Gerilme giderme deliklerine sahip düz dişli çarklarda gerilme analizi
Stress analysis on spur gears with stress relief hole
Yazar: ARİF EMRAH ALGÜL
Danışman: PROF. DR. FATİH KARPAT
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Dişli çark =   ; Gerilme analizi = Stress analysis ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Sonlu elemanlar stres analizi = Finite elements stress analysis ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Dişliler, makinelerde en yaygın olarak kullanılan güç aktarma elemanlarındandır.
Makine, otomotiv, havacılık, savunma, tıp gibi birçok sahada vazgeçilmez
yapıtaşlarından biridir. Güç aktarımı esnasında; hız, moment, dönme sayısı ve dönme hızı
gibi nicelikleri; dönme yönü ve dönme ekseni gibi nitelikleri dişliler yardımıyla
değiştirebiliriz. Bu değerlerdeki değişimlerin uygun şekilde olması için dişlilerdeki şu
nicelikleri değiştiririz; dişli modülü, diş sayısı, bölüm dairesinin çapı, diş kalınlığı, diş
dibi yarıçapı gibi. Bu tezde, dişli çarklarda diş dibi dairesine yakın muhtelif konumlarda
açılan gerilme giderme deliklerinin diş dibi gerilmesine olan etkisi analiz edilecektir. Diş
dibi gerilmesini azaltmaya yönelik bu minvalde yapılmış olan araştırmalardan
bahsedilecektir. Uzun yıllar boyunca, tasarım özelliklerinin kademeli olarak eklenmesiyle
dişli tasarımları gelişti. Dayanıklılığı ve yük kapasitesini artırmak için dişli geometrisini
değiştirmek ile ilgili çok az şey yapılmıştır. Dişlinin dış kısmında, diş profilini
değiştirmek suretiyle çeşitli değişiklikler yaygınlıkla yapılmaktadır fakat dişli çarkın iç
kısmında buna benzer değişiklikleri yapmanın bu kadar kolay olmadığı görülmüştür. Bu
çalışmada, kritik alanlardaki gerilmeleri düşürmek amacıyla üç dişe sahip dişli çarkta diş
dibi yakınlarına delikler açılmıştır. Delik boyutu ve delik yerleşiminin diş dibi gerilimi
üzerindeki etkisi sistematik olarak incelenmiştir. Bölüm dairesine teğet sabit bir kuvvet
uygulandı. Sonlu elemanlar programında, kuvvete maruz kalmış dişli çarklarda
maksimum eşdeğer gerilme değerleri elde edildi. Analizler sonrasında tüm sonuçlar
karşılaştırıldı. Buna göre, bu çalışmada tercih edilen dişli çark ölçülerinde, deliğe sahip
olan dişli çarklarda, deliksiz olan dişli çarka göre en fazla %9 civarında gerilme düşüşü
gözlemlendi.
Anahtar Kelimeler: Düz Dişli Çarklar, Gerilme Giderme, Sonlu Elemanlar Yöntemi

Abstract:
Gears are one of the most commonly used power transmission elements in machinery; It
is one of the indispensable building blocks in many fields such as machinery, automotive,
aviation, defense and medicine. During power transfer; quantities such as speed, torque,
number of rotations and rotational speed; We can change attributes such as rotation
direction and rotation axis with the help of gears. In order for the changes in these values
to be appropriate, we change the following quantities in the gears; gear modulus, number
of teeth, diameter of the turning circle, tooth thickness, root radius.
This thesis discusses research on the possibility of reducing tooth root stresses by adding
internal stress relief properties. Over the years, gear designs have evolved with the gradual
addition of design features. Little has been done to change gear geometry to increase
durability and power. Although the outside of the gear is governed by the required curved
profile of the teeth, nothing prevents internal changes. In this study, holes were drilled
along the axis of a test gear piece to provide stress relief in critical areas. A finite element
model was constructed for use in a systematic test of the effect of hole size and hole
placement on root stress. A constant force tangential to the section circle was applied. By
using FEA software program, the maximum equivalent stress values were obtained for
the gear wheels under load. After the analyses, all the results were compared.
Accordingly, at the gear wheel dimensions preferred in this study, a maximum stress
reduction of 9% was observed in gear wheels with holes compared to gear wheels without
holes.
Key words: Spur Gears, Stress Relief, Finite Element Method