نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال سوم شماره 1 (پیاپی 6، بهار 1391)

امروزه مهندسی مواد خیلی سریع در حال رشد است که سبب طراحی اجزاء جدید خودرو شده است. مواد نوین به دلایل الزامات محیطی، عوامل اقتصادی، بهبود عملکرد و جلب مشتری توسعه زیادی در صنعت خودرو داشته است. مواد مدرن شامل فولادهای استحکام بالا، کامپوزیت های فیبری، سرامیک های تخصصی، پلیمرهای مهندسی، آلیاژهای فلزی با دمای بالا و نانو مواد می باشد. این مواد برای اجزای مختلف بدنه، موتور، تامین سوخت، سیستم اگزوز، دستگاه های الکتریکی و الکترونیکی و دیگر اجزای خودرو مورد استفاده قرار می گیرد. طراح خودرو باید از این پیشرفت ها آگاه باشد و قادر بر این باشد که مواد درستی برای یک کاربرد مشخص نتخاب کند. در این مقاله به بررسی لزوم توسعه مواد نوین در صنعت خودرو پرداخته شده است. همچنین نقش این مواد بر پارامترهای زیست محیطی و  عملکردی خودرو مورد ارزیابی قرار گرفته است.

سطح بالای نویز باعث اثرات روانی و آسیب های جسمی از جمله کج خلقی، از دست دادن تمرکز، اضطراب، افزایش ضربان قلب، بالارفتن فشار خون و اختلال خواب می شود. یک دقیقه قرار گرفتن در معرض صدایی بالاتر از 100 دسی بل A می تواند باعث ناشنوایی دایمی گردد. مطالعات نشان می دهد که تعداد زیادی از کارگران نساجی، به خصوص بافندگان، از کاهش شنوایی شغلی رنج می برند. تولید کنندگان ماشین آلات صنعتی تلاش های قابل توجهی انجام دادند تا در عین حال که سرعت ماشین ها را ارتقا می دهند، انتشار نویز را تا آنجا که ممکن است پایین نگه دارند، اما این اقدامات برای محافظت کارگران در برابر ناشنوایی شغلی کافی نیستند.

تاثیر یک سیستم تعلیق مناسب در میزان راحتی سرنشین و فرمان پذیری خودرو امری بدیهی است، بنابراین انجام تست های سیستم تعلیق که تاثیر مستقیم بر روی ایمنی و آسایش مشتری دارد الزامی و حایز اهمیت است. مسیله مهم دیگر هزینه زیاد انجام تست ها بصورت عملی است و برای این منظور باید راه های مختلف مورد شناسایی قرار گیرند. یکی از بهترین راه های انجام این کار مدلسازی و انجام تست ها در محیط های مجازی است. برای انجام مدلسازی جنبه های مختلفی وجود دارد که از جمله این جنبه ها عبارتند از منابع تحریک یا ورودی ها که سبب ایجاد نوسانات می شوند، این تحریکات برای سیستم تعلیق بطور عمده ناشی از ناهمواری های جاده هستند. در این مقاله برای تحلیل دینامیکی خودرو، در ابتدا با استفاده از محیط کدنویسی نرم افزار مطلب ناهمواری های جاده ای بر اساس استاندارد جاده های بین شهری ایران (معادل استاندارد اروپایی و کلاسه بندی سوم از ایزو 1-2631) و با سرعت ثابت حد مجاز 34Km/h بدست آمد و در ادامه با استفاده از تابع تبدیل فوریه، چگالی طیفی توانی جاده ناهموار بر حسب فرکانس با در نظر گرفتن حالت بحرانی برای شرایط خودروی ایستا (fn=1.0Hz) در مدل 4/1 خودرو (مشخصات خودرو) در محیط سیمولینک نرم افزار شبیه سازی شده و به محاسبه نیروهای وارده به سیستم تعلیق پرداخته شده است. در نهایت میزان اثر چسبندگی تایر به سطح ناهمواری های جاده ای و نیز اثر آن بر رفتار پویایی سیستم تعلیق خودرو مورد بررسی قرار گرفته است.

در کلیه بنگاه های اقتصادی، امروزه سعی بر این است که با برنامه ریزی و مدیریت صحیح، هزینه های جاری کاهش یابد. یک بنگاه اقتصادی برای مدیریت زمان و هزینه جهت بهینه شدن نیاز به مطالعات اولیه اصولی و دقیق دارد.  صنعت خودرو بدلیل گستردگی و فراگیر بودن آن یکی از بنگاه های مورد نظر است. یکی از مواردی که معمولا هزینه های هنگفتی  بدلیل عدم زمانبندی و شناخت مناسب قطعات به جامعه و مردم تحمیل می نماید، بخشهای مکانیکی خودرو نظیر دستگاه های تعلیق و فرمان، قوای محرکه و... می باشند. سیستم های سوخت رسانی موتور معمولا قابلیت پایش، اعلام و ثبت خطا را از طریق رایانه موتور دارند، ولی سیستمهای مکانیکی دیگری نیز در خودرو وجود دارند که نیاز به ثبت و اعلام خطا داشته لیکن در حال حاضر چنین امکانی برای این سیستم ها وجود ندارد. در این مقاله سعی شده بررسی و تامل بیشتری در خصوص پایش سامانه های خودرو صورت پذیرد. در سیستم پیشنهادی، چگونگی اعلام خطا بررسی و بوسیله حسگرهای مختلف کلیه چراغها و بخشهای مکانیکی، ترمز، تعلیق و فرمان را کنترل و خطاهای بوجود آمده را به راننده اعلام می نمایند. این حسگرها ورود و خروج جریان را از داخل منبع کنترل و شدت ورود و خروج جریان را اندازه گیری می کنند. همچنین حسگرهای لرزش، کوبش، شدت جریانهای الکتریکی، فشار و دما کنترل شده و تغییرات محسوس هر کدام را بررسی و به راننده اعلام هشدار می نماید. ثبت این خطاها، زمان و علت بوجود آمدن آنها را مشخص کرده و کمک شایانی جهت شناخت دقیق مشکلات سیستم  و برنامه ریزی مناسب نگهداری و تعمیرات را امکان پذیر می نماید.

