LEE- Konstrüksiyon Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19357

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Konstrüksiyon Lisansüstü Programı'a göz atma

Dizinde bir noktaya atla:
  • Öge
    Adaptive balancing system for low speed rotating systems
    (Institute of Science and Technology, 2020-07) Karakaya, Gürkan ; Altınkaynak, Atakan ; 633599 ; Mechanical Design Programme
    Extra weights, which is not placed on the rotation axis of shafts, create various of problems. In the meantime, unbalanced weights cause additional unwanted moments on systems. Those moments make difficulties on electrical motor against rotating shaft properly. Furthermore, additional moments cause excessive power consumption. On the other hand, shaft position control is getting harder with extra moment on the system. Moreover, when the required moment is increased, the electrical motor can not be utilized directly on the system. Additional power trains, such as gear, belt systems have to be added to the system to create enough moment by electrical motor. These added power trains come up with a bulky system. Furthermore, as the power transmission path is getting longer and longer, the precise of the system is getting lower and lower. Hence, the center of mass of the shaft is tried to be set on the rotation axis of the shaft with the help of counter weights. Traditionally adding counter weights is the common way to balance the shaft. If the shaft and counter balance weights are considered as a system, the system gets bulky with added extra counter weights. On the other hand, when the shaft consists of more than one pieces, the added counter weights ruin the shaft dynamics and constructions. When the shaft is firstly rotated in clockwise direction, then secondly rotated in counter clockwise direction, the system cannot respond in required sensitivity with counter weights because of the wobble problem. When the rotation axis and the principal inertia axis are different, the wobble problem occurs. Therefore, in this thesis work, the system is tried to be balanced with springs and a linear actuator. The system is tried to be minimized with ejected counter balance weights. On the other hand, when the shaft dynamics are changed by changing mass on the shaft or by changing the position of mass, the required balance moment is also changed. Therefore, if the system is tried to be balanced with counter weights, the counter weights quantity and position have to be changed accordingly. However, if the system is balanced with springs, the acting force on the shaft by the spring can be altered much more easily. The connection point of the spring can be changed to control the spring force. Nonetheless, system working speed have to be considered for proper working of the balanced system when the springs are utilized. Otherwise, the spring could be affected by the resonance and the spring could even increase the unbalance moment on the system. The springs are used to balance system in the literature. However, these springs are generally utilized for balancing extending structures, such as robot arms, telescopes and table lamps. In these systems, generally, there is a limited working range. Therefore, spring balanced systems are utilized for the specific working range. This work tries to balance the system for 360 degrees with the help of a spring.
  • Öge
    Development of centrifugal pump for electric vehicle battery thermal management system
    (Graduate School, 2022) Karakaya, Uğur Can ; Kavurmacıoğlu, Levent Ali ; Mechanical Design Programme
    The demand for electric and hybrid vehicles is increasing day by day due to rapidly decreasing fossil energy sources and increasingly stringent emission regulations. Although electric vehicles are becoming more and more common, extending the vehicle's range and maintaining its performance throughout the range is still one of the biggest problems. One of the main reasons for this problem is the gradual decrease in battery performance and life due to the fact that the batteries are charged and discharged many times during the vehicle usage period. Heating that occurs in the battery cells along the life of the vehicle should be controlled by a suitable battery thermal management system (BTMS). Thanks to the cooling performance provided by BTMS , the heat generated in the battery cells during vehicle cycles is transferred to outside. In this way, battery life and vehicle performance are improved. In addition to the heating effect, cold environmental conditions have a critical importance in terms of battery cell life and vehicle performance. BTMS should not only prevent the battery from overheating during vehicle use, but also warm the battery to the optimum temperature at low temperatures. Under the 50° C degree temperature is required for battery life and it should be kept between 25-40° C temperature in operation cycle. BTSM has five main category which are air cooling, liquid cooling-heating, direct refrigerant cooling-heating, phase change material cooling-heating and thermo-electric cooling-heating. Among these five main topics, within the scope of this thesis, active liquid cooling was considered and a cooling pump was designed to provide enough coolant to thermal management system. In addition, in electric vehicles, there may be more than one coolant pump in different cooling lines inside the vehicle for the purpose of cooling the electronic components, electric motor and inverter. In order to design a cooling pump with high efficiency at the required flow rate and pressure that will meet the cooling needs of electric vehicles, each blade parameter that affecting the efficiency of the pump is handled separately and evaluated within the scope of the study. In the first place, a base pump was designed with turbomachinery design program. By performing computational fluid dynamics analysis of the designed base pump, pump efficiency and performance values were obtained. In the next steps of study, design parameters that affect pump performance and efficiency, such as blade wrap angle, cutwater diameter and surface roughness were investigated. After the numerical simulations, each blade parameter value that provides the highest efficiency was determined for the design point and these parameters were used during the new impeller geometry, which was desired to have an efficiency value above the base pump. In this context, we can examine the study in five main sections. In the first part, centrifugal pump fundamentals such as head, flow, efficiency and specific speed were explained.
