Bir yük transfer mekanizmasının dinamik analizi
Dynamic analysis of a load transfer mechanism
Yazar: MİNE DAĞLI
Danışman: PROF. DR. NACİ ZAFER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Mekanik sistemlerde, mekanizmalar hareket ettikçe dinamik kuvvetler ortaya çıkar ve bu durum, mekanizma ile gövde arasındaki eklem noktalarında kuvvetlere neden olur. Gövdeye iletilen toplam kuvvet sarsma kuvveti olarak adlandırılır ve olumsuz sonuçlara yol açabilir. Bu kuvvetlerin dengelenmesi, mekanizma ömrünü artırmak, titreşimleri azaltmak, titreşime bağlı aşınmayı önlemek ve ergonomik performansı iyileştirmek açısından hayati öneme sahiptir. Sarsma kuvvetlerini dengelemek için çeşitli yöntemler mevcuttur; bu çalışma kapsamında bir çift sarkaç mekanizması üzerinde, karşı dengeleme kütleleri kullanımı ve toplam ağırlık merkezinin minimizasyonu olarak literatürde yer alan en popüler iki yönteme ait dinamik simülasyonlar gerçekleştirilmiştir.  Analizler, hem MSC Adams simülasyon yazılımı kullanılarak hem de Newton-Euler yöntemiyle elde edilen hareket denklemlerinin çözülmesiyle gerçekleştirilmiştir.
Karşı ağırlık yöntemi, kütle merkezinin ivmesini sabit bir seviyede tutmayı amaçlar. Analizler, sarsma kuvvetlerini dengelemek için karşı ağırlıkların kullanılmasının kütle merkezi ivmesinde yaklaşık % 21.5'lik bir azalmaya yol açtığını göstermektedir. Ancak, bu yaklaşım karşı ağırlıkların eklenmesi nedeniyle mekanizmanın toplam kütlesini önemli ölçüde artırır. Diğer yöntem ise Bang-Bang hareket yasasının uygulanmasıyla sarsma kuvvetlerini azaltmaya odaklanmaktadır. Bu yöntemin uygulanması, sarsma kuvvetinde yaklaşık % 36'lık bir azalmaya yol açmıştır. Önemli olan, bu yöntemin ek karşı ağırlıklar gerektirmeksizin sarsma kuvvetini dengelemesidir. Bu bulgular, mekanik sistemlerde sarsma kuvvetlerinin yönetilmesinde her iki yöntemin de etkinliğini vurgulayarak, sistem dinamikleri ve tasarım düşünceleri üzerindeki etkilerine ışık tutmaktadır.

Abstract:
In mechanical systems, dynamic forces arise as mechanisms undergo motion, resulting in forces at joints between the mechanism and its base. The cumulative force transmitted to the ground can result in adverse consequences and is termed as the shaking force. Balancing these forces is crucial to enhance mechanism longevity, reduce vibrations, mitigate wear due to vibration and improve ergonomic performance. Various methods exist to balance shaking forces, two of which are explored in this study within the context of a double pendulum mechanism: the counter mass method and the minimization of total center of weight method. Analyses were conducted using both MSC Adams simulation software and by solving the equations of motion derived from the Newton-Euler method.
The counter mass method aims to maintain the acceleration of the center of mass at a constant level. Analysis indicates that employing counter masses to balance shaking forces resulted in a reduction of approximately 21.5% in the acceleration of the center of mass. However, this approach significantly increases the total mass of the mechanism due to the inclusion of counter masses. Conversely, the second method focuses on reducing shaking forces through the implementation of a Bang-Bang motion law. Application of this method led to a decrease in shaking force by approximately 36%. Importantly, this method achieves shaking force balance without the need for additional counter masses. These findings underscore the effectiveness of both methods in managing shaking forces in mechanical systems, offering insights into their respective impacts on system dynamics and design considerations.