Design and Development of Sheet Metal Formed Spoke Cage for Bicycle Gear Hub

Abstract

Denne avhandlingen ble gjennomført fra januar til juni 2021, i samarbeid med CA Technology systems, et norsk selskap som lager navgir og tilbehør under merkenavnet Kindernay. Formålet med prosjektet var å utvikle et eikeskall for girnavet i tynnplate, som et mer kostnadseffektivt alternativ til en eksisterende CNC-maskinert del.

Prosjektet brukte elementanalyse og topologioptimalisering i Abaqus for å simulere lasttilfeller og forenkle design. Hurtig prototyping ble brukt til å evaluere ulike geometrier og monteringsprosedyrer under utviklingen. Prototyper ble produsert og sammenlignet med eksisterende løsninger ved fysisk testing.

Resultatene av den fysiske testen viste at prototypen mangler stivhet og ikke er i stand til å tåle høye eikekrefter. Et avvik mellom simuleringsresultater og fysiske testresultater ble funnet og diskutert. Forslag til forbedring av delen ble gitt.

The present thesis was conducted from January to June of 2021, in collaboration with CA Technology systems, a Norwegian company making bicycle gear hubs and accessories under the brand name Kindernay. The purpose of the project was to develop a sheet metal formed spoke cage for the gear hub, as a more cost-efficient alternative to an existing CNC-machined part.

The project used finite element analysis and topology optimization in Abaqus to simulate load scenarios and aid in part design. Rapid prototyping was used to evaluate various geometries and assembly procedures during the development. Prototypes were produced and compared to existing solutions by physical testing.

The results of the physical testing showed that the prototype lack rigidity and are not able to withstand high spoke forces. A discrepancy between simulation results and physical testing results was found and discussed. Suggestions for improvement of the part were provided.