  • Öge
    Hidrolik giyotin makas için dinamik zorlanma durumunun sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-10) Atılgan, Mustafa Kağan ; Altınkaynak, Atakan ; 503191214 ; Konstrüksiyon
    Yapılan tez çalışmasında Pres Besleme Sistemlerinde önemli bir yeri olan Hidrolik Tahrikli Giyotin Makas için literatür araştırması yapıldı. Sistemde dinamik olarak çalışan ve kritik öneme sahip üst, orta, alt bloklar, piston mafsalı, kolonlar için sonlu elemanlar metodu kullanılarak yorulma ve ömür analizleri yapıldı. Yapılan analizler için standart ve CAD verileri mevcut bir giyotin makas modeli kullanıldı. "COİLTECH" firmasına ait GYS2B 1300 olarak adlandırılan giyotin için makine ismi kesilebilen maksimum sac genişliğine göre verilmiştir. Giyotin makas genel olarak pres besleme sistemlerinin vazgeçilmez bir parçasıdır. Tezde giyotin makasın sistem içerindeki konumu ve çalışması hakkında da bilgilendirmeler yer almaktadır. Giyotin makas içerisinde bulunan makine elemanları ve işlevleri ayrıntılı bir şekilde açıklandı. Giyotin sisteminin çalışma prensibi üzerinde duruldu. Sistemde bulunan hidrolik tahrik ünitesine bağlı olarak hidrolik kuvvet hesaplamaları yapıldı. Sistemde bulunan kesme bıçaklarına, montaj açısına ve kesilen malzemeye bağlı olarak oluşan kesme kuvvetleri hesaplandı. Bıçaklar üzerine gelen bıçak kuvvetlerine ve bunlara bağlı olarak sistemin geri kalan elemanlarının tepkileri incelendi. Sonsuz ömürle çalışması beklenen makinede bağlantı cıvatalarının dayanımları yorulmaya bağlı olarak sayısal hesplamalar ile incelendi. Giyotin makaslar sistem içerisinde milyonlarca çevrim ile çalışması beklenen sonsuz ömür prensibine göre tasarlanan makinelerdir. Bu sebeple hareketli makine elemanları için çevrimsel kuvvetler karşısında verilen tepkiler ANSYS sonlu elemanlar analizleri ile incelendi ve sonsuz ömür için gerekli yüklemeler belirlendi. Yükleme değerlerine ve sonuçlara bağlı olarak analizi yapılan makine elemanları üzerinde bir topoloji çalışması yapıldı. Yapılan çalışma sonucunda elde edilen avantajlar ve dezavantajlar değerlendirildi. Sonlu elemanlar yaklaşımı yapılırken kritik ve en çok zorlanmaya maruz kalan makine elemanları göz önünde bulunduruldu. Bu elemanlar Alt, üst, hareketli gövde ve piston mafsalları ve kolonlar olarak belirlendi. ANSYS sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen değerler ve sonuçlar doğrultusunda gövdeler için ağırlıkları ve maliyetleri azaltmak adına iyileştirme çalışması yapıldı. Oluşturulan yeni tasarım gövdeler için aynı şekilde sonlu elemanlar analizleri ve yüklemeler altında uygunluk değerlendirmeleri yapıldı. Analiz ve hesaplamaların dışında giyotin makaslarla ilgili olarak literatür araştırması kapsamında sektördeki yerine ve önemine de değinildi.
