مکانیکی خودرو

مکانیک کلاسیک به شاخه‌های استاتیک و دینامیک تقسیم میشود بررسی نیروهای اجسام ایستاده است و دینامیک حرکت ذرات را بررسی میکند در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف میتواند مورد بررسی قرار گیرد به بیان دیگر میتوان گفت بطور کلی دینامیک که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد شامل دو قسمت سینماتیک و سینتیک است.

 

سینماتیک از علت حرکت بخشی به میان نمی‌آید و حرکت بدون توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی میشود و بحث حرکت بیشتر جنبه هندسی دارد.

 

در بخش سینتیک مکانیک دلایل حرکت اجسام که همان نیروهای وارد بر جسم پویاست بررسی میشود معرفی رشته مکانیک خودرو امروزه در اکثر جوامع پیشرفته و توسعه یافته نمیتوان نیاز به خودرو به معنی عام آن را در زندگی شخصی و اجتماعی انسان نــادیده گرفت.

 

انــــواع خودروی سواری موتور سیکلت ها اتوبوس ها و مینی‌بوس‌ها در شهرها و اتوبوس ها کامیون ها و تانکرها در بین شهرها تراکتورها انواع ادوات کشاورزی و کامیونها لودرها و انواع تجهیزات راهسازی متحرک از جمله کاربردهای اولیه و بدیهی خودرو محسوب میشوند.

 

البته کلمه خودرو است که قطارها کشتی‌ها هواپیماها را نیز شامل میشود مهندسی خودرو به‌طور خاص با مواردی سروکار دارد که بر روی زمین حرکت میکنند و دارای موتورهای احتراق داخلی هستند.

 

بدین ترتیب خودروها از قسمت های مختلفی تشکیل شده‌اند: قوای محرکه شاسی و چرخها سیستم تعلیق و سازه و بدنه البته تجهیزات دیگری متناسب با نوع خودرو به آن اضافه میشود.

 

سیستم های برقی سیستم های ایمنی و تجهیزات ظاهری و امکانات رفاهی از جمله موارد دیگر است که در انواع خودرو متناسب با کاربرد آن مورد استفاده قرار میگیرد.

 

مهندسی خودرو رشته‌ای است که طراحی ساخت بهینه‌سازی و تعمیر انواع مختلف خودرو را در برمی‌گیرد اما از آنجا که خودرو ابزاری است که از مجموعه‌های مختلف تشکیل شده‌است و دارای کاربردهای متفاوتی است این رشته مخلوطی از علوم مختلف است.

 

مهندسی‌خودرو یک رشته میان‌رشته‌ای و فراگیر است نتیجه پیشرفت های بشر در اواخر قرن بیستم است در ابتدای قرن بیستم که علم و فناوری به آرامی در کنار هم حرکت را شروع نمودند رشته‌های دانشگاهی همچون فیزیک ریاضی و زیست شناسی با مبنای علمی آغاز شدند.

 

بعضا برخی از علوم مهندسی مانند مکانیک برق عمران که از دل علوم پایه منفک شده بود نیز سربرآوردند علوم و فنون در اواخر قرن با پیشرفت های سریع رایانه و فناوری اطلاعات به سرعت رشد نمود به گونه‌ای که تقریبا هر پنج سال یکبار حجم دانش تولید شده در دنیا دو برابر کل گذشته میشد.

 

در دهه‌ های منتهی به قرن بیست‌ویکم ابتدا گرایش های مختلف در رشته‌ها بوجود آمد و سپس رشته‌های جدید ایجاد شد.

 

به عنوان مثال رشته‌مهندسی مکانیک به رشته‌های حرارت و سیالات طراحی کاربردی هوافضا کشتی‌سازی راه‌آهن، مهندسی خودرو و حتی بیومکانیک تقسیم شد.

 

در قرن اخیر این گرایش ها متناسب با کاربرد گسترده و نیاز به استفاده از علوم مختلف از دل دانشکده‌های سنتی جدا شده و دانشکده‌های مستقلی را به وجود آوردند.

