Bicycle drivetrain noise and vibration test development

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Caçador, Filipe Manuel da Fonseca
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/36994
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
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spelling Bicycle drivetrain noise and vibration test developmentDesenvolvimento de um teste de vibração e ruído numa transmissão de bicicletaBicicletaRuídoVibraçãoDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia MecânicaDissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.The bicycle market gets ever more competitive, as bicycle utilization is growing, from commuting to competition, and every detail is important. The noise originated by the bicycle’s drivetrain won’t reach levels that can cause physiological effects, but can cause psychological effects on the rider, such as annoyance or focus loss, thus being a determinant factor for the client. Being able to test bicycle drivetrain noise would allow to compare different drivetrains and attest product improvements. The objective of this investigation is to develop a test that quantifies the noise for any bicycle drivetrain. Two hypotheses were investigated, vibration measurement and audio recording. Both hypotheses recorded the variation of an amplitude signal over time, that was then analyzed in frequency domain using FFT filters and quantified by RMS. A bicycle was equipped with a power meter and a cycling computer to display values of cadence and power, and fitted to a stationary trainer. Movement and load were generated by riding and braking the rear wheel. The accelerometer fixation and the vibration and audio data filtering were decided based on results of initial tests. A rattling noise characteristic of a bicycle’s drivetrain is audible on audio tests filtered between 3000 Hz and 14000 Hz. Noise levels increased at the chain engagement frequency, it’s double and at frequencies above. The results demonstrated that power, polygonal effect and cross chaining cause a small but noticeable increase in noise level, whereas cadence, chainring teeth number and component design significantly raise the levels of noise. Vibration and audio tests results had a good correlation and both achieved results consistent with what was expected when applied to different drivetrains. Vibration measurement might enable obtaining drivetrain noise results on real world riding, using portable vibration measurement and recording equipment.O Mercado das bicicletas torna-se cada vez mais competitivo, à medida que a utilização da bicicleta cresce, desde a utilização quotidiana à competição, e cada detalhe importa. O ruído originado pela transmissão de bicicleta não alcança níveis que causem efeitos fisiológicos, mas podem causar ao ciclista efeitos psicológicos, como incómodo ou perda de concentração, sendo por isso um fator importante para o cliente. Poder testar o ruído de uma transmissão de bicicleta permitiria comparar diferentes transmissões e comprovar melhorias nos produtos. O objetivo desta investigação é desenvolver um teste que quantifique o ruído para qualquer transmissão de bicicleta. Duas hipóteses foram investigadas, medição da vibração e gravação de áudio. Ambas as hipóteses registaram a variação de um sinal de amplitude com o tempo, que foi depois analisada em domínio de frequência através de filtros FFT e quantificada por RMS. Uma bicicleta foi equipada com medidor de potência e ciclo computador para mostrar valores de cadencia e potência e montada nuns rolos de treino estacionários. O movimento e a carga foram gerados a pedalar e a travar o travão de trás. A fixação do acelerómetro e a filtragem dos dados de ruído e vibração foram baseados em resultados de testes iniciais. Um ruído característico de uma transmissão de bicicleta é audível em testes de áudio filtrados entre 3000 Hz e 14000 Hz. Os níveis de ruído aumentaram na frequência do engrenamento da corrente, no seu dobro e em frequências superiores. Os resultados demonstraram que potência, efeito poligonal e cruzamento da corrente causam um pequeno mas percetível aumento no nível de ruído, enquanto que cadencia, número de dentes do prato e design dos componentes aumentam significativamente os níveis de ruído. Os resultados dos testes de vibração e ruído tiveram uma boa corelação e ambos obtiveram resultados consistentes com o espectável quando aplicados a diferentes transmissões. A medição da vibração pode permitir a obtenção resultados de ruído da transmissão em condições reais, utilizando equipamento de medição de vibração portátil.2016-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/36994http://hdl.handle.net/10316/36994engCaçador, Filipe Manuel da Fonsecainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-02-14T09:41:58Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/36994Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T20:58:47.354704Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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