  • Öge
    Otomatik depolama ve boşaltma sisteminin modellenmesi ve optimizasyonu
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-13) Algür, Ahmet ; İmrak, Cevat Erdem ; 503181201 ; Konstrüksiyon
    İnternetin ve internet alışverişinin tüm dünyada yaygınlaşmasıyla beraber insanlar ihtiyaç duydukları ürünlere daha hızlı ulaşabilir hale gelmiştir. Teknolojinin gelişimiyle artan bu ihtiyaç karşısında şirketlerin ürünleri zamanında teslim edebilmeleri gerekmektedir. Bu durum özellikle e-sipariş için geçerlidir. Zira internet tüketicileri genellikle siparişler için bir günlük döngü süresine ulaşan küçük miktarlarda bir ila iki mal sipariş ederler. Pazarın bu ihtiyacını karşılayabilmek için firmaların bir mal siparişinde yer alan tüm aşamaları kısaltması, artan rekabet ortamında hayatta kalabilmesi için gereklidir. Bu tez kapsamında bir mal siparişindeki önemli bir yeri tutan depolama sistemlerinden Otomatik Depolama ve Boşaltma Sistemleri (ODBS)'nin performansının arttırılması için çalışma yapılmıştır. Literatür araştırması yapılarak ODBS'lerin performanslarının arttırılmasına yönelik çalışmalar incelenmiştir. İncelemeler sonucunda üç ana yöntem gözlemlenmiştir. Bu yöntemler sırasıyla mal alma/bırakma politikalarının iyileştirilmesi, kolon tasarımının iyileştirilmesi ve ODBS pozisyon kontrolünün iyileştirilmesi şeklinde sıralanabilir. ODBS performansının arttırılması için yapılan önceki çalışmalar genellikle alma/bırakma politikasının optimizasyonu üzerine yoğunlaşmıştır. Bu nedenle bu tez kapsamında daha hızlı bir ODBS tasarımı için kolon tasarımı alternatifleri sunulmuş ve alternatifler arasından seçilen kolon tasarımının pozisyon kontrolü yapılarak ODBS performansının artışı simüle edilmiştir. Tez kapsamında öncelikle yüksek hız ve ivme değerleri belirlenmiş ve bu değerlere uygun bir kolon tasarımı belirlemek için çalışma yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda 6 adet kolon tasarımı üzerinde durulmuş ve bu kolon tasarımlarının birbirleriyle ağırlık ve mukavemet göz önüne alınarak karşılaştırılması yapılarak optimum kolon tasarımı belirlenmiştir. Seçilen kolon tasarımının pozisyon kontrolü kutup yerleşimi yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Pozisyon kontrolü sonucunda elde edilen grafiklerde seçilen kolon tasarımının üzerinde ataletten kaynaklı olarak oluşan titreşimlerin çok düşük olduğu ve tasarımın seçilen hız ve ivmelerde hareket etmeye uygun olduğu değerlendirilmiş ve ODBS'nin performansını arttırdığı simulasyon sonuçları ile doğrulanmıştır.
