e del pignone) è invece
Wp = Wr * Ri / Rp
mentre la velocità di rotazione della guarnitura e dei pedali è
Wg = Wp * Rc / Rg
Si ha quindi, parlando di spazio e rotazioni, che con un giro completo dei pedali si percorrono
s = Rr * Rg / Rc * Rp / Ri * 2 * Pi = 1.5 m
che è stato individuato come il giusto compromesso avendo a disposizione una sola marcia e immaginato che non vengano effettuati lunghi tragitti con la suddetta bicicletta
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Analisi Strutturale carro posteriore
Viene
impostata un'analisi statica che leghi il carro con un vincolo
d'incastro al telaio e una forza di 1200 N (1000 N pari al peso del
guidatore + 20%) in direzione verticale distribuita equamente sugli
otto fori che collegano carro e manicotto.
Essendo sforzi e deformazioni molto contenuti (sforzi < 20 MPa e deformazioni < 0.1 mm).
(Clicca sulle immagini per ingrandirle)
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