 

دانشکده مهندسی خودروی دانشگاه علم‌وصنعت اولین دانشکده‌ای در ایران و خاورمیانه است که ابتدا این رشته را در سطح کارشناسی‌ارشد تعریف نمود و هم‌اکنون بعد از پنج دوره ارائه فارغ‌التحصیلان ماهر به صنعت خودروسازی و قطعه‌سازی کشور دوره کارشناسی و دکترا را آغاز نموده است.

 

در کشورهای پیشرفته ای همچون انگلیس و آمریکا نیز دانشکده های مشابهی دارد رشته مکانیک خودرو به منظور تربیت نیروی متخصص برای صنایع خودروسازی کشور و صنایع وابسته به آن طراحی و تاسیس شده است و هم‌اکنون با شرکت های بزرگ کشور همچون ایران‌خو‌درو و سایپا همکاری نزدیک دارد.

 

بسیاری از دانشجویان دانشکده هم‌اکنون در آنجا مشغول به کار هستند این رشته کاربردی و عملی و جذاب است به طوری که دانش آموخته آن میتواند متناسب با علایق خود به حل مسائل ریاضی و پیچیده بپردازد و یا اینکه در یک کارخانه مدیریت خط تولید را برعهده گیرد.

 

گستردگی این رشته باعث شده است که این رشته با خیال آسوده‌تر نسبت به آینده کاری و یا علمی خود بنگرند و آزادی انتخاب بیشتر را تجربه نمایند رشته خودرو، رشته‌ای است که به مسائل مختلفی در خودرو میپردازد و البته دارای سه گرایش مختلف قوای محرکه سیستم تعلیق و سازه و بدنه خودرو می‌باشد.

 

رشته شامل دروس عمومی دیگر رشته‌ مهندسی از جمله ریاضیات و فیزیک میباشد و شخص را برای رویکرد علمی با مسائل و قوانین آماده میسازد.

 

با گذراندن دروسی همچون مکانیک سیالات ترمودینامیک انتقال حرارت و مبانی مهندسی برق با اصول اولیه مکانیک و مهندسی آشنا میشوند.

 

آنان سپس با دروس تخصصی‌تری همچون مبانی مهندسی خودرو مبانی دینامیک خودرو، سیستم های شاسی و بدنه و آیرودینامیک خودرو به عرصه صنعت خودرو وارد میشوند.

 

ارائه مباحثی همچون اقتصاد مهندسی در صنعت خودرو و مدیریت صنعتی در خودرو شخص با مسائل مدیریتی و اقتصادی خودرو که ضامن پیشبرد کارها و طرح های صنعتی در دنیای واقعی است آشنا میشود.

 

در این رشته انواع کارگاهها و آزمایشگاهها برای آشنایی عملی دانشجو با علوم پایه مهندسی و مخصوصا خودرو ارائه میشود با کار در آزمایشگاه های پژوهشی و همکاری با مراکز تحقیقاتی صنعت خودروی کشور تحقیقات بنیادی نابی در این زمینه انجام میشود.

 

قوای محرکه خودروها هم‌اکنون موتورهای درون‌سوز از نوع اشتعال جرقه‌ای و یا اشتعال فشاری میباشد این موتورها دارای انواع مختلفی است که میتوان از دیدگاههای متفاوتی آنها را دسته‌بندی نمود.

 

موتورهای دوزمانه و چهار زمانه موتورهای کاربراتوری و انژکتوری مستقیم درون سیلندر درون منیفولد بنزینی گازوییلی گاز‌سوز دوگانه‌سوز الکلی تنفس طبیعی سوپرشارژ پرخورانی و توربوشارژ از انواع قوای محرکه است که برمبنای احتراق داخلی عمل مینماید.

 

البته مبحث انواع سوخت های جایگزین سوخت های زیستی هیدروژن و دیگر مواد پاک و انرژی‌های الکتریکی در قالب خودروهای برقی یا هیبریدی و یا انرژی خورشیدی از دیگر موضوعات در مبحث قوای محرکه است.

