Design av modulärt dropoutsystem

Sammanfattning: Denna rapport syftar till att ta fram ett modulärt dropout-system till en cykel, ett system som kopplar bakhjulet till ramen (det saknas en bra svensk översättning). Ett modulärt dropout-system gör det möjligt för en cykelram att använda flera olika typer av dropouts, vilket betyder att cykelramen kan anpassas efter olika användningsområden. Systemet består av ett fäste för dropoutsen och själva dropoutmodulerna. Det finns flera typer av modulära dropouts system idag men ingen standardisering av dem. Vid framtagning av systemet används generativ design i form av topologioptimering och en utvärdering av dess effekt på cykeldesign görs. System modellerades i CAD-programmet Solid Edge och innefattar ett fäste och tre typer av moduler, vilka utgår ifrån uppdragsgivarens krav. Systemet ska vara kompatibelt med bakhjul som har 120 mm och 135 mm breda nav där axeldiametern är 9 mm, samt 142 mm breda nav med en 12 mm axeldiameter, vilka motsvarar de tre olika modulerna. Designen var till en början enkel och främst fokuserad på de olika navens kompabilitet samt modulernas infästning. Anledningen till det var att Solid Edges inbyggda generative design-funktion valdes att användas. Denna funktion optimerar designen topologiskt utifrån användarens givna geometriska begränsningar samt de laster som designen utsätts för. Detta genererar en design av komplex geometri och används därför som en mall för hur den grova designen ska förbättras. Den förbättrade designens hållfasthetsegenskaper verifierades med FEM analyser som genomfördes med Discovery, vilket är inbyggd i CAD-programmet. Beräkningar på skruvförbandet mellan dropoutmodulerna och deras fäste utfördes, samt svetsförbandet mellan cykelramen och systemet, för att säker ställa att inga oönskade effekter på cykelns prestanda eller säkerhet uppkommer. Det resulterande systemet bedöms uppfylla kraven och ha tillräckliga hållfasthetsegenskaper, men det bedöms inte vara ett optimalt system. Det finns osäkerheter i det lastfall som användes för analyser av systemet och har därför dimensionerats mot en säkerhetsfaktor som tagits fram enligt Pugsley safety factor approach. Dessutom görs ett antal antagande vid beräkning av skruvförbandet. Det finns många fördelar med att använda Generative Design för att designa cyklar, men data på de laster som cykeln utsätts för och additiv tillverkning måste utvecklas mer för att nå sin fulla potential.