Executive Secretary

8th Symposium on Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics "COMEC 2025"

XII International Conference on Mechanical Engineering

COMEC 2025

8th Symposium on Computer Aided Design and Engineering, Biomechanics and Mechatronics

Analysis of a bicycle traction mechanism
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Abstract

The bicycle market is experiencing global growth, driven by increased awareness of health and environmental concerns. Electric models offer pedaling assistance, combining comfort with a low environmental footprint. Both regular and electric bicycles feature a relatively complex mechanism to enable torque application in the forward direction while allowing the pedals to remain stationary when the bicycle is coasting. The rear hub of the bicycle plays a crucial role in transmitting torque during pedaling, with two main types of mechanisms: ratchet and pawl. This study analyzes the ratchet-type rear hub through numerical simulation using finite element analysis, employing a CAD model of the rear wheel. The numerical calculation considered a torque of 498 N·m on the cassette and a maximum spoke pre-tension of 1200 N, resulting in a maximum von Mises stress of 348 MPa. For simulations involving rough terrain, an impact force of 4000 N was applied, yielding a maximum stress of 203 MPa and a rim displacement of less than 1 mm.


Resumen

El mercado de la bicicleta está experimentando un crecimiento global, impulsado por una mayor concienciación sobre las preocupaciones relacionadas con la salud y el medio ambiente. Los modelos eléctricos ofrecen asistencia al pedaleo, combinando comodidad con un bajo impacto ambiental. Tanto las bicicletas convencionales como las eléctricas cuentan con un mecanismo relativamente complejo que permite la aplicación de par hacia adelante, a la vez que permite que los pedales permanezcan fijos durante la marcha por inercia. El buje trasero de la bicicleta desempeña un papel crucial en la transmisión del par durante el pedaleo, con dos tipos principales de mecanismos: trinquete y trinquete. Este estudio analiza el buje trasero de tipo trinquete mediante simulación numérica mediante análisis de elementos finitos, empleando un modelo CAD de la rueda trasera. El cálculo numérico consideró un par de 498 N·m en el cassette y una pretensión máxima de los radios de 1200 N, lo que resultó en una tensión máxima de von Mises de 348 MPa. Para simulaciones en terrenos accidentados, se aplicó una fuerza de impacto de 4000 N, lo que produjo una tensión máxima de 203 MPa y un desplazamiento de la llanta inferior a 1 mm.

About The Speaker

António B. Pereira

António B. Pereira

University of Aveiro Flag of Portugal

Discussion

Practical Info
Presentation
English (US)
October 23, 2025 11:30 AM
15 minutes
Hotel Meliá Las Dunas
Authors
António B. Pereira
José D. Mendes
Nélia M. Silva
César Cardoso
Keywords
Bicicleta; Modelado y simulación de sistemas de transporte; Diseño mecánico.
Bicycle; Modeling and simulation of transportation systems; Mechanical design.
Documents