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This study investigates structural and fatigue analyses at bicycle pedal. Maximum deformation at model 1 is 2 times as much as model 2 at static analysis. Models 1 and 2 have the possibility of the weakest strength at the part of contact with chain gear. Among the cases of nonuniform fatigue loads a...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 설계단계에서 사람의 발이 닿는 부분에는 사람이 자전거를 탈 때 또는 일어서서 탈 때 온 몸을 실은 하중으로서 발의 밑바닥에 의해 받는 압력을 주어 구조해석과 피로해석을 구현할 수 있었고, 내구도를 평가할 수 있었다(2~4). 그리고 기본 페달 및 접이식 페달에 대하여 받는 압력에 의한 변형량 해석과 피로해석을 통하여 두개의 모형 페달에 대하여 비교 분석하였다(5~9). 이러한 자전거 페달에 대한 구조 및 피로 해석에 의한 연구결과들을 통해서 안정된 페달의 설계에 유용하게 적용될 것으로 사료된다.
  • 3(b)와 같고, 모델의 암의 상단 부분에 체인 기어와 연결 되는 부위를 그림의 A면에서 고정하여 지지하였다. 또한 페달의 윗 부분, 즉 사람의 발이 닿는 부분에는 사람이 자전거를 탈 때또는 일어서서 탈 때 온 몸을 실은 하중으로 그림의 B면에서 발의 밑바닥에 의해 받는 압력을 가하였다. 하중에 대하여서는 보통 페달에 실리는 하중으로서 몸무게가 대체로 많이 나갈 수있는 75kg를 기준으로 하였지만 본 해석에서는 더 많이 하중이가해지는 경우를 감안하여 충분하게 그 두 배가 되는 150kg을 적용하였다.
  • 또한 자전거 페달에 온 몸을 실어하중을 줄 때 페달에 변형이 있을 것으로 추측되고 접이식 페달의 경우 강도가 약할 것으로 생각되는 접어지는 부분으로 인하여 사고가 발생할 것으로 추측된다. 본 연구에서는 설계단계에서 사람의 발이 닿는 부분에는 사람이 자전거를 탈 때 또는 일어서서 탈 때 온 몸을 실은 하중으로서 발의 밑바닥에 의해 받는 압력을 주어 구조해석과 피로해석을 구현할 수 있었고, 내구도를 평가할 수 있었다(2~4). 그리고 기본 페달 및 접이식 페달에 대하여 받는 압력에 의한 변형량 해석과 피로해석을 통하여 두개의 모형 페달에 대하여 비교 분석하였다(5~9).
  • 또한 페달의 윗 부분, 즉 사람의 발이 닿는 부분에는 사람이 자전거를 탈 때또는 일어서서 탈 때 온 몸을 실은 하중으로 그림의 B면에서 발의 밑바닥에 의해 받는 압력을 가하였다. 하중에 대하여서는 보통 페달에 실리는 하중으로서 몸무게가 대체로 많이 나갈 수있는 75kg를 기준으로 하였지만 본 해석에서는 더 많이 하중이가해지는 경우를 감안하여 충분하게 그 두 배가 되는 150kg을 적용하였다. 이는 안전계수를 2로 설정하여 그림의 B면에서 0.

대상 데이터

  • 본 연구 페달 모델의 크기는 길이, 폭, 높이가 각각 120mm, 90mm, 40mm이며, 암의 길이는 304mm 이다. Fig.
  • 그리고 아스팔트로 잘 포장된 도로의 경우는‘Sample history’를 적용할 수 있다. 피로에 대한 해석 결과의 출력들은 피로 수명, 파손, Rainflow 매트릭스 및 Damage 매트릭스들을 포함하고 있다. 각각의 출력들은 불규칙 진폭하중 들인 ‘SAE bracket history’, ‘SAE transmission’, ‘Sample history’의 하중들(11)로서 서로 비교 될 수 있다.

데이터처리

  • 이러한 자전거 페달에 대한 구조 및 피로 해석에 의한 연구결과들을 통해서 안정된 페달의 설계에 유용하게 적용될 것으로 사료된다. 그리고 본 연구에서는 ANSYS 프로그램(10)을 사용하여 해석하였다.
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참고문헌 (11)

  1. Cho, K. N., 1990, "A Study on the Spectral Fatigue Analysis for Offshore Structures," Trans of KAOE, Vol. 4, No. 2, pp. 59-72. 

  2. Hur, J. W., 2010, "Study on Fatigue Life Estimation for Aircraft Engine Support Structure," Journal of the KSME, Vol. 34, No. 11, pp. 1555-1784. 

  3. An, J. M., Kim, K. S., Jang, Y. S., and Yi, Y. M., 2006, "Structural Analysis of Kick Motor Support Cone Structure," Trans of KATRA, Vol. 5, No. 2, pp. 159-165. 

  4. Yoon, S. C., Baik, K. S., Kwon, S. T., and Kim, M. Y., 2004, "Structure Analysis of Body Structure for Electrical Multiple Unit," 2004 Fall Conference Proceeding of KSPE, pp. 20-23. 

  5. Lee, J. K., Lee, Y. S., Lee, H. S., Kim, J. H., Jun, J. T., and Kim, C. G., 2008, "Structural Analysis on the Heavy Duty Diesel Engine and Optimization for Bearing Cap," Journal of the KSME, Vol. 32, No. 5, pp. 402-410. 

  6. Lee, G. B., 1986, "Stress Analysis and Technology for Vehicles by the Finite Element Method," Trans of KSME, Vol. 26, No. 2, pp. 123-129. 

  7. Kim, S. H., Kang, S. W., Kim, M. H., Jang. Y. W., Ha, W. I., and Park, J. S., 2004, "Structural Stress and Fatigue Testing of Edge Details", 2004 Spring Conference Proceeding of KWJS, Vol. 1, pp. 267-269. 

  8. Kang, S. S., and Cho, S. K., 2010, "Structural Design and Analysis for the Reinforced Frame of Vehicle," Journal of the KSMTE, Vol. 19, No. 4, pp. 504-510. 

  9. Cho, J. U., and Han, M. S., 2010, "Analysis of Fatigue Damage at Wheel under Variable Load," Journal of the KSMTE, Vol. 19, No. 6, pp. 753-759. 

  10. Swanson, J., 2009, ANSYS Version 12.0, ANSYS Inc. 

  11. Panontin, T. L., and Sheppard, S. D.,1999, "Fatgue and Fracture Mechanics", ASTM, STP 1332, Vol. 29, pp. 1-712. 

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