Evolvent profil yapısında rijit harmonik redüktör tasarımı ve sonlu elemanlar analizi
Rigid harmonic gearbox design and finite elements in evolvent profile structure analysis
Yazar: RECEP KARAMAN
Danışman: DOÇ. DR. CAN ÇİVİ
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Redüktörler = Reducers ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis

Özet:
Güç ve hareket iletim mekanizmalarının en yaygın kullanım alanı bulan kolu olan redüktörler, birçok temel makine sisteminin önemli bir bileşenidir. Makine sistemlerinin bir diğer temel bileşeni olan motor tarafından iletilen momenti arttırmak ya da açısal hızı dolayısıyla dönme devrini azaltmak amacıyla birçok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılırlar.

Klasik dişli mekanizmalarına göre üstünlükleri olan harmonik redüktörler, piyasada Sikloid (Cyclo) redüktör olarak bilinmekte ve kapladıkları hacme oranla oluşturabildikleri yüksek tahvil oranları, darbesiz çalışması, çalışma ömürleri bakımından ele alındığında ekonomik olması ve kompakt tasarıma sahip olmaları nedeniyle robotik uygulamalar da dahil olmak üzere imalat sanayinde, yaygın bir şekilde kullanım alanına sahiptir. 

Bu tez çalışması kapsamında evolvent profil yapısına sahip bilinen klasik üretim yöntemleri ile üretilebilen bir harmonik redüktör tasarımı üzerinde çalışılmıştır. Tezin ilk bölümünde dişli mekanizmaları hakkında bilgiler verilmiştir. Diğer bölümlerde ise dişli tasarımında en yaygın bilgisayar uygulaması olarak kabul edilen KISSsoft programı yardımıyla dişli tasarımları yapılmış ve (contact) dişli temas analizleri ve sonlu eleman analizleri yapılmıştır. KISSsoft programından elde edilen dişli formları SolidWorks CAD programına aktarılarak harmonik redüktörün tasarımı tamamlanmıştır.

Yapılan analizler sonucunda, optimum üretim parametreleri ortaya çıkarılan evolvent profil yapısındaki rijit harmonik redüktörün, 3D eklemeli imalat yöntemiyle imalatı yapılmış ve bu sayede tasarlanan nihai redüktörün illüstrasyonu oluşturularak, nihai üretim öncesinde oluşabilecek sorunlar önceden tespit edilmeye çalışılmıştır.

Abstract:
Gearboxes, the most widely used branch of power and motion transmission mechanisms, are an important component of many basic machine systems. They are widely used in many industrial applications to increase the torque transmitted by the motor, another basic component of machine systems, or to reduce the angular velocity and therefore the rotational speed.

Harmonic gearboxes, which have advantages over classical gear mechanisms, are known as Cycloid gearboxes in the market and are widely used in the manufacturing industry, including robotic applications, due to their high bond ratios that they can create compared to the volume they occupy, shock-free operation, economical when considered in terms of working life, and compact design.

Within the scope of this thesis, a harmonic gearbox design with an evolvent profile structure that can be produced by conventional production methods has been studied. In the first part of the thesis, information about gear mechanisms is given. In the other chapters, gear designs were made with the help of KISSsoft program, which is accepted as the most common computer application in gear design, and (contact) gear contact analysis and finite element analysis were performed. The gear forms obtained from Kissoft program were transferred to SolidWorks CAD program and the design of the harmonic gearbox was completed.

As a result of the analyses, the rigid harmonic gearbox in the evolvent profile structure, whose optimum production parameters were revealed, was manufactured by 3D additive manufacturing method, and in this way, an illustration of the designed final gearbox was created and the problems that may occur before the final production were tried to be identified in advance.