¿Qué necesito estudiar para diseñar cuadros de bicicleta?

Lo creas o no, los cuadros de las bicicletas tienen cosas muy complejas que la mayoría de la gente no piensa. De hecho, muchas otras industrias que están pensando en usar un material en particular tienen un cuadro de bicicleta fabricado con ese material para ver si se rompe … o más al punto … cómo se rompe.

En la década de 1970, Teledyne y Exxon (entre otros) se incorporaron al negocio de cuadros de bicicletas: Teledyne con titanio y Exxon con fibra de carbono. A pesar de la confianza obvia en ingeniería y diseño de estas empresas, ambas fracasaron estrepitosamente con diseños, roturas y fallas completas. Sin embargo, los pequeños constructores de “agujeros en la pared”, como Trek (sí, THAT Trek) tuvieron éxito más allá de la imaginación. ¿Por qué? Porque los grandes estaban construyendo un producto. Trek fue construyendo bicicletas .

Tendrá que tener una experiencia significativa en el conjunto de las bicicletas. El solo hecho de ser un mecánico de casa no lo hará. Por lo tanto, un buen primer paso es convertirse en un mecánico de bicicletas, ya sea por “asiento del pantalón” al conseguir un trabajo en una tienda o por medio de una de las muchas escuelas de mecánica de bicicletas. Es mucho más caro de lo que crees.

A continuación, tendrá que saber cómo fabricar y unir tubos de paredes delgadas, comprender la dinámica involucrada en los espesores y diámetros de las paredes. Muchos tubos de alta calidad no soportarán un ensamblador descuidado.

Varias compañías que fabrican tubos de cuadro de bicicleta requieren que cualquier persona que use sus productos esté certificada al pasar pruebas rigurosas.

Tendrá que entender la geometría y cómo afectan la conducción y la resistencia del ensamblaje. Esto es particularmente importante cuando llegas a los marcos con suspensión … no todo lo que funciona en papel funcionará en la vida real y casi tienes que saberlo por instinto.

El aprendizaje escolar solo te llevará muy lejos; la teoría es genial, pero no hay nada como ensuciarte las manos.

Una gran herramienta para diseñar cuadros de bicicletas es el análisis de elementos finitos. Una copia de “Fórmulas para el estrés y la tensión” de Roark y Young será suficiente para determinar qué cumplirá con los requisitos estructurales, pero FEA lo ayudará a refinar el diseño donde se unen los componentes.

Estas herramientas son inútiles si no tiene criterios de carga para aplicar. La carga más severa es simplemente que el bastidor sea una viga simplemente soportada entre los dos ejes. Aquí estamos preocupados por la carga dinámica de los golpes y los efectos a largo plazo de la fatiga.

Otra consideración es la rigidez torsional del marco. Cuando se emplea un tubo para construir el bastidor, es probable que esto aparezca como un freebee, pero debe considerarse porque en un descenso rápido, un bastidor que es demasiado flexible puede contribuir a la inestabilidad del tejido.

La rigidez del bastidor es importante cuando se consideran las cargas en el soporte inferior. Estas cargas no son constantes y la flexión resultará en una pérdida de potencia y en una carga por fatiga. FEA sería útil para refinar el diseño a la rigidez máxima al peso mínimo.