 

مباحثی همچون انتقال قدرت و سیستم خنک‌کاری موتور و سیستم تهویه مطبوع خودرو از جمله مواردی است که نظر افراد خلاق و علاقمند به نوآوری را به خود جلب میکند.

 

امروزه سیستم تعلیق فقط به مبحث چهار چرخ و یک فنربندی ساده منتهی نمی‌شود مبحث تعلیق مبحث پیچیده‌ای است که راحتی و ایمنی خودروها را در برمیگیرد.

 

خودوریی که میخواهد با سرعت 180کیلومتر در ساعت حرکت کند و به خوبی در شرایط مختلف آب‌وهوایی ترمز کند نیاز به سیستم های تعلیق فعال و سیستمهای ترمز با کنترلرهای پیچیده دارد در صنایع خودروسازی رقابت سختی در ارائه راحتی بیشتر و ایمنی بالاتر به مشتریان وجود دارد.

 

بهینه‌سازی این سیستم ها به کمک مدارهای مختلف مکانیکی هیدرولیکی نیوماتیکی و الکترونیکی توسط مهندسان خبره در حال انجام است بدنه محکم تر زیباتر و سبک تر عامل موفقیت خودروسازها در قرن بیستم و یکم خواهد بود.

 

امروزه طراحان کارخانجات بزرگ توانسته اند با استفاده از مواد پیشرفته مهندسی همچون کامپوزیت ها میکروکامپوزیت ها میکرو آلیاژها سرامیک ها و انواع پلیمر طرح هایی را در بدنه و شاسی خودرو ارائه نمایند که تا کنون نظیرش دیده نشده است بود و بعضا در رویاها و تخیل یافت میشد.

 

برای طراحی و ساخت چنین خودروهایی نیاز به دانش کامل در زمینه مواد مقاومت آنها مکانیزم ها طراحی و محاسبات مهندسی و همچنین فرآیندهای تولید میباشد.

 

آینده از آن کسانی خواهد بود که دارای دانش و توانایی بیشتری در کاربرد این موارد دارند دستاوردهای تحقیق و توسعه مهندسی خودرو مجموعه ای از نیازمندیهای گوناگون در خصوص خلق طرحهای جدید و یا بهینه سازی طرحهای موجود در زمینه خودرورا پوشش داده و با رویکردی مهندسی سعی در پاسخگویی به این نیازها دارد.

 

در خصوص طرح جدید ایده های نو تجزیه و تحلیل شایستگی و بایستگی انجام کار بر روی ایده ستانده های بازاریابی وتفکیک و دسته بندی آنها پردازش مهندسی برروی نیاز مشتری که بصورت محاوره ای میشود و تبدیل آن به مشخصات فنی محصول از اقدامات اولیه میباشد.

 

پروژه طراحی ونمونه سازی خودرواسپرت نمونه اولیه این پروژه از اواسط سال 68 و در دوفاز طراحی ومحاسبات نمونه سازی و مونتاژ تعریف و طی حدود چهار سال و همزمان با اواخر دوره دانشجویی و با برخی حمایتهای دانشکده فنی دانشگاه تهران به مرحله اجرا درآمد.

 

بضاعت فنی ناچیزدر خصوص طراحی ونمونه سازی در صنعت خودرو در آن زمان و عدم وجود تجربیات مشابه قبلی محدودیت های شدیدی از بابت دانش فنی در زمینه های گوناگون شامل اطلاعات فنی مورد نیاز منابع انسانی متخصص منابع مالی حمایت کننده و بسیاری دیگر بر روند فعالیتهای مورد نظر وجود داشت.

 

با این حال کار توسط تیمی کوچک و در فاصله زمانی ذکر شده و با صرف هزینه شخصی و با مشقات فراوان به مرحله اجرا در آمد.

