Analisi e modellistica della dinamica verticale di una mountain bike

The goal of this thesis project is the definition of a model for the vertical dynamics of a mountain bike. This model was defined starting from the traditional ones for controlling the vertical dynamics of vehicles, leading to the definition of the cyclist behavior and cyclist parameters. Then the sensitivity to these parameters was evaluated in frequency domain, analyzing the most important transfer functions from the road profile disturbance associated with the main control objectives, like cyclist comfort and the use of suspension stroke; in time domain the sensitivity with respect to the same parameters was evaluated on the step response. The model has been compared in frequency domain with other two models that already exist in this field. In conclusion, the model was validated with a comparison with real data taken from experimental tests, showing great results in simulating the vertical accelerations of the cyclist and of the bike. Also compared to the other two already presented, the model shows best results in the analysis of vertical dynamics of a mountain bike.

L’obiettivo di questa tesi è stato la definizione di un modello per l’analisi della dinamica verticale di una mountain bike. Partendo dai modelli tradizionali per il controllo della dinamica verticale dei veicoli è stato definito un nuovo modello che ha portato alla caratterizzazione del ciclista e dei suoi parametri principali. Per il modello è stata valutata la sensitività rispetto ai parametri del ciclista, per cui in frequenza si è analizzata la loro influenza sulle funzioni di trasferimento principali associate agli obiettivi di controllo tipici dei veicoli come comfort del ciclista e sollecitazioni delle sospensioni a partire dal disturbo stradale, mentre nel dominio del tempo è stata valutata l’influenza di questi parametri sulla risposta ad un disturbo simile allo scalino, più adatto per questo modello a rappresentare il gradino reale rispetto a uno scalino tradizionale. Il modello oggetto della tesi è stato anche confrontato in frequenza con altri due modelli usati nell’ambito del controllo della dinamica verticale dei veicoli. In conclusione, il modello è stato validato attraverso un confronto con dei dati sperimentali raccolti da prove effettuate su una specifica mountain bike mostrando ottimi risultati per quanto riguarda la riproduzione delle accelerazioni verticali subite dal ciclista e dalla bicicletta. Sempre nel confronto con i dati sperimentali è stato mostrato come questo modello sia migliore per l’analisi della dinamica verticale di una mountain bike rispetto agli altri modelli già presentati.