Binek araç süspansiyon rotilinin mafsal çıkma yükü performansının sonlu elemanlar ve mekanik testler ile incelenmesi
Investigation of the pull-out performance of passenger vehicle suspension ball joint by finite element and mechanical tests
Yazar: HALİL AKYEL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR UYULGAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Dövme = Forging ; Rotil = Rod ; Çekme gerilme testi = Tensile stress test ; Şasi = Chassis

Özet:
Binek araçlarda rotlar yönlendirme sisteminde görevlerini yaparken statik, dinamik ve yatak yüklerine maruz kalmaktadır. Rota etki eden statik yükler, yatay ve dikey yönde etki ederler. Dolayısı ile binek araçlarda kullanılan rotillerdeki mafsalın, yuvasından çıkma kuvvetinin yüksek olması gerekir. Mafsalın düşük kuvvetlerde yerinden çıkması o rotilin görevini yerine getirememesine veya istenmeyen ses oluşturarak sürüş konforunda düşüşe neden olmaktadır. Tedarikçi firmalar, otomotiv üreticisi firmaların belirlediği mafsal milinin rot yatağından çıkarken ulaşabileceği maksimum deformasyon kuvvetini sağlamak için, farklı ölçülerde tasarlanmış prototiplerin test sonuçlarına göre hareket etmektedir. Çıkma yükü testi bir müşteri isteğidir, aracın OEM (orijinal ürün üreticisi) tarafından tasarımı esnasında belirlenir ve rotil üreticisinden minimum çıkma yükünü karşılayacak şekilde malzeme ve tasarım belirlemesi beklenir. Binek araçların park halinde ya da düşük hızlarda kolayca dönebilmesini sağlayabilmek için rot başının çalışma açısının da bağlantılı olarak yüksek derecede olması gerekmektedir. Bu proje kapsamında geliştirilecek yeni tip rot başı, yüksek çıkma yükleri yanında daha yüksek çalışma açılarını da sağlayabilecek nitelikte tasarlanmıştır. Bu çalışmada öncelikle mevcut tasarımdan elde edilmiş ürüne mafsal çıkma testi uygulanmış daha sonra çıkma kuvveti hedef kuvvetten düşük çıkmıştır. Bu sebeple mevcut ürünlerden numuneler çıkartılmış ve bu numunelere eğme ve sertlik ölçme testi gerçekleştirilmiş daha sonra elde edilen sonuçlardan yeni parametreler belirlenmiştir. Buradan elde edilen gerilme değerleri kullanılarak çıkma kuvvetini artırmak amacı ile Catia V5 programı ile farklı varyantlarda tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiş ve sonlu elemanlar programı (FEA) ile optimize edilen tasarıma analiz uygulanarak en uygun geometriyi ve malzeme belirlenmiştir.

Abstract:
In passenger cars, the rods are exposed to static, dynamic and bearing loads while performing their duties in the steering system. Static loads acting on the rod are loads acting in the horizontal and vertical directions. The dislocation of the joint at low forces causes that ball joint to fail to fulfill its task or to reduce driving comfort by creating unwanted noise. Tie rod manufacturers act according to the test results of prototypes designed in different parameters and use trial and error method in order to provide the maximum deformation force that the joint shaft can reach until it comes out of the housing in order to meet the request of the OEM companies. The pull-out load test is a customer request, it is determined during the design of the vehicle by the OEM (original product manufacturer) and the ball joint manufacturer is responsible to determine the material and design which meet the minimum pull-out load. The working angle of the tie rod end must be at a correspondingly high degree in order to ensure that passenger cars can easily turn when parked or at low speeds. The new type of tie rod head to be improved within the aim of this project will be designed to provide higher working angles as well as high pull-out loads. In this study, initially it was applied a joint pull-out test to the product obtained from the existing design, then to performed bending and hardness test by removing samples from the existing products, due to the pull-out force is lower than the target force, then to determined new parameters according to the results obtained and to increase the pull-out force using the obtained stress values. It is to determine the appropriate geometry and material by applying analysis to the design optimized with the finite element program (FEA) by making design optimization in different variants by Catia V5 program.