  • Öge
    Mekanik el fren sistemi sonlu elemanlar analiz modelinin deformasyon testleri ile doğrulanması ve tasarım iyileştirme çalışması
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-23) Baydur, Emre ; Altınkaynak, Atakan ; 503171230 ; Konstrüksiyon
    İnsanlık tarihindeki gelişim basamakları göz önünde bulundurulduğunda şüpesiz ki tekerleğin icadı büyük bir adımdır. Özellikle binek hayvanların evcilleştirmesi ile başlayan mobilite, tekerleğin icadı ile daha da artmış, böylece insanlık yaşam alanını farklı bölgelere taşıyarak bilginin taşınması ve yığılması sürecini hızlandırmıştır. Bu ilerleme süreci öyle bir noktaya gelmiştir ki insanlar haraketin kaynağı olan enerjinin sağlanmasını binek hayvanlardan buharlı makinalara, sonrasında ise fosil yakıt kaynaklı ve daha güçlü içten yanmalı motorların kullanılmasına evirmişlerdir. Enerjinin bu denli kullanılır seviyelere çıkması ile birlikte, kontrolü de tam anlamıyla sağlamak amacıyla, haraketin istenilen zamanda durdurulması ihtiyacı ve bu yönde gelişitirme süreçleri serüveni başlamıştır. Bu gereklilik ile birlikte durdurma bir diğer adıyla frenleme mekanizmalarının tarihi de başlamaktadır. İlgili tez çalışmasında frenleme sistemlerinden el fren/park fren mekanizması üzerine çalışılmıştır. Araç pasif güvenlik elemanı kategorisine girmekte olan mekanik el fren mekanizmaları araç park halinde iken, haraket etmesini engellemek amacı ile kullanılmaktadır. Özellikle eğimli arazide taşıtın sabit bir pozisyonda kalmasını belirli standartlar çerçevesinde sağlamak, ilgili park fren mekanizmasının temel görevidir. Bunun yanısıra aktif güvenlik elemanı olarak görev alan ve araç haraket halindeyken hızını düşürmek amacıyla kullanılan ayak fren sisteminde yaşanacak bir arıza anında, risk azaltıcı destek fren sistemi olarak kullanılması da beklenmektedir. Tez çalışmasında odaklanılan kısım mekanik el fren mekanizmasının yanal yük uygulanması durumundaki yer değiştirme miktarının azaltılmasıdır. Bu çalışmanın hedef iyileştirme değeri, 400 N'a kadar çıkan yanal yük altındaki deformasyonun %10 mertebesinde iyileşirilmesidir. Mevcut tasarımın yer değiştirmesinin ölçüldüğü pozitif ve negatif yönlü yanal basma testleri gerçekleştirilerek, sistemin yer değiştirme miktarı, çalışma boşluğu ve parça deformasyonları olarak 2 temel girdi biçiminde raporlanmıştır. Çalışma süresince odaklanılacak temek konu, parçalardaki gerinimler kaynaklı olan yer değiştirmeler olup, çalışma boşluklarının iyiyleştirilmesi ilgili tezin kapsamı dışındadır. Birden fazla numune ile yapılan testlerde ortalama değerler çıkartılarak, uygulanan yük/yer değiştirme grafikleri oluşturulmuştur. Sonrasındaki adımda mekanik el fren mekanizmasının, 3 boyutlu modeli Siemens NX 12 programı ile oluşturularak, test cihazındaki sınır şartlarının uygulanması ile Ansys Workbench modeli kurulmuş ve sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizler koşturulmuştur. Test sonuçları ile bilgisayar ortamındaki analiz sonuçlarının birbirini maksimum % 5 hata oranında doğrulaması sağlandıktan sonra ilgili test ve parça grubunun dijital ikizinin oluşturulma süreci tmaamlanmıştır. Bir sonraki aşamada, dijital ikizi oluşturulan mekanik el fren sistemi şekil optimizasyonu ve imalat/maliyet/uygulanabilirlik odaklı mühendislik yaklaşımları ile birlikte yanal basma mukavemeti açısından geliştirilmeye tabi tutulmuştur. Yeni geometri dijital ortamda %5'den daha az hata oranı ile çalışmakta olan sonlu elemanlar analiz modeli ile tekrardan yükleme altına alınmış ve elde edilen yer değiştirme sonuçlarında %10 mertebelerinde iyileşme olduğu görülmüştür. İlgili geometrinin imalatı ve tekrardan teste alınması süreçleri bu tez kapsamında olmayıp, çalışma mevcut hedefine ulaşmış bir şekilde tamamlanmıştır. Bunun yanı sıra, tez çalışmasında iyileştirme kapsamında olmayan dikey basma testleri de dijital ortama yine benzer hata oranları ile taşınmış olup, ilgili tasarım önerisi sonucunda bu yöndeki deformasyon miktarında ciddi bir değişim görülmemiştir.
