Numerical and experimental analysis of shimmy on a road racing bicycle

The dissertation discusses the dynamic behaviour of the shimmy instability, proper of two-wheeled vehicles. This phenomenon occurs at high speeds, namely at 15-20m/s, and consist of unexpected oscillations of the front frame around the steering axis at a frequency ranging between 5-10 Hz. Despite this phenomenon is well known in literature, its causes are still unknown. The main purpose of this nal report is to investigate the phenomenon through mathematical models and dynamic simulations using the Dymola software. Considering a road racing bicycle, the main parameters analysed are the lateral compliance of the frame, the tyres deformation, the role played by both the rider and the conditions of the road surface. The obtained results are in agreement with data collected experimentally from a previous test activity through sensors installed on a bicycle showing shimmy.

Nella presente trattazione si intende analizzare il comportamento di una instablit a dinamica propria dei veicoli a due ruote, denominata shimmy. Questa si manifesta alle alte velocit a, da considerarsi tale tra i 15-20m/s, tramite oscillazioni improvvise dell'avantreno attorno all'asse di sterzo, ad una frequenza compresa tra 5-10 Hz. Nonostante il fenomeno sia noto in letteratura, le cause scatenanti non sono ancora chiare. Con il presente lavoro di tesi si vuole indagare il fenomeno tramite modelli matematici e simulazioni dinamiche in ambiente Dymola. In riferimento ad una bicicletta da corsa, i principali elementi analizzati sono la cedevolezza laterale del telaio, la deformazione degli pneumatici, il ruolo del ciclista e le condizioni dell'asfalto. I risultati ottenuti sono in accordo con i dati ricavati sperimentalmente da una precedente attivit a e ottenuti mediante una bicicletta che manifesta lo shimmy appositamente strumentata.