Webe

1. Recerca d’informació i disseny preliminar
1.1. Funció de la maneta de fre
La maneta de fre d’una bicicleta està situada al manillar, aquesta ens permet intervenir en la velocitat de la bicicleta, desaccelerant-la o aturant-la totalment. Tenen, en general, una constitució senzilla, que permet l’entrada i el bloqueig del cable (d’acer), i un regulador de la tensió. També es pot ajustar ladistància de la maneta al manillar.
Les dimensions poden variar segons el dissenyador, però en principi han de complir la normativa corresponent; punt d’aplicació de la força, distancia entre maneta i manillar, etc. A la figura 1.1 es poden observar les mides d'una maneta estàndard:

Figura 1.1

1.2. Materials
Normalment, les manetes acostumen a estar fetes de metall o de plàstic, depenent delfabricant i la funció que es vulgui donar a la maneta, és a dir, si aquesta esta destinada a l’ús en una bici de muntanya, de passeig, de competició o en una moto. En aquest treball, s’han considerat dos possibles materials: metacrilat i fusta de densitat mitjana (DM o MDF). Totes dues opcions ofereixen una bona treballabilitat i costos baixos, tot i que el DM ofereix unes millors prestacions enaquest sentit, a més s’ha d’afegir l’avantatge de ser més accessible. Per aquesta raó, tot i que el metacrilat presenta unes millors propietats mecàniques, s’ha decidit que l’estudi i disseny de la maneta es realitzarà amb DM que, a més, no presenta l’avantatge de ser un material isotròpic i elàstic.

Un cop s’ha escollit el material és necessari buscar les seves propietats. Per això, es vanassajar dues provetes de DM, una per trobar la tensió de ruptura del material i una altra per trobar el mòdul de Young. Tots dos valors s’adjunten a continuació:
σruptura = 18,664MPa
E = 2214,9 MPa
També, per realitzar l’estudi es necessita el coeficient de Poisson (µ), que després de buscar informació en diferents llocs, s’ha agafat el següent valor:
µ = 0,25

1.3. Sol·licitació nominal iextrema

Per trobar la força nominal i extrema que es pot fer amb la mà s’ha realitzat un assaig amb un dinamòmetre amb diferents persones simulant una frenada i després s’ha fet una mitjana. Així, al final s’han obtingut els següents valors aproximats:
Fnominal=100 N
Fextrema =200 N

1.4. Disseny preliminar

El disseny preliminar de la peça és el mostrat a la figura 1.2. Com es potobservar, el primer model és bastant senzill, ja que la finalitat del treball és veure com es comporta inicialment la maneta i a partir d’aquí optimitzar-la per obtenir el millor resultat i que compleixi tots els requisits demanats en aquest treball.

Figura 1.2 Disseny preliminar

2. Model dels elements finits

En aquest apartat es comentaran tots els passos realitzats a l’hora de simular la manetaamb el programa Ansys, tot indicant que s’ha fet i perquè s’ha fet cada cosa.
Cal dir que, com el gruix de la maneta es més petit en comparació amb la superfície de la maneta, aquesta està sotmesa a un estat de tensió plana i per això és normal que durant el treball es parli de superfícies en comptes de volums.

2.1. Condicions de contorn

El primer que s’ha fet desprès d’introduir eldisseny de la maneta al programa ha estat definir les condicions de contorn del model. Per això, abans cal explicar el que passa a la realitat durant la frenada.
Si observem la figura 1.2 observem que la maneta de fre té dos forats, el de sota permet l’enllaç de la maneta amb el manillar per mitja d’una articulació que permet que la maneta giri al voltant d’aquesta. Pel que fa al forat de dalt, fa lafunció d’enllaç entre cable i maneta.
L’estudi del model es realitza quan el cable es troba en estat de tensió, dit d’una altra manera, quan la mà està realitzant una força. Per tant, el sumatori de forces i moments és zero i, en conseqüència, es restringeix completament el moviment de la maneta. Per tindre una idea més clara, a la figura 2.1 es pot veure un esquema de les forces:

Figura 2.1...