  • Öge
    Fluid flow-inspired curvature-aware print-paths from hexahedral meshes for additive manufacturing
    (Graduate School, 2022-12-22) Çam, Serhat ; Günpınar, Erkan ; 503191217 ; Konstrüksiyon
    Conventional manufacturing methods create objects by removing material via subtractive processes such as milling, drilling, and carving. In contrast, additive manufacturing (AM) deposits material to fabricate parts, which enables the manufacturing of more sophisticated geometries. Planar slicing methods, where layers are always parallel to the XY plane and on the Z axis, are traditionally used in AM to build 3D models layer by layer. However, quite a few hardware platforms have been developed for enabling the use of multi-axis AM with inputs of three-dimensional curves. These curves can be considered as print-paths and represent parts. This situation can be likened to using curved tool-paths in subtractive manufacturing. Models represented using curves conforms better to the part's geometry than those obtained by planar slicing methods. This also enables improved mechanical strengths in the printed parts. %One of the interesting studies done in recent years can be shown to obtain the print path for AM using hexahedral meshes. % Hexaehdral meshes are preferred both because they interpolate the surface feature curves of the model and represent them well in the surface curvature directions, and also because of the cuboid structures that we will use in this study. Thanks to recent improvements, computational methods are able to produce high-quality hexahedral meshes, whose hexahedrons are arranged along the principal curvature directions of the input surfaces. Curvature-aware print-paths, proposed by Gunpinar, follow these curvature directions and have enabled a reduction in stair-stepping effect in the printed parts. However, crosswise-contacts can exist between the print-paths (i.e., print-paths are quasi-perpendicular to each other), which is undesirable as failures may occur particularly at those contact regions. Therefore, the present work aims at generation of curvature-aware print-paths (similar to the print-path generation technique of Gunpinar) without crosswise-contacts between them. To solve this problem, we inspire from fluid flow and imitate (laminar) streamlines for an inlet and an outlet of a duct for designing curvature-aware print-paths. A hexahedral mesh is decomposed into blocks (cuboid-like sub-volumes), each of which is covered with fluid flow-inspired print-paths. A multi-axis (collision-free) additive manufacturing (AM) planning technique is also proposed. As a proof of concept, fluid flow-inspired curvature-aware print-paths are validated using a multi-axis AM simulator and machine.
  • Öge
    Hidrolik tahrikli preste kapalı kalıpta sıcak dövme prosesinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi testi ve analizi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-25) Biçer, Utku ; İmrak, Cevat Erdem ; 503191223 ; Konstrüksiyon
