Antropometrie
Het maken van een voertuig kan niet zonder eerst allerlei gegevens te bepalen. Zo ook zijn de positie van het lichaam tijdens het fietsen en de coördinaten van het stuur, de zitting en de rugleuning nodig. Met deze opdracht is het de bedoeling de ideale plek van de onderdelen van het vluchtvoertuig en de stand van het lichaam te berekenen.
De hoofdafmetingen van het vervoermiddel zoals de positie van de handen, voeten en zitting zijn berekend en verwerkt in het verslag. Hierin zijn de maten duidelijk weergeven in een overzicht met bijbehorende tekening(en).
Voor de berekeningen is er gebruik gemaakt van de gemiddelde man-vrouw. De verschillende lengtes zijn te zien in tabel 1. Ter verduidelijking worden de verschillende maten toegelicht in figuur 1. Hierin zij alle maten weergegeven zoals die gebruikt zijn in onze berekeningen.
Er is bewust gekozen voor de P50 om de berekeningen te maken. Door het gemiddelde te nemen heb je een veel grotere kans dat hier mensen inpassen die net wat kleiner of groter zijn. Een voertuig die gemaakt wordt voor de P95 zal te groot zijn voor iemand van de P5. Een nadeel van het gemiddelde is dat diegene die een flink stuk kleiner of groter zijn niet comfortabel zitten. Echter zullen deze mensen hier wel in kunnen fietsen.
Tabel 1. Lichaamsmaten P50, P5 en P95 voor man en vrouw.
Figuur 1. Toelichting gebruikte lichaamsmaten
In excel zijn deze maten verwerkt zodat er een model gemaakt kan worden waar te zien is hoe de persoon op het vluchtvoertuig zou zitten. Hierin is er vanuit gegaan dat de crankas de oorsprong is van de grafiek en dus ligt op de coördinaten (0,0). Het is belangrijk dat de berijder nog steeds bij de trappers kan als deze in de uiterste positie staan. Voor de cranklengte wordt gebruik gemaakt van een standaard crank van 170mm. De berekening zal gedaan worden met de crank in de positie te zien in figuur 2, dit is horizontaal naar voren met het begin op (0,0) en het einde op (-170,0).
Figuur 2. Houding berijder vluchtvoertuig met trappers in uiterste stand.
Figuur 3. Houding berijder vluchtvoertui met trappers in de begin stand
Ieder segment van het lichaam heeft een begin en eind coördinaat. De positie van de trappers is bekend, dit is (-170,0). Dit is het uiterste punt van de trapper.
Echter de positie van de trapper veranderd gedurende het fietsen. Er is dus ook gekeken naar de positie van de trapper in de begin positie. De begin positie van de trappers is ook bekend, dit is (170,0). Vanaf deze twee coördinaten worden de andere punten berekend met gebruik van de sinus bij de y-coördinaten en de cosinus bij de x-coördinaten.
Voor de y- coördinaten wordt er gebruik gemaakt van formule 1.
y-coördinaat = Ystartpunt segment + Lengte segmen *COS(Hoek tov Horizontaal)
Formule 1: Berekening y-coördinaten
Voor de x- coördinaten wordt er gebruik gemaakt van formule 2.
x-coördinaat = Xstartpunt segment + Lengte segmen *SIN(Hoek tov Horizontaal)
Formule 2: Berekening x-coördinaten
Zoals te zien in beide formules is er naast een beginpunt en lengte van de segmenten nog iets essentieel voor de berekening. Dit zijn namelijk de hoeken. De gebruikte hoeken zijn te zien in tabel 2. Ter verduidelijking worden de hoeken toegelicht in figuur 4.
Figuur 4. Toelichting gebruikte hoeken
Tabel 2. Gebruikte hoeken voor zowel de uiterste als de beginstand.
Met gebruik van de hierboven genoemde gegevens kunnen de posities van punten berekend worden. Deze posities zijn uitgedrukt in coördinaten met de oorsprong in de crankas. De coördinaten zijn te zien in tabel 3. De coördinaten zijn voor de beginstand en eindstand bepaald.
Tabel 3. Coördinaten segmenten tijdens de eindstand.
Tabel 4. Cöordinaten segmenten tijdens de beginstand.
Met deze coördinaten kan de positie van het stuur bepaald worden. In de stand waarop de gebruiker nu zit met de hoeken komt het midden van de hand uit op (527,08;346,74). Voor het makkelijker vervaardigen van het vluchtvoertuig zullen deze waardes afgerond op tientallen worden, de positie wordt nu (530,350). Het is belangrijk dat onthouden wordt dat dit coördinaten zijn ten opzichte van de crankas.
Vervolgens moeten nu de posities van de zitting, rugleuning en de hoofdsteun worden berekend. Hiervoor kan niet gebruik worden gemaakt van het model voor de coördinaten. Een mens is natuurlijk niet zo dun als in dit model weergegeven wordt. Er moet dus dikte gegeven worden aan dit model.
De gebruikte diktes van lichaamsdelen is te zien in tabel 4. Ter verduidelijking is in figuur 5 en 6 te zien waar deze diktes gemeten zijn.
Figuur 5. Toelichting diktes lichaamsdelen.
Figuur 6. toelichting diktes lichaamsdelen.
Tabel 5. Diktes lichaamsdelen, gemeten in millimeters.
Voor de berekeningen is er vanuit gegaan dat de segmenten precies in het midden van het lichaamsdeel liggen. Dit geeft vervolgens dat de hoofdsteun op 100 mm vanaf het segment moet zitten. Met behulp van SolidWorks zijn de coördinaten berekend.
In figuur 5 is te zien hoe de coördinaten bepaald zijn van de hoofdsteun. Allereerst wordt er een hartlijn getrokken op de horizontaal. Vervolgens worden vanuit de oorsprong de rug en nek getekend met de hoeken ten opzichte van de horizontaal. Met gebruik van de offset entities tool wordt op 100mm vanaf het hoofd een lijn getrokken parallel aan het segment. Het bovenste punt van deze lijn wordt gebruikt als bovenkant van de hoofdsteun.
Bovenstaande methode is tevens gebruikt voor het bepalen van de coördinaten van de rugleuning en de zitting. Deze coördinaten zijn te zien in tabel 6.
Tabel 6. Coördinaten onderdelen
Figuur 7. Bepalen coördinaten onderdelen met behulp van Solidworks
De zitting zal lopen vanaf de coördinaten (450,-20) tot (710,-170). De rugleuning van (710,-170) tot (1100,60). En de hoofdsteun van (1270,260) tot (1370,370). Al deze coördinaten zijn ten opzichte van de oorsprong die ligt in de crankas.
De diktes van de lichaamsdelen zijn ingevoerd in het model. Het vernieuwde model is te zien in figuur 6. In dit model is er dikte gegeven aan de zitting, rugleuning en hoofdsteun. Dit zijn niet de diktes die gebruikt zullen worden voor het ontwerp.
Figuur 8. Model vluchtvoertuig met zitting, rugleuning, hoofdsteun en diktes van de segmenten.
Eisen:
-
Het stuur zit bij (530,350) met de oorsprong in de crankas.
-
De zitting loopt van (450,-20) tot (710,-170) met de oorsprong in de crankas.
-
De rugleuning loopt van (710,-170) tot (1100,60) met de oorsprong in de crankas.
-
De hoofdsteun loopt van (1270,260) tot (1370,370) met de oorsprong in de crankas.