شبیه سازی فرایند نمونه سازی بدنه خودرو همواره مورد توجه خودروسازان بوده است و هریک به نوعی به این قضیه نگاه کرده اند دراین روش ابرنقاط تهیه شده از قطعات بجای خود آنها توسط نرم افزاربصورت مجازی مونتاژ می شوند وآنالیز و بررسی های لازم که شامل موارد زیر می شود در زمانی بسیارکوتاهتروبا هزینه ای به مراتب کمترصورت می گیرد :آنالیز انطباقات ٬ درزها و عدم همسطحی ها. شبیه سازی جوشکاری ها و تهیه ورودی برای نرم افزارهای شبیه سازی تصادف . کمک به طراحی جوش و اتصال مناسب .کمک به طراحی فرآیندهای مونتاژ. قابلیت نرم افزار مهم ترین ابزار در دستیابی سریع و مطمین به اهداف ذکر شده میباشد در این برنامه از یک شاخه نرم افزار کتیا استفاده گردید که محدودیتهای بسیاری داشت که تنها علت انتخاب آن در دسترس بودن آن بود  و مطالعات جامعی در ارتباط با نرم افزار های کاملا تخصصی و توانمند مطرح دنیا  صورت گرفت  که با توجه به نتایج مثبت بدست  آمده ضرورت استفاده از آنها کاملا منطقی به نظر می رسد.

متغیر بودن قوانین رقابتی در دنیای کسب و کار و پارامترهای عرضه و تقاضا ، فرآیند ارایه محصول جدید به بازار را با اهمیت خاصی جلوه داده است. اکثر سازمان ها امروزه بیش از هر زمان دیگری دریافته اند که صرف تکیه و اعتماد به اهرم های رقابتی سنتی مانند افزایش کیفیت، کاهش هزینه و تمایز در فروش محصولات و خدمات بیشتر کافی نبوده و در عوض مفاهیمی همچون سرعت، چابکی و انعطاف پذیری در رقابت، نمود قابل توجهی پیدا کرده اند و گرایش به سمت ارایه محصولات و خدمات جدید به بازار خود دلیل موجهی بر این تغییر نگرش است. از اینرو سازمان ها نیازمند روش های نوینی برای توسعه محصولات خود هستند تا آنها را در کوران رقابت با رقبای خود در سطح قابل قبولی از موفقیت قرار دهند. مدل دو بعدی توسعه محصول جدید با معرفی فرآیندی انعطاف پذیر برای توسعه محصول جدید با تکیه بر نقاط قوت مدل ها و روش های پیشین توسعه محصول جدید و حذف نقاط ضعف آنها سعی بر آن دارد تا مدلی عام را برای استفاده در صنایع مختلف اعم از تولیدی و خدماتی ارایه دهد.

در آنالیز خروجی هر سیستم نامشخص و به طور خاص آنالیز ارتعاشات در مکانیک، به طور معمول از تجزیه بردار خروجی در حوزه زمان یا تابع پاسخ فرکانسی محاسبه شده از تبدیل فوریه یا لاپلاس استفاده می شود. در چنین مواردی ابتدا باید مودهای غالب سیستم مشخص شود و سپس بر اساس آنها تحلیل مناسبی از خروجی صورت گیرد. در حالتی که عملکرد سیستم غیر خطی باشد، بدست آوردن تابع پاسخ فرکانسی با تبدیلات فوریه و لاپلاس بدلیل ماهیت خطی آنها امکان پذیر نیست. در تمامی روش های مرسوم برای بدست آوردن تابع پاسخ فرکانسی غیر خطی، تبدیل ویولت به عنوان یکی از اصلی ترین تبدیلات غیر خطی در حوزه زمان مقیاس استفاده شده است. نقطه ضعف تبدیل ویولت مرسوم، نیاز به مشخص بودن تقریبی قطب در سیستم مورد تحلیل است. در این مقاله روشی بسیار کارامد برای بدست آوردن تابع پاسخ فرکانسی در سیستم های غیر خطی زمان متغیر بر اساس ترکیب تبدیل ویگنر-ویل و ویولت ارایه شده است. در این روش ابتدا با اعمال یک سیگنال چیرپ کل مودهای سیستم تحریک و سپس خروجی با تبدیل ویگنر-ویل تحلیل و با دقت قابل قبولی مودهای سیستم مشخص می گردند. سپس با استفاده از تبدیل ویولت، تابع پاسخ فرکانسی سیستم محاسبه می شود. در انتها با شبیه سازیهای مختلف کارایی بسیار مناسب این روش در بدست آوردن تابع پاسخ فرکانسی در مقایسه با روش های مبتنی بر حوزه زمان فرکانس متداول نشان داده شده است.