    Günümüzde bazı makina parça geometrilerinin karmaşık olması imal edilmelerini kısıtlamakta, imalat süresini ise uzatmaktadır. Sıcak dövme yöntemi ile proses öncesi ısıtılarak şekil verilebilirliği artırılan parçalarda, diğer yöntemlere göre daha düşük kuvvet ve enerjiye ihtiyaç duyularak tek seferde büyük şekil değişimi sağlanabilmektedir. Sıcaklık, basınç, kalıp geometrisi ve yağlama gibi temel parametrelerin parça geometrisine etkisi büyük olduğu için, soğuk şekillendirme kadar hassas parça geometrisi elde edilememektedir. Ancak, parça geometrisine etki eden optimum parametreler belirlenerek dövme prosesi sonrası, final parça geometrisine oldukça yakın parça geometrisi elde etmek mümkündür. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, istenen final parça geometrisine ulaşabilmek için hidrolik pres tahrikli kapalı kalıpta sıcak dövme prosesi modellenmiş ve parametre optimizasyonu yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilen sayısal modelleme için öncelikle final parçayı elde edebilmek için uygun iş parçası belirlenmiştir. Belirlenen iş parçasından, istenen final geometriyi elde etmek için proses zinciri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu proses zincirinde sırasıyla, iş parçasını ısıtma, soğuma, dış tufal giderme, haddeleme, kapalı kalıpta dövme ve soğuma adımları bulunmaktadır. İstenen final parça geometrisini elde edileceği kapalı kalıpta dövme adımında kullanılacak proses parametreleri belirlenmiştir. Bu parametreler sırasıyla; dişi ve erkek kalıp sıcaklığı, presleme hızı, kalıplar ile iş parçası arasında oluşan sürtünme katsayısı, iş parçasının ısıtıldığı ilk sıcaklık ve kalıplar ile iş parçası arasında gerçekleşen ısı iletim katsayısıdır. Gerçekleştirilen literatür çalışmaları doğrultusunda belirlenen her bir parametre için referans sayısal değerler oluşturulmuştur. Bu sayısal değerlere göre, pozisyon kontrollü gerçekleştirilecek simülasyon için proses tasarımı yapılmıştır. Yapılan proses tasarımı ile erkek kalıbın –Z yönünde hareket etmesi gereken mesafe değeri bulunmuş ve böylece referans simülasyon modeli oluşturulmuştur. Referans simülasyon sonucunda istenen final parça geometrisi elde edilememiş, iş parçası dişi kalıp tabanını tamamen dolduramamıştır. Yeniden proses tasarımı yapılarak erkek kalıbın presleme mesafesi artırılarak Ref-144 simülasyonu oluşturulmuş ve analiz tekrarlanmıştır. İstenen doluluk oranına ulaşılarak final parça geometrisine oldukça yakın geometri elde edilmiştir. Ancak erkek kalıbın presleme mesafesi artırıldığı için parçanın boyu istenen final parçanın boyundan kısa kalmıştır. Aynı zamanda iş parçası erkek kalıp ile dişi kalıp arasından akarak sakal oluşturmuştur, bu sebeple final parçayı elde etmek için talaş kaldırmak gerekmektedir. İstenen final parça geometrisini talaş kaldırmadan elde edebilmek adına referans parametre değerlerinde değişiklikler yapılmıştır. Optimum parametre değerlerini elde etmek için, referans değerler belirli oranlarda artırılıp azaltılarak on farklı analiz daha gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerin 2D geometrileri karşılaştırılarak optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Bu parametre değerleri ile Optimum simülasyon oluşturulmuştur. Yapılan analiz sonucunda çok az bir sakal oluşumu ile istenen final parça geometrisine ulaşılmıştır. Gerçekleştirilen analizler doğrultusunda 2 farklı deneysel çalışma 1250 tonluk hidrolik presle gerçekleştirilmiştir. Birinci proses çalışmasında, talaş kaldırmadan final parça geometrisinin elde edilmesi hedeflenmiştir. Ancak Optimum simülasyon parametreleri ile proses gerçekleştirilemediği için, Referans simülasyon parametreleri kullanılmıştır. İkinci proses çalışmasında ise parçanın dişi kalıp tabanı doluluk oranını kontrol etmek için Ref-144 simülasyon parametreleri kullanılmıştır. Deneysel çalışma ve analizlerin sonucunda oluşan parça geometrilerinin birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür.
