Kayış kasnak sisteminde kullanılan kasnağın topoloji optimizasyonu
Topology optimization of the pulley used in the belt pulley system
Yazar: FUNDA DURAK
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kayış-kasnak mekanizmaları, endüstrinin çeşitli yerlerinde yaygın olarak kullanılan ve mekanik güç iletimi sağlayan önemli mekanik bir sistemdir. Dayanıklı, daha hafif ve minimum maliyette üretilebilir tasarımlar elde edilmek için özellikle yeni tasarım fikirlerinin oluşturulmasında ve oluşan problemlerin çözüm aşamasında optimizasyon yöntemlerinin kullanılma ihtiyacı önemli ölçüde artmıştır. Topoloji optimizasyonunda hedef, tasarımda yeterli düzeyde mukavemetin sağlandığı minimum malzeme kullanımının (kütle azaltması) elde edilmesidir. Topoloji optimizasyonu, inşaat, otomotiv, makine, imalat, malzeme ve havacılık gibi çeşitli üretim sektörlerinde; kaliteli ürün, minimum malzeme kullanımı, zaman ve maliyet verimliliği için büyük önem taşımaktadır. Çalışmada, ANSYS yazılımı yardımıyla kasnak tasarımında topoloji optimizasyonu yöntemlerinin uygulanması ve bu optimizasyonun yapısal verimlilik ve malzeme tasarrufu üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesini amaçlanmıştır. Bu çalışmada Uğur Makina Taahhüt Sanayi Ticaret A.Ş.'de kullanılmak üzere tasarlanmış bir kasnağa topoloji optimizasyonu uygulanmıştır.  Çalışma; kasnak malzeme seçimi, temel geometrik parametrelerin belirlenmesi, yük analizi ve topoloji optimizasyonu aşamalarını içermektedir. Bu aşamalar; sağlamlık, rijitlik ve maliyet gibi faktörleri dikkate alarak malzeme kullanımını en aza indirgemeyi ve kasnağın geometrik yapısını optimize etmeyi amaçlar. Optimizasyon sürecinin ardından yapısal statik analiz yapılmış ve kütle azaltması yoluyla optimize edilen kasnak geometrisinin dayanımı incelenmiştir. Analizler sonrasında kasnak kütlesinde yaklaşık %57 oranında tasarruf sağlanmıştır.

Abstract:
The pulley-belt mechanisms are an important mechanical system that is widely used in various parts of the industry and provides mechanical power transmission. In order to obtain durable, lighter and manufacturable designs at minimum cost, the need to use optimization methods has increased significantly, especially in the creation of new design ideas and in the solution phase of the problems that arise. In topology optimization, the goal is to obtain the minimum material usage (mass reduction), where a sufficient level of strength is provided in the design. Topology optimization is of great importance for quality products, minimum material usage, time, and cost efficiency in various production sectors such as construction, automotive, machinery, manufacturing, materials, and aviation. In this study, it is aimed to apply topology optimization methods in pulley design with the help of ANSYS software and to evaluate the effects of this optimization on structural efficiency and material saving. In this study, the topology optimization of pulleys designed for use at Uğur Makina Taahhüt Sanayi Ticaret A.Ş., a private company, is discussed. The study includes the selection of pulley material, determination of basic geometric parameters, load analysis and topology optimization stages. These stages aim to minimize material usage and optimize the geometric structure of the pulley, taking into account factors such as strength, rigidity and cost. After the optimization process, static structural analysis was performed, and the strength of the pulley geometry optimized by mass reduction was examined. After the analyses, approximately 57% savings were achieved in the pulley mass.