Kardan milinde kullanılan alt birim parçalarının tasarımı ve optimizasyonu /
Yazar: MELİH HATUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELDA KAYRAL
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kardan mili ya da diğer adıyla kardan şaftları, motor tarafından üretilen ve vites kutusu üzerinden iletilen güç sonucu ortaya çıkan döndürme momentini ve döndürme hareketini, sabit ya da değişken açısal pozisyonlarda diferansiyele iletme görevini üstlenirler. Kısaca, Kardan mili, taşıtı harekete geçirmek için motordan aldığı torku diferansiyele iletmek için kullanılan bir güç aktarma organıdır. Kardan milindeki açısal hareket mafsal grubu tarafından sağlanmaktadır. Mafsal grubunun bir alt bileşeni olan çatallı flanş çalışma koşullarında yüksek, değişken ve bileşke gerilmelere maruz kalmaktadır.
Bu çalışmada halihazırda üretimi gerçekleştirilen mevcut çatallı flanş için; bilgisayar destekli tasarım (CAD) programlarından CATIA V5 ortamında yeniden tasarlanmış akabinde yoğunluk metodu kullanılarak Altair İnspire yazılım programı ile topoloji optimizasyonu yapılmış ve programın işaret ettiği alanlar ile birlikte bilgi ve birikime dayalı olarak birkaç alandan daha malzeme çıkarılarak son seviye optimize edilmiş çatallı flanş ortaya koyulmuştur. Optimizasyon sunucunda mevcut çatallı flanşa kıyasla optimize edilmiş yeni çatallı flanşın ağırlığı %19 azaltılmıştır. Ortaya koyulan optimize edilmiş çatallı flanş sonlu elemanlar analizi (FEA) programlarından Altair HyperWorks kullanılarak lineer statik analizi ile sanal olarak test edilmiş, komple kardan mili prototip üretimi sonrasında da ürün, proses doğrulama testlerine tabi tutulmuştur. Ayrıca, ürün, proses doğrulama testleri sırasında çatallı flanş üzerinden strain gauge yardımıyla gerinim verisi toplanmış ve elde edilen veriler ilgili asal gerilim dönüşüm formüllerinden faydalanarak gerilim değerlerine çevrilmiş ve lineer statik analiz sonucunda elde edilen gerilim değerleri ile ölçülen gerilim değerleri karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Drive shaft, also known as cardan shaft, undertakes the task of transmitting the torque and rotational movement generated by the engine and transmitted through the gearbox, to the differential in fixed or variable angular positions. In short, the Cardan shaft is a powertrain used to transmit the torque it receives from the engine to the differential to start the vehicle. The angular movement of the propeller shaft is provided by the joint group. The flange yoke, which is a subcomponent of the joint group, is exposed to high, variable, and resultant stresses under operating conditions.
In this study, the existing flange yoke, which is currently being produced, her been redesigned in the computer aided design (CAD) software CATIA V5. Materials have been removed from several areas based on knowledge and expertive to achieve a fully optimized flange yoke. As a result of optimization, the weight of the optimized flange yoke was reduced by %19 compared to the existing flange yoke. The optimized flange yoke was virtually tested using linear static analysis in finite element analysis (FEA) software Altair HyperWorks, and the product was subjected to process validation tests. In addition, strain data were collected from the flange yoke using strain gauges during the product and process verification tests. The obtained strain data were converted into stress values using relevant principal stress transformation formulas and the stress values obtained as a result of linear static analysis were compared with the measured stress values.