  • Öge
    Üç tekerlekli motosiklet için bağımsız süspansiyon sistemi tasarımı ve analizi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-16) Atmaca, Ali ; Kocabaş, Hikmet ; 503141202 ; Konstrüksiyon
    Taşıtlarda kullanılan modern anlamdaki süspansiyon 1907 yılında başvurulan bir patentlenle teknolojiye kazandırılmıştı. Takip eden yüzyıl boyunca farklı türlerde süspansiyon sisteminin tasarımı görülmüştür. Süspansiyonun araç dinamiğine ve konfora olan etkisi nedeniyle taşıt üreticileri bu alanda farklı konseptler denemeye devam etmektedir. Günümüzde üretilen üç tekerlekli motosikletler incelendiğinde ise genellikle yük taşıma amaçlı kullanıldığı için, bunun neticesinde oluşan müşteri profiline göre üreticiler tarafından süspansiyon sitemine yeterli önem verilmediği gözlenmiştir. İnternet üzerinden alışveriş ve son adım teslimat sektöründeki gelişmeler motokurye pazarında ve motosiklet kullanımında bir artış eğilim göstermektedir. Bu pazardaki teslimat firmaları ve çalışanlarının kullanabilecekleri araçlar arasında konfor ve yük taşıma kapasitesi arasında tercih yapmaları gerekmektedir. Araç dinamiği iyi olan motosikletler yük taşıma kapasitesi için yetersiz olurken yük taşıma için yapılmış 3 tekerlekli motosikletler ise süspansiyon sistemi nedeniyle konfor açısından yetersiz gelmektedir. Bunun temel nedeni arka aks üzerine bağlı olan 2 tekerleğin de birbirine göre bağlı hareket etmeye zorlayan tasarıma sahip olmasıdır. Bu tez çalışması kapsamında üç tekerlekli motosiklet için bağımsız süspansiyon sistemi tasarımı yapılarak bu sektördeki ihtiyaçlara çözüm getirilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasının ilk aşaması olarak pazar araştırması yapılarak kullanıcıların ihtiyaçları tespit edilmiştir. Yapılan araştırmalar sonucu tespiti yapılan konunun doğru olduğu ve motokuryelerin bu alanda ihtiyacı olduğu görülmüştür. Çalışmaya literatür araştırması süspansiyon sisteminin teorik çalışma yapısı incelenerek başlanmıştır. Bu sırada pazardaki mevcut ürünler üzerinden incelemeler yapılarak farklı konseptler incelenmiştir. Süspansiyon ve araç yerleşimi ile ilgili temel bilgiye sahip olduktan sonra tasarım için gerekli modellemeler CATIA uygulaması üzerinden yapılmıştır. Modelleme neticesinde bağımsız süspansiyon sisteminin çalışması ve sıkışması gibi farklı kullanım koşullarında değerlendirme yapılmıştır. Uygun tasarımın belirlenmesi için optimizasyon yapmak adına farklı konumlandırmalar yapılarak süspansiyon çalışmasına etkisi incelenmiştir. Yapılan kıyaslamalar sonucu tek seferde araç paketinin izin verdiği en iyi çözümü bulmak için çeşitli MATLAB kodları yazılmıştır. Çözüm kümesinden optimum noktalar elde edildikten sonra 3d modelleme yapılarak son kontroller yapılmıştır. Süspansiyonun araç üzerindeki konumu belirlendikten sonra bu durumdaki yükleme koşulları ve her bir durumda süspansiyonu sıkıştıran kuvvetler belirlenmiştir. Buna istinaden yay katsayıları belirlenip süspansiyon imalatçısı ile paylaşılmıştır. Tasarlanan sistemin sağlıklı çalışmasını kontrol etmek için fikstür üretilmiştir. Bu fikstür üzerinde süspansiyonun çalışma koşulları kontrol edilmiştir. Bağımsız süspansiyon çalışma hareketi kontrol edilerek aracın yatma hareketleri kontrol edilmiştir. Fikstür kontrolünde sistemin sağlıklı çalıştığı tespit edildikten sonra araç üretim aşamasına geçilebileceği görülmüştür. Tasarlanan sistemin gerçek araç üzerinde denenmesi için prototip motosiklet üretilmiştir. Motosiklet üzerine test için kullanılacak çeşitli veri toplayıcılar bağlanmıştır. Benzer motosikletlerin testlerinde kullanılan bir güzergahta çeşitli kullanım koşulları belirlenerek kontrollü testler yapılmıştır. Testler sonucunda tasarlanan sistemin rakiplerinden daha konforlu olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışması boyunca yapılan tüm hesaplamalar ve tasarım iyileştirmelerinin amacına ulaştığı görülmüştür.
