Dört kademeli bir vites kutusunun makro ve mikro geometri optimizasyonu
Macro and micro geometry optimization of four-speed gearbox
Yazar: REGAİP MENKÜÇ
Danışman: DOÇ. DR. TOLGA TOPGÜL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dişli kutusu tasarımında temel mukavemet gereksinimlerini sağlamak ana hedef olmakla beraber verimlik, sessizlik ve hafiflik uygulanabilirlik ve rekabet açısından dikkate alınması gereken diğer önemli özelliklerdir. Eşlenik çalışan dişli çarklarda, uygulama alanına göre uygun geometrik değişkenlerin seçimi çalışma parametreleri ve mukavemet açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada sondaj makinelerinde kullanılan dört kademeli referans dişli kutusunda, KISSsoft ticari yazılımı kullanılarak makro ve mikro geometri optimizasyonu yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde güç kaynağı olarak kullanılan hidro motordan gelen hareket ve gücü güvenli şekilde çıkış miline aktarabilecek dişli çiftleri için uygun geometrik parametrelerin seçimi için ISO 6336 standardı dikkate alınarak makro-geometri optimizasyonu yapılmıştır.  İkinci bölümde dinamik şartlarda eşlenik hareketin oluşması, temas durumunun iyileşerek daha verimli ve sessiz bir çalışma sağlanabilmesi amacıyla uygun profil modifikasyonu için mikro-geometri optimizasyonu yapılmıştır. Makro ve mikro geometrik optimizasyon sonucu oluşturulan dişli çiftlerin mukavemet değerleri ve çalışma parametreleri optimizasyon öncesi değerlerle kıyaslanmıştır. ISO ve DIN standartlarına göre diş dibi ve yüzey mukavemeti ayrı ayrı hesaplatılarak makro ve mikro geometrik optimizasyonun dişli tasarımındaki etkileri gösterilmiştir. Çalışma neticesinde dişli sistemde yeterli diş dibi ve yüzey mukavemetini sağlayan; verimliliği, gürültü seviyesi iyileştirilmiş, kütlesi azaltılmış dişli setleri oluşturulmuştur.

Abstract:
While providing the basic strength requirements in gearbox design is the main goal, efficiency, silence, and lightness are other important features to be considered in terms of applicability and competition. In conjugate gear wheels, choosing suitable geometric variables according to the application area is of great importance in terms of operating parameters and strength. In this study, macro and micro geometry optimization was performed using KISSsoft commercial software on the four-stage reference gearbox used in the drilling machines. In the first part of the study, macro-geometry optimization was made by considering the "ISO 6336" standard for the selection of the appropriate geometric parameters for the gear pairs that can safely transfer the motion and power from the hydro motor used as a power source to the output shaft. In the second part, micro-geometry optimization was made for the appropriate profile modification in order to create conjugate motion under dynamic conditions, improve the contact state and provide a more efficient and silent operation. The strength values and working parameters of the gear pairs created as a result of macro and micro geometric optimization were compared with the values before optimization. The effects of macro and micro geometric optimization on gear design were demonstrated by calculating tooth root and surface strength separately according to ISO and DIN standards As a result of the study, gear sets that provide sufficient tooth root and surface strength, with improved efficiency, noise level, and reduced mass, were formed in the gear system.