مهندسی آنتروپومتری و بیومکانیک در طراحی خودرو

مهندسی آنتروپومتری و بیومکانیک در طراحی خودرو

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 28

فهرست:

• مقدمه
• بهره گیری از مهندسی آنتروپومتری در طراحی خودروها
• محاسبه مقادیر درصدی
• کاربردهای علم بیومکانیک در طراحی خودرو
• ملاحظات بیومکانیکی اولیه
• ملاحظات بیومکانیکی در طراحی صندلی
• دیگر ملاحظات طراحی صندلی
• ملاحظات طراحی صندلی مرتبط با استقرار راننده.
• پیشرفت های اخیر در مانکن های دیجیتال
• مراجع

فرآیند طراحی خودرو با بحث و گفتگو در ابعاد و نوع خودرو و تعداد سرنشینان آن آغاز می شود. برای حصول اطمینان از اینکه تعداد سرنشینان مورد نظر لازم میتوانند در خودرو جا شوند طراحان باید ابعاد راننده ها و سرنشینان و حالت بدنی آنها درون فضای خودرو را در نظر گیرند بنابراین در این فصل اصول و مفاهیم اولیه و داده های مرتبط با خصوصیات آنتروپومتری و بیومکانیکی انسان به همراه همراه ملاحظات بکار رفته در طراحی خودرو (با تاکیدی ویژه بر فضای سرنشینان و طراحی صندلی) را بازنگری می کنیم.

آنتروپومتری و بیومکانیک از این منظر حوزه های مرتبطی هستند که هر دو بر ابعاد جسمانی انسان و توانایی قرارگیری انسان ها در حالت های مختلف بدنی حین کار یا استفاده از خودروها استوار هستند. این دو حوزه را می توان بدین سان تعریف نمود.

آنتروپومتری مهندسی، علم سنجش ابعاد بدن انسان در جمعیت های گوناگون است. این علم با ابعاد اسکلتی که نسبت به نقاط مرجعی از استخوان ها سنجیده می شوند و نسبت به بافت های پوستی انعطاف کمتری دارند، شکل، کانتورها، مساحت، حجم ها، مرکز گرانش، وزن ها و غیره از تمامی بدن انسان و اعضای بدنی سر و کار دارد آنتروپومتری مهندسی شامل کاربرد داده های سنجش آنتروپومتریک در طراحی و ارزیابی محصولاتی در ارتباط با مردم می باشد.

علم بیومکانیک در اصل با ابعاد، ساختار و خواص جرمی اعضای بدن مفاصل اتصال دهنده اعضای بدن ماهیچه های عامل حرکات بدنی حرکت پذیری مفاصل، عکس العمل های مکانیکی بدن به میدانهای نیرویی همانند اعمال نیروی استاتیکی و دینامیکی ارتعاشات نیروهای ضربه ای و حرکات ارادی بدن حین اعمال نیرو (گشتاورها، انرژی /توان) به اجسام خارجی مثل آلات هدایت ابزار دستگیره ها سر و کار دارد این علم برای ارزیابی راحتی همانند اینکه نیروهای داخلی بسیار پایین تر  از حد و حدود مقاومتی و تحمل انسان باشد و امنیت (اجتناب از جراحات) بدن و اعضای بدن انسان در حین کاربری یا استفاده از ماشین آلات و تجهیزات یا خودروها بکار میرود.

بهره گیری از مهندسی آنتروپومتری در طراحی خودروها

اولین گام در طراحی یک خودرو تعیین جمعیت های کاربران و خصوصیات آنتروپومتریک بیومکانیکی آنها است. داده های آنتروپومتریک به مشخص نمودن بسیاری از ابعاد اولیه خودرو کمک خواهد نمود. داده های بیومکانیکی نیز کمک خواهند نمود تا خودرو بگونه ای طراحی گردد که کاربران نیازی به اعمال نیرو یا تحمل نیرویی نباشند که بالاتر از میزان تحمل یا راحتی آنها باشد. شکل 1 برخی ابعاد اشخاص را در حالت ایستاده و نشسته نشان میدهد شماری از جمعیت ها در کشورهای مختلف و انواع گوناگون خودروها اندازه گیری شده اند. (در بسیاری از کتابهای عوامل انسانی همانند فیزانت و هاسلگراو ۲۰۰۶ در دسترس هستند). چنین داده هایی توسط کمپانی های خودروسازی نیز بوسیله سنجش ابعاد شرکت کنندگانی بدست آمده اند که به کلینیک های تحقیقاتی دعوت شده اند تا خودروهای مفهومی جدید یا پیش نمونه های اولیه را ارزیابی کنند

