Taktik tekerlekli araç şasisine ait kambur traversin mekanik tasarım açısından optimizasyonu
Optimization of crossmember of tactical wheeled vehicle chasis in terms of mechanical design
Yazar: İBRAHİM SARI
Danışman: PROF. DR. YUSUF ARMAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Bu çalışmada off-road sürüş koşullarında kullanılacak bir taktik tekerlekli araç şasisinin önemli bir yapısal elemanı olan şanzıman üzeri kambur traversin tasarımı optimize edilerek oluşan bu yeni geometrinin dayanıma ve şasi katılığına etkileri incelenecektir.
Çalışmada öncelikle 8x8 bir taktik tekerlekli araca şasi komplesi tasarlanmıştır. İlk durum çalışması olarak tasarlanan şasinin kambur traversi 8 mm kalınlığındaki S420 çelik malzeme ile basit geometrili şekilde modellenmiştir. Mevcut ilk durumdaki şasinin arka fil kulağı dönme ekseni sabit tutulup ön dingil pedlerinden 5000 Nm'lik bir burulma momenti uygulanarak ANSYS programında sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Bu analiz ile tüm şasinin burulma katılığı değerini çıkarmamıza yarayacak maksimum yer değiştirmesi tespit edilmiştir. Ayrıca bu yükleme durumu altında traversin Von Mises gerilim dağılımı çıkarılmıştır.
İlk durumda ikinci bir çalışma olarak belirlenen bir frekans değerine kadar oluşan doğal frekans modları çıkarılmıştır. Çıkarılan doğal frekans modları NATO askeri standardı MIL STD-810 G tarafından belirlenen rastgele titreşim profilleri ile çakıştırılmıştır. İlgili modlarda oluşan maksimum Von Mises gerilme değerleri bulunmuştur.
İkinci durum için 5 mm kalınlığındaki S420 çelik malzeme gerekli güçlendirmeleri yapılmış iyileştirilmiş bir travers tasarlanmıştır. İlk durum için uygulanan 5000 Nm'lik burulma momenti ile yapılan statik analiz ve rastgele titreşim analizi tekrarlanmıştır.
Traverse yapılan optimizasyon çalışmalarının araç şasisi burulma katılığı miktarına olan etkisi, burulma momenti altındaki dayanım iyileştirmesi, rastgele titreşim modlarında oluşan dayanım iyileştirmesi ve travers kütle kazancı değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, the design of the hump traverse on the gearbox, which is an important structural element of a tactical wheeled vehicle chassis, will be optimized. The effects of this new geometry on strength and chassis stiffness will be examined.
In the study, a chassis assembly was designed for an 8x8 tactical wheeled vehicle. The hump traverse of the chassis, which was designed as a first case study, is modeled with 8 mm thick S420 steel material in a simple geometry. Finite element analysis was carried out in the ANSYS program by the rear spring bracket rotation axis fixed and applying a torsion moment of 5000 Nm from the front axle pads. With this analysis, the maximum displacement of the entire chassis, which will allow us to calculate the torsional stiffness value, has been determined. In addition, the Von Mises stress distribution of the traverse was obtained under this loading condition.
In the first case, as a second study, natural frequency modes up to 500 Hz frequency were extracted. The extracted natural frequency modes are matched with random vibration profiles determined by NATO military standard MIL STD-810 G. The maximum Von Mises stress values in the respective modes were found.
For the second case, an improved traverse with the necessary reinforcements is designed. In this design, 5 mm thick S420 steel material is used. Static analysis which with a torsional moment of 5000 Nm applied for the first case, and random vibration analysis repeated.
The effects of optimization studies on the traverse on the chassis torsional stiffness, strength improvement under torsional moment, strength improvement in random vibration modes and traverse mass gain were evaluated.