Arka aksın yeni yaklaşımlar ile tasarımının en iyilenmesi
Optimization of the design of the rear axle with new approaches
Yazar: EMRE İSA ALBAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EROL SOLMAZ
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Burulma kirişli arka aks süspansiyon sistemleri sahip oldukları montaj kolaylığı, hafiflik ve maliyet gibi avantajları nedeniyle önden çekişli araçlarda sıklıkla kullanılmaktadır. Burulma kirişli arka süspansiyon sistemlerinin kinematik davranışı burulma kirişinin elastik özellikleri ile belirlendiğinden, burulma kirişi bu süspansiyon sisteminin en kritik bileşenidir. Bu tez çalışmasında, araç tasarımının ilk aşamasında tasarımcılara en uygun burulma kirişi yapısını sunmak için basitleştirilmiş bir optimizasyon modeli sunulmuştur. Sunulan optimizasyon modeli ile tasarımcılar çok kısa sürede burulma kirişli arka aks süspansiyon sisteminin genel hatlarını ortaya koyabileceklerdir. Burulma kirişli arka aks süspansiyon sisteminin yol tutuş özellikleri sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan zıt tekerlek hareketi analizleriyle bulunmuştur. Burulma kirişinin kesiti, konumu ve yönelim açısı bu süspansiyon sisteminin performansını etkileyen en önemli parametrelerdir. Bu çalışmada sunulan basitleştirilmiş optimizasyon modelinde burulma kirişinin kesiti, konumu ve yönelim açısının da içinde bulunduğu 25 adet tasarım değişkeni bulunmaktadır. Optimizasyon modelinin amaç fonksiyonu ağırlık azaltma, kısıtları ise temel yol tutuş parametreleri olan toe açısı ve kamber açısının belirlenen değerler arasında kalması olarak belirlenmiştir. Optimizasyon modeli ile hem çok hızlı bir şekilde konsept tasarım elde edilebilmiş hem de ilk tasarıma göre % 24 oranında bir hafifletme sağlanmıştır.

Abstract:
Twist beam rear suspension systems are frequently used in front-wheel drive cars owing to their compactness, lightweight and cost-efficiency. Since the kinematic behavior of twist beam rear suspension systems are determined by the elastic properties of the twist beam, the twist beam is the most critical component of this suspension system. In the study, a simplified optimization model is presented to offer designers the most suitable beam structure in the early stage of the vehicle system development. With the optimization model, designers will be able to obtain the most suitable twist beam structure in a very short time. Opposite wheel travel analysis based on finite element modelling of twist beam is conducted to examine the kinematic performance of the twist beam rear suspension. The cross-section, position and direction of the twist beam are the most important parameters affecting the performance of the twist beam rear suspension system. In this study, optimization studies with 25 design variables including variable cross-sections, twist beam position and twist beam orientation are performed. In the study, main handling parameters (toe angle and camber angle) are decided as constraints, and weight as the objective function. With the optimization model, a concept design is achieved very quickly, and a 24 % reduction is achieved compared to the initial design.