Kavrama metalik disk elemanının pedal konforu ve yorulma dayanımı açısından evrimsel algoritma ile tasarım optimizasyonu ve prototip üretimi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SAMET KARTAL

Danışman: Necmettin Kaya

Özet:

Araçlarda kullanılan debriyaj elemanı, motorla vites kutusu arasındaki irtibatı keserek vites değiştirme olanağı sağlayan aktarma organıdır. Motordan aldığı torku iletmenin yanında, kalkış ve vites geçişi esnasında sürüş konforunu da sağlar. Günümüz binek araçları konvansiyonel debriyaj sistemleriyle donatılmışlardır. Bu debriyaj sistemi; disk komplesi, volan ve kendi içerisinde kapak, diyafram yayı ve baskı plakasından oluşan baskı komplesinden meydana gelmektedir. Bu yüksek lisans tezinde, kuru sürtünme yüzeyli debriyaj sistemi elemanlarından metalik disk yayın istenen konfor ve yorulma kısıtlarını sağlayacak optimum tasarımının evrimsel algoritma kullanılarak şekil optimizasyonu ile elde edilmesi, prototip üretimi ve testleri gerçekleştirilmiştir. Disk komplesi dişli kutusu miline bağlanan mekanik bir parçadır ve fonksiyonel özellikleri şu şekilde sıralanabilir; - Kavrama pozisyonunda motor torkunun tamamını iletmek, - Motor torkunu sönümleyerek iletmek. - Motorun çalışması esnasında oluşturduğu titreşimleri filtrelemek. Metalik disk elemanının da içinde bulunduğu disk komplesinin fonksiyonlarından bir tanesi de motor torkunu sönümleyerek iletmektir. İki balata arasında bulunan disk elemanı, dalgalı bir yüzeye sahip olup kavrama sırasında her iki balatanın sıkıştırması sonucu yüzey geometrisi gereği yay gibi davranmaktadır. Kavrama sırasındaki rijitlik eğrisi incelendiğinde, diskin eksenel yer değiştirme değeri arttıkça rijitlik doğrusal olmayan bir formda progresivite şeklinde artma eğilimindedir. Rijitlik eğrisinin bu formu debriyaj pedalına basılması sürecinde, sürücünün pedal konforunu doğrudan etkiler ve istenen konforun sağlanması için rijitlik eğrisinin belirli limitler arasında olması gerekir. Uygun olmayan rijitlik eğrisi titreşim ve vuruntuyu sürücüye yansıtır, kavrama konforsuz ve sert bir biçimde gerçekleşir. Ayrıca ilerleyen ömür süresince tork iletiminin gerçekleşmemesine neden olur ve debriyaj ömrünü azaltır. Hatta yastıklama fonksiyonu bulunmayan diskte gerçekleşecek bir kavrama motorun durmasına dahi sebep olabilir. Tork iletimi yüksek enerji seviyelerinde gerçekleştiği için, baskı plakası ısınır ve deforme olur. Bu deformasyon sonrası iç çapıyla tork iletme eğilimine girer, bu da iletilen torkta düşüşe neden olur. Uygun bir rijitlik eğrisine sahip olan disk bu düşüşü dengeler. Her araç üreticisi tarafından konfor istekleri doğrultusunda belirlenen pedal yükünden hareketle rijitlik eğrisi hesaplanır. Bu tez çalışmasında istenen rijitlik eğrisini sağlayan diskin tasarımının şekil optimizasyonu ile gerçekleştirilerek daha kısa zamanda ve istenen özelliklerde elde edilmesi planlanmıştır. Şekil optimizasyonu için evrimsel optimizasyon algoritmalarından diferansiyel gelişim algoritması, screening algoritması ve optimizasyon amaç fonksiyonu hesaplamalarında ise metalik disk sonlu elemanlar modeli kullanılmıştır. Metalik disk şekil değişkenlerinin belirlenmesinin ardından sıcak şekillendirme ile prototip imal edilmiş ve testler ile tasarım doğrulaması gerçekleştirilmiştir.