Optimización dinámica y estructural de un cuadro de bicicleta de montaña con sistema de doble suspensión

• Autor: Diaz Nuñez, Jean Carlos
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Señor de Sipan
• Repositorio: USS-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.uss.edu.pe:20.500.12802/16383
• Enlace del recurso: https://hdl.handle.net/20.500.12802/16383
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Bicicleta de montaña; Doble suspensión; Análisis por elementos finitos; Optimización estructural; Dinámica modal; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.03.01

El presente trabajo tuvo como objetivo la optimización cinemática y estructural de un cuadro de bicicleta de montaña con sistema de doble suspensión, orientado a mejorar la eficiencia en el pedaleo, la absorción de impactos y la seguridad estructural bajo condiciones extremas de uso. Para ello, se aplicó una metodología cuantitativa basada en el modelado CAD, la simulación cinemática mediante Linkage X3, y el an·lisis por elementos finitos (FEA) en ANSYS. Se evaluaron distintas configuraciones geomÈtricas de bieletas, considerando parámetros crÌticos como el Leverage Ratio, el Anti-Squat y el Brake-Squat. Posteriormente, se calcularon esfuerzos estáticos y dinámicos mediante simulación de cargas de frenada e impacto, y se complemento con un análisis modal para identificar posibles riesgos de resonancia. Los resultados evidenciaron que la tensiÛn m·xima registrada en el tri·ngulo delantero fue de 385 MPa, inferior al lÌmite el·stico del aluminio 6061-T6 (450 MPa), con un factor de seguridad ≥1.17. En el triángulo trasero se alcanzaron tensiones de 234 MPa, con un factor de seguridad ≥1.9. Las bieletas mostraron rigidez estructural alta, con deformaciones inferiores a 0.1 mm. El an·lisis modal determinÛ que el primer modo de vibraciÛn del cuadro completo se encuentra en 126.49 Hz, muy superior a las frecuencias de excitaciÛn externa habituales (<30 Hz), eliminando riesgos de resonancia. Finalmente, el an·lisis paramÈtrico de materiales mostrÛ que el uso de aluminio 7075-T6 permite mejorar la resistencia a fatiga, alcanzando factores de seguridad superiores a 1.5 en zonas crÌticas. Se concluye que el diseño optimizado garantiza la seguridad estructural y un desempeño adecuado en condiciones de uso severo. Además, se recomienda avanzar hacia la implementación de aleaciones avanzadas y la validación experimental mediante ensayos de fatiga y pruebas dinámicas controladas.