 

طراحی و محاسبات مدلهای بسیاری از خودروهای مطرح در این کلاس مورد توجه قرار گرفته و مشخصات این خودروها در دو بخش اصلی و فرعی تقسیم بندی گردیدند مشخصات اصلی آنهایی بودند که بایستی در یک فرآیند مهندسی معکوس و با انجام بسیاری از محاسبات مورد نیاز بصورت دقیق شناسایی و سپس در فرآیند طراحی اولیه خودرو بعنوان حوزه های مخاطره آمیز مورد توجه جدی قرا میگرفتند.

 

مشخصات آنهایی بودند که ارتباط مستقیم با حوزه های مخاطره آمیز در رفتار خودرو نداشته و مربوط به جنبه های ظاهری خودرو که بعضا سلیقه ایست بودند.

 

تا با توجه به دسته بندی سیستماتیک خودرو فعالیتهای خود را برخی حوزه ها متمرکز نماییم از اینرو در این فاز فعالیتها بصورتی که در پی می آید ساماندهی گردیدند.

 

فرم ظاهری خودرو داخل و خارج خودرو از حوزه هایی بود که طراحی و ساخت نمونه ایرانی آن مد نظر قرار گرفت سازه اصلی شامل شاسی و چارچوب اطاق خودرو نیز از جمله مواردی بود که طراحی و ساخت بومی آن مورد نظر قرار گرفت.

 

سیستمهای فنی خودرو نظیر سیستمهای تعلیق و فرمان خودرو که طراحی آنها بصورت بومی در حد ساخت با استفاده از قطعات موجود در بازار مد نظر قرارگرفت.

 

قوه محرکه خودرو که بصورت یک بخش جداگانه و از قوای محرکه خودروهای اسپرت موجود البته با تغییراتی در ابعاد محورهای خروجی استفاده بعمل آمد سیستمهای جانبی خودرو نظیردسته سیم که با توجه به ترکیب جدیدی از سیستمهای جمع آوری شده در این خودرو تابعی از آن میباشد بصورت اختصاصی طراحی وساخته شد.

 

فعالیتهای این فاز پس از مستندسازی و تدوین خروجی ها بصورت نقشه های اجرایی ساخت حدود 50 برگ نقشه آماده استفاده در فاز بعد گردید فاز دوم نمونه سازی و مونتاژ فعالیتهای ابتدایی این فاز حول تهیه و تدوین روشهای نمونه سازی قطعات و مجموعه شکل گرفته و در ادامه با تهیه قطعات و مجموعه های فنی از خودروهای موجود اولین گامها جهت نمونه سازی خودرو برداشته شد.

 

قبلا بیان شد سازه خودرو و مجموعه بدنه آن که هویت ظاهری خودرو را تشکیل میدهند بصورت بومی نمونه سازی گردید اما برای مجموعه فنی نظیر قوای محرکه از قوای محرکه خودروهای موجود که دارای قابلیتهای بالایی بودند استفاده بعمل آمد.

 

که مجموعه فعالیتهای این بخش شامل انجام فرآیند تولید و تبدیل مواد خام ( مصالح فلزی و غیر فلزی ) به قطعات و مجموعه های متشکله خودرو بوده است.

 

که در این مجموعه برخی قطعات مشابه بخش قبل از مصالح و مواد خام تهیه و پس از طی فرآیند تولید ساخته شده ودر سایر موارد از قطعات استاندارد و متفرقه موجود دربازاراستفاده بعمل آمده است.

 

سیستمهایی نظیر قوای محرکه تهویه که از سیستمهای موجوداستفاده وبا اندکی تغییرات در نقاط اتصال و استقرار و در ارتباط با ترکیب کلی خودرو بکار گرفته شده اند. این گروه در مقایسه با دو گروه دیگر از عملیات نمونه سازی کمتری برخوردار بوده است.

 

پس از طی چند مرحله ساخت قطعات و بکارگیری و تست آنها و نمونه سازی مکرردر برخی قطعات نهایتا مجموعه خودرو مونتاژشده و آماده انجام آزمایشات عملکردی قرار گرفت.