جدول 1 داده های آنتروپومتری افراد بزرگسالی از ایالات متحده را نشان می دهد که در جای دهی سرنشینان و ارزیابی فواصل (کلیرنس ها) و فضاهای داخلی خودرو بکار می آیند. جدول، مقادیر ۰ درصدی ۵، ۵۰ و ۹۵ و انحراف میانگین های ابعاد مختلف آنتروپومتریک مردان و زنان را که از منابع گوناگونی گردآوری شده است، نشان میدهد. باید توجه شود که این مقادیر تاثیر لباس های پوشیده شده مثل لباس ها، کفش ها، کلاه ها را در بر ندارند داده های کرومر و همکاران (۱۹۹۴)، فیزانت و هاسلگراو (۲۰۰۶) یورگنز و همکاران (۱۹۹۰) و مک داول و همکاران (۲۰۰۸) برای شهروندان بزرگسال آمریکایی هستند. داده های انگشتان دست از گرت (۱۹۷۱) برای کارکنان پروازی نیروی هوایی ایالات متحده و داده های ساندرز (۱۹۸۳) از سنجش گری عمومی رانندگان خودروهای سنگین در ایالات متحده بدست آمده اند. پارامترهای توزیع نرمال در منابع مختلف می توانند تاحدی متفاوت باشند که دلیل آن تفاوتها اختلافات در سن، نژاد، قومیت، سال اندازه گیری داده ها و غیره در نمونه های سنجش شده و همچنین اختلافات در نحوه انجام فرآیند سنجش توسط منابع گوناگون است. بعلاوه، از آنجایی که داده های آنتروپومتریک مورد نیاز برای طراحی خودروها برای بخش های مختلف بازار با جمعیت غیر نظامی ایالات متحده فرق دارد بیشتر کمپانی های خودروسازی منابع داده های خود را برای مشتریان بخش های مختلف بازار مثل خودروهای با صرفه اقتصادی، خودروهای لوکس، خودروهای پیکاپ تهیه می کنند.

برخی از مثال های استفاده از ابعاد آنتروپومتریک استاتیک در طراحی خودرو در ادامه بیان شده است.

1. بیشینه پهنای ابری صندلی را می توان با مقدار ۹۵ مین درصدی پهنای کفل زنان تخمین زد این مقدار بر اساس ردیف ۲۵ جدول 1  برابر ۴۳۲ میلیمتر است.
2. کمینه طول ابری صندلی را می توان از مقدار ۵ مین درصدی فاصله پشت کفل تا پشت زانو در زنان تخمین زد این مقدار بر اساس ردیف ۲۲ از جدول 1 برابر ۴۴۰ میلیمتر است.
3. فضای بالای سر راننده را می توان با در نظر گیری مقدار ۹۹ مین درصدی ارتفاع نشسته مردان زاویه بالا تنه و سطح بالایی صندلی کج شده تخمین زد.
4. عرض شانه ای داخلی (W3) را می توان با مقایسه (W20-W3/2) با نصف پهنای شانه ۹۵ مین درصدی مردان یا ۹۵ مین درصدی پهنای ساعد تا ساعد مردان، ۶۲۰ میلیمتر ردیف ۲۴ جدول (1) ارزیابی نمود. (توجه ابعاد ارایه شده W3 و W20 توسط انجمن مهندسین خودرو در بخش ۳ تعریف شده اند. اندازه W3 در [SAE 2009] SAE J1100 به عنوان فاصله عرضی بین پنل های رویه در در ارتفاع شانه تعریف شده است؛ شکل 13 بخش 3 را ببینید. اندازه W20 به عنوان فاصله جانبی بین خط مرکزی بدن راننده و خط مرکزی خودرو تعریف می شود. شکل 20 بخش 3 را ببینید)

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مفاهیم، مسائل و روش های ارزیابی ارگونومی در طراحی خودرو

⇐ تاثیر ارگونومی در طراحی خودرو

⇐ ارگونومی در رانندگان