Jousitusjärjestelmän optimointi kuluttajatuotteessa
Isoherranen, Aleksi (2020)
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024053018265
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2024053018265
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä kehitettiin pihatrampoliinin jousitusjärjestelmä, jonka hyppyominaisuudet optimoitiin rajatulle käyttäjäryhmälle. Hyppyominaisuudet ovat trampoliinin suorituskyvyn määrittäviä tekijöitä, joihin vaikuttavat jousitusjärjestelmän mekaaniset ominaisuudet ja hyppääjään kohdistuvat voimat. Trampoliinin hyppyominaisuuksia haluttiin kehittää, joten aloitettiin jousitusjärjestelmän mekaanisten ominaisuuksien laaja tutkimus- ja kehitystyö.
Työn lähtötilanne selvitettiin empiirisellä tutkimuksella, jossa testijoukko arvioi Aconin nykyisten trampoliinimallien hyppyominaisuuksia. Tuloksien avulla määritettiin jousitusjärjestelmän voimien vaatimukset ja suunnittelun geometriset rajoitteet. Työn tutkimusosiossa suoritettiin kiihtyvyysmittaus, jossa hyppääjän massakeskipisteeseen kiinnitetty anturi mittasi kiihtyvyyksiä trampoliinihyppyjen aikana. Tuloksien perusteella laskettiin jousitusjärjestelmän tuottama vertikaalinen kokonaisvoima ja määritettiin hyppyominaisuuksia kehittävän jousen ominaisuudet. Jousimateriaalin väsymiskestävyyttä tutkittiin rasituskokeella, jossa jousen venytyssyklejä toistettiin 1 000 000 kertaa. Kokeessa mitattiin jousen voima-arvojen muutosta venytyssyklien lukumäärän kasvaessa. Tulokset osoittivat käyttökohteeseen optimaalisen jousiteräksen.
Hyppyominaisuuksien kehittämisen mahdollistavat jouset mitoitettiin kolmella eri parametrivariaatiolla, jotka koostuivat jäykkyyskertoimen ja vapaapituuden vaihtelusta. Jousitusjärjestelmän optimointiprosessiin valittiin ominaisuuksiltaan kaksi suorituskykyisintä jousta. Prosessissa jousitusjärjestelmän vertikaalinen kokonaisvoima ja hyppymaton käyttäytyminen mitoitettiin optimaaliseksi hyppääjän massalle. Kokonaisvoiman suuruutta vaihdeltiin järjestelmän esikiristysvoiman ja yhdistetyn jäykkyyskertoimen muutoksilla.
Työn tuloksena saatiin kehitetty jousitusjärjestelmä, jonka hyppyominaisuudet oli teoriatietoon perustuen optimoitu työn kohderyhmälle. Teoreettinen tulos todennettiin empiirisellä tutkimuksella, jossa kohderyhmään lukeutuvat käyttäjät arvostelivat kehitetyn jousitusjärjestelmän hyppyominaisuuksia. Tuloksien perusteella jousitusjärjestelmä 3 valittiin kohderyhmän optimaaliseksi jousitusjärjestelmäksi.
Työn lähtötilanne selvitettiin empiirisellä tutkimuksella, jossa testijoukko arvioi Aconin nykyisten trampoliinimallien hyppyominaisuuksia. Tuloksien avulla määritettiin jousitusjärjestelmän voimien vaatimukset ja suunnittelun geometriset rajoitteet. Työn tutkimusosiossa suoritettiin kiihtyvyysmittaus, jossa hyppääjän massakeskipisteeseen kiinnitetty anturi mittasi kiihtyvyyksiä trampoliinihyppyjen aikana. Tuloksien perusteella laskettiin jousitusjärjestelmän tuottama vertikaalinen kokonaisvoima ja määritettiin hyppyominaisuuksia kehittävän jousen ominaisuudet. Jousimateriaalin väsymiskestävyyttä tutkittiin rasituskokeella, jossa jousen venytyssyklejä toistettiin 1 000 000 kertaa. Kokeessa mitattiin jousen voima-arvojen muutosta venytyssyklien lukumäärän kasvaessa. Tulokset osoittivat käyttökohteeseen optimaalisen jousiteräksen.
Hyppyominaisuuksien kehittämisen mahdollistavat jouset mitoitettiin kolmella eri parametrivariaatiolla, jotka koostuivat jäykkyyskertoimen ja vapaapituuden vaihtelusta. Jousitusjärjestelmän optimointiprosessiin valittiin ominaisuuksiltaan kaksi suorituskykyisintä jousta. Prosessissa jousitusjärjestelmän vertikaalinen kokonaisvoima ja hyppymaton käyttäytyminen mitoitettiin optimaaliseksi hyppääjän massalle. Kokonaisvoiman suuruutta vaihdeltiin järjestelmän esikiristysvoiman ja yhdistetyn jäykkyyskertoimen muutoksilla.
Työn tuloksena saatiin kehitetty jousitusjärjestelmä, jonka hyppyominaisuudet oli teoriatietoon perustuen optimoitu työn kohderyhmälle. Teoreettinen tulos todennettiin empiirisellä tutkimuksella, jossa kohderyhmään lukeutuvat käyttäjät arvostelivat kehitetyn jousitusjärjestelmän hyppyominaisuuksia. Tuloksien perusteella jousitusjärjestelmä 3 valittiin kohderyhmän optimaaliseksi jousitusjärjestelmäksi.