 

در این مرحله طی چند نوبت آزمایشات و صرف حدود سه ماه نتایج بدست آمده حکایت از نیاز به تغییراتی گسترده در اغلب زمینه ها داشت.

 

از آنجاییکه کلیه عملیات طراحی وساخت این خودرو بصورت یک پروژه پژوهشی و با هزینه شخصی و صرف انرژی بسیار بانجام رسیده بود ادامه مسیربرای رفع نقایص و تجاری کردن محصول با توجه به هزینه بر بودن آن بسیار بیش از توان فردی اینجانب بوده ومقدور نگردید.

 

توانمندیهای فنی بوجود آمده و تقویت آنها با اتصال به منابع تکنولوژیک مربوطه تربیت نیروی انسانی متخصص و ایجاد تیمهای تخصصی در قالب منابع انسانی کارآمد ایجاد یک بنگاه اقتصادی به منظور حمایت های مالی مربوطه از ادامه روند.

 

تحقیقاتی ونمونه سازی تعریف پروژه های زمانبندی شده و جهت دار با توجه به کمیت های مشخص هدف گذاری شده پروژه طراحی ونمونه سازی سیستم های تعلیق جلو وعقب پیکان تعریف این پروژه بهینه سازی رفتار دینامیکی خودروی پیکان و افزایش همزمان در قابلیت سواری دادن خودروی پیکان بود از اواسط سال 74 شروع و تا اواسط سال 77 ادامه یافت.

 

اجرای صحیح این پروژه مشاورینی ازدانشگاه صنعتی امیر کبیر در قالب فعالیتهای تحقیقاتی به خدمت گرفته شدند.

 

اجرای این پروژه با توجه به تجربیات بدست آمده قبلی و مطالعات صورت گرفته جدید در چهار فاز تعریف و اجرای آن طی مراحلی که در پی می آید مد نظر قرار گرفت فاز اول فاز در این فاز کلیه مطالعات اولیه شامل تعریف و تحلیل نیاز مشتری و بازخوانی نیاز به زبان فنی صورت پذیرفته و شایستگی و بایستگی آن مورد بررسی دقیق قرار گرفت.

 

حوزه های مورد نیاز برای تغییرات شناسایی شده و ارزیابی کلی از منابع انسانی تکنولوژیکی ومنابع مالی مورد نیاز مورد توجه قرار گرفت مطالعات صورت گرفته به ما کمک نمود تا با تخمین هزینه تمام شده برای محصول جدید از سرمایه گذاری مورد نیاز و توجیه اقتصادی آن در مقایسه با ستانده ها از پروژه بدست آورده و اجرای پروژه را با افقی روشن پیگیری نماییم.

 

فاز دوم در این فاز کلیه فعالیتهای اجرایی مشخص شده لیست گردیده و سمت وسوی پروژه مشخص گردید همچنین نحوه اجرای فعالیتها و ارزیابی نتایج حاصله بر اساس کمیتهای هدف گذاری شده مشخص گردیدند.

 

در قالب مستندات مدیریت و کنترل پروژه تدوین گردید در این فاز نحوه مدیریت منابع مالی و انسانی و بکارگیری خدمات و دانش فنی از منابع داخی و خارجی مشخص گردید.

 

پروژه و تبیین وظایف و مسئولیتها و ارتباطات اعضا در جهت بالابردن اثر بخشی انجام فعالیتها از اهم اقدامات صورت پذیرفته در این فاز بوده است.

 

فاز سوم در این فاز براساس مستندات اجرایی پروژه فعالیتها در سه فاز و بصورتی که در پی می آید به مرحله اجرا در آمدند.

 

طراحی و محاسبات در این بخش مجموعه ای از فعالیتها ی تحقیقاتی و محاسباتی بر روی موضوع صورت پذیرفته و سیستم تعلیق عقب خودرو هم از ناحیه مکانیزم و هم از لحاظ مشخصه های ارتعاشی مورد تغییر اساسی قرار گرفته و سیستم جدیدی برای آن طراحی گردید.

