L6e sınıfı şehir içi elektrikli mikro taşıt tasarımı
Design of an L6e class urban electric microcar
Yazar: MERVE KARACA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET MURAT TOPAÇ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Herkesin otomobil sahibi olabilmesi fikriyle 20. yüzyılın başlarında ortaya çıkan mikro taşıtlar, motor teknolojisinin elektrik motoruna yönelmesi ile birlikte elektrikli olarak tasarlanmaya başlamıştır. Geleneksel taşıtların ihtiyaç fazlası hacmini en aza indiren bu taşıtlar, şehirlerde hızla artmaya devam eden trafik sorununa alternatif bir çözüm olabilecek niteliktedir. Tez kapsamında, taşıt mekaniği, taşıt dinamiği, çoklu cisim sistemleri, sonlu elemanlar analizi, topoloji optimizasyonu, yorulma gibi farklı disiplinlerin bir araya getirilerek şehir içi L6e sınıfı bir mikro taşıt tasarımı için çok disiplinli bir tasarım yöntemi sunulmuştur. Öncelikle piyasada var olan L6e sınıfı taşıtlar incelenerek taşıtın ön boyutlandırması ve yaklaşık kütle tahmini yapılmıştır. Elde edilen veriler neticesinde, taşıtın ulaşması istenen hız ve menzil değerleri göz önüne alınarak taşıtın kapasitif değerleri belirlenmiş, motor ve aktarma organlarının seçimi yapılmıştır. Taşıtın manevra koşulları belirlenerek, istenen iz açısı değişimi ve Ackermann hatası değerlerini sağlayan süspansiyon ve yönlendirme sistemlerinin seçimi yapılmış ve güvenli frenleme koşullarının sağlanabilmesi için gerekli fren sistemi elemanları belirlenmiştir. Daha sonra aerodinamik iyileştirmelerle belirlenen dış ölçüler ile oluşturulan gövde geometrisine uygun bir sac şasi geometrisi, topoloji optimizasyonu yardımıyla hafifletilmiş ve üretilebilir şasi geometrisi oluşturulmuştur. Sistemi oluşturan kritik yapı elemanlarının yorulma dayanımları hesaplanmış ve tüm taşıtın sonlu elemanlar analizleri yapılarak mukavemet koşullarını sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmiştir. Son aşamada konsept bir kabuk tasarımı yapılmıştır.

Abstract:
Originating in the early 20th century with the idea of cars for everyone, microcars were designed as electrical cars with power technology focusing on electrical motors. Microcars have decreased the redundant size of the traditional vehicles and will be an alternative solution to rapidly increasing traffic problem in cities. Within the scope of this study, it is aimed to compose a multi-disciplinary design method for an L6e-class urban microcar by integrating different disciplines such as vehicle mechanics, vehicle dynamics, multi-body systems, finite element analysis, topology optimisation, and fatigue. First, commercially available L6e class vehicles were examined; pre-sizing and approximate mass estimation of the vehicle was implemented. As a result of the findings, performance values were determined and motor and driveline components were selected, considering the required speed and range of the vehicle. Manoeuvring capabilities of the vehicle were established, selection of suspension and steering systems which satisfy relevant toe angle changes and Ackermann error values were achieved; appropriate braking system elements were selected to ensure safe braking conditions. Then, the mass of a sheet metal geometry suitable for the body geometry composed in accordance with the outer dimensions determined by aerodynamic improvements was reduced with the help of topology optimization and a producible geometry was built. Fatigue strengths of the critical structural elements that compose the system were calculated and the finite element analysis of the overall vehicle was performed to examine whether it fulfils the strength requirements. Finally, a concept shell design was designed.