Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ КОЛЕС ВЕЛОСИПЕДА

Куликов Ю.А., Шобанова А.Л.

Рассматриваются следующие конструкции колес:

1. Спицевое колесо с втулкой, подвешенной на предварительно растянутых проволочных спицах. Представляет пространственную предварительно напряжённую стержневую систему. Как правило, спицы изготавливаются из высоколегированных (нержавеющих) сталей. При малом весе имеет достаточно высокую прочность, жёсткость и устойчивость.

2. Дисковое колесо, обод которого опирается на две конусные мембраны. Представляет тонкостенную оболочечно-стержневую систему. Такие колеса обладают высокой жёсткостью и хорошей аэродинамикой.Однако их повышенная парусность создаёт проблемы управления на виражах и при боковом ветре. Обладает высокой жёсткостью, низким демпфированием, хорошей аэродинамикой.

3. Колесо со спицами большой жёсткости на изгиб. Представляет плоскую рамную конструкцию. Спицы работают не только на растяжение-сжатие, но также на изгиб (воспринимают поперечную нагрузку).

4. Суперколесо из углепластика со спицами в виде пустотелых криволинейных стержней переменного поперечного сечения. Спицы работают на растяжение-сжатие и изгиб.

Известно несколько методов и моделей расчета спицевых колес:

1. Классическое решение Н.Е.Жуковского [1], в котором реализуется континуальная расчётная модель. Колесо с большим количеством спиц рассматривается как кольцевой брус, опирающийся на упругое основание.

2. Решение [2], в нём используется дискретная расчётная модель. Колесо рассматривается как пространственная стержневая система.

3. Решения на основе МКЭ. При построении конечно-элементных моделей используются как стержневые, так и пространственные конечные элементы. Метод конечных элементов реализуется на ЭВМ, это обеспечивает более точный и полный анализ напряжённо-деформированного состояния.

Новизна работы состоит в расчётном исследовании деформаций и напряжений при помощи программы Cosmos Work 2006. При создании пространственной конечно-элементой модели используется программный комплекс AutoCAD - Autodesk Mechanical Desktop 2006.

На основании плоской и пространственной расчётных моделей спицевых колёс получены напряжения в ободе и спицах и формы деформирования при статическом действии сосредоточенной нагрузки, приложенной к втулке.

При разработке пространственной модели колеса учитывались следующие особенности конструкции:

  • Спицы расположены под углом к осевой линии обода, колесо имеет два "зонтика".
  • Спицы установлены на некотором расстоянии от оси колеса с эксцентриситетом, что позволяет передавать крутящий момент.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
  1. Феодосьев В.И. Избранные задачи и вопросы по сопротивлению материалов. М.: Наука. 1992. - 365 с.
  2. Киртаев Е.А. Расчёт колеса велосипеда методом конечных элементов. Известия Вузов. Машиностроение. 1984. №1 - С.26-29.

Библиографическая ссылка

Куликов Ю.А., Шобанова А.Л. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ КОЛЕС ВЕЛОСИПЕДА // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 9. – С. 71-71;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3552 (дата обращения: 28.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074