 

در سیستم تعلیق جلو بدون تغییر در مکانیزم عملکردی آن کلیه مشخصه های ارتعاشی آن با توجه به محاسبات و تحلیل های جدید دچار تغییرات گردید.

 

در این فاز تیمی از متخصصین مرکز تحقیقات مستقیما درگیر بوده و در یک ارتباط تنگاتنگ با مشاورین دانشگاهی تمامی مراحل اندازه گیری و تعیین مختصات مشخصات دینامیکی و همچنین شبیه سازی رفتار دینامیکی خودرو تا طراحی اجزای سیستم جدید را بخوبی به مرحله اجرا درآوردند.

 

در این بخش که در تمامی طول پروژه فعالیت داشته تیمی متشکل از تخصصهای مختلف از مترجمین اسناد فنی ومتخصصین مستندسازی گرفته تا متخصصین نقشه کشی و مدلرهای نرم افزاری فعالیت نموده اند.

 

دراین فاز مشتمل بر تهیه نقشه های اجرایی نقشه ها و مدلهای نرم افزاری مورد نیاز فایل های محاسبات تحلیلی ترجمه متون استاندارد و منابع فنی مورد نیاز و همچنین تدوین مستندات فنی نهایی بوده است .

 

تهیه و تدوین دستورالعملهای مرتبط با فرآیند نمونه سازی و انجام آزمایشات عملکرد بر روی محصول نهایی از اقدامات مهم دیگر در این فاز بوده است.

 

نمونه سازی و مونتاژ در این بخش مجموعه از فعالیتهای نمونه سازی قطعات متشکله مجموعه سیستم تعلیق عقب و جلوی خودرو پیکان به منظور نصب و مونتاژ یرروی خودرو به مرحله اجرا درآمدند.

 

ترکیبی از تخصصهای فنی نظیراساتید فرم دهی قطعات ورقکاری متخصصین ماشینکاری و متخصصین انواع عملیات جوشکاری و اتصالات به خدمت گرفته شدند.

 

ماشین آلات موجود در کارگاههای نمونه سازی فعال بوده و برخی از فعالیتها ی مربوط به ریخته گری و تولید قطعات مربوطه برون سپاری شدند.

 

شرکت های تامین قطعات و درگیر نمودن آنها در این فرآیند نیز از سیاستهای اصولی و دارای دو مزیت عمده بود با استفاده از ظرفیتهای آنها هزینه عملیات نمونه سازی را کاهش داده علاوه بر آن توانست ضریب موفقیت پروژه در اجرایی شدن آن را افزایش داده و فرآیند تامین در تولید انبوه را تسهیل نمایند.

 

پس از نمونه سازی مجموعه قطعات در چند مرحله مونتاژ و آزمایشهای اولیه و انجام اصلاحات مورد نیاز نمونه نهایی آماده انجام آزمایشات استاندارد گردید.

 

آزمایشات عملکردی پس از تکمیل مراحل نمونه سازی سیستم تعلیق و نصب و مونتاژ برروی خودرو به منظورارزیابی نتایج عملکرد خودرو آزمایشات مختلف طراحی شده به مرحله اجرا درآمده وخودروهای پیکان مجهز به سیستم تعلیق قدیم و جدید بدون اطلاع قبلی از نوع سیستم مربوطه در اختیار افراد مجرب و رانندگان مسابقات قرار گرفت.

 

در احساس اولیه ارزیابان حکایت از وجود تفاوتها و تمایزها مشخص در بهبود عملکرد سیستم خودرو داشت در مراحل بعد آزمایشات دوام و عملکرد خودرو طی مسیر مختلف دوره ای از 1000 کیلومتر تا دوره 10000 کیلومتردرمسیرهای متفاوت جاده های شمال و جنوب کشور به منظور بررسی شرایط عملکردی خودرو با سیستم تعلیق جدید در مسافتهای طولانی انجام پذیرفت.