  • Öge
    Finite element modeling of an origami inspired delta mechanism
    (Graduate School, 2023-08-21) Arjomandi Fard, Ata ; Altınkaynak, Atakan ; Kalafat Acer, Merve ; 503191204 ; Mechanical Design
    Incorporating origami principles into engineering practices has proven valuable for the construction, assembly, and functionality of structures in aerospace, robotics, and related domains. With the increasing complexity of origami structures in terms of geometry and material considerations, the development of computational models and design methodologies has become essential to enhance their engineering applicability. One particularly popular parallel mechanism employed in robotic applications is the Delta mechanism. This research makes significant contributions to the field of origami-inspired engineering and delta mechanism design. One key objective is to showcase the wide-ranging applicability of the origami-inspired delta mechanism across various industries, such as robotics, manufacturing, and aerospace. This mechanism's remarkable attributes, such as exceptional precision, adaptability, and energy efficiency, make it highly suitable for tasks involving precise positioning, swift movement, and compact designs. Additionally, the study highlights the efficacy of finite element modeling for analyzing origami-inspired structures. Through numerical simulations, valuable insights into complex folding patterns and their engineering applications are obtained, allowing for a detailed examination of deformation and overall performance. The integration of FEM modeling and experimental validation enables a thorough understanding of mechanical behavior and performance of origami-inspired delta mechanisms. Furthermore, the findings contribute to enhancing the design of the mechanism, bolstering its precision, adaptability, and efficiency. Incorporating origami-inspired design methodologies and 2D monolithic layered production techniques, this study employs the Delta mechanism, a commonly utilized component in small-scale robotics systems. The objective is to develop a streamlined assembly process that preserves the planar structure while minimizing intermediate steps such as folding and bonding, which lie outside the core procedures of the selected techniques. Leveraging the 2D fabrication approach, the mechanism's assembly can be simplified to a single cycle of cutting, bonding, and repetition. For this project, the chosen fabrication method is called "Smart Composite Microstructures" (SCM). This method involves cutting sheets with different properties and arranging them in a specific pattern, forming a five-layered structure consisting of rigid, adhesive, flexible, adhesive, and rigid layers. The rigid layer employs 400-gram American Bristol paper, while the flexible layer utilizes PET plastic. Additionally, the inclusion of one or two layers of 3D printed TPU material further enhances the design. The mechanisms patterns are generated using innovative origami-inspired design approaches. The research demonstrates the successful modeling of the trajectory behavior of a novel Delta mechanism, constructed using layer-by-layer origami, by incorporating the dimensions of the actual fabricated mechanism. Tensile testing experiments provided crucial material properties for the four distinct materials utilized in the mechanism. Leveraging finite element method (FEM) simulations, an in-depth analysis of deformations and overall performance was conducted under diverse loading conditions. The numerical results yielded valuable insights into the mechanism's behavior. Validation of the FEM simulations was performed through displacement measurements on a physical prototype of the origami-inspired Delta mechanism, comparing numerical and experimental results. The FEM analysis demonstrated remarkable precision in positioning and movement, underscoring its potential for high-precision applications. The experimental validation provided robust evidence of the strong agreement between the experimental and numerical results, thereby affirming the accuracy of the numerical simulations and enriching our understanding of the mechanism's real-world behavior and performance. By comparing finite element simulations, we determined that the mechanism closely followed the trajectory with a maximum error of 0.05 in normalized root-mean-square (RMS) values, in comparison to the kinematic model. Employing FEM simulations, we analyzed the impact of fabrication and instrumentation errors on the trajectory and meticulously evaluated the contribution of each factor to the overall error. Incorporating uniaxial test data into the hyperelastic material model, the novel numerical results are compared to previous existing models. The novel model displays significantly reduced RMS errors and highlights critical joint regions in folding zones. To mitigate strain, eight inventive joints are formulated. Comparative study reveals strain reduction in all novel mechanisms. This guides mechanism selection for specific goals like joint strain reduction. About half of the novel mechanisms are deemed optimal designs based on RMS errors in the standard trajectory. Exploring novel mechanisms under diverse loads identifies optimal of models. Numerical results, involving strain deviations, and trajectory RMS errors for an 8 mm radius and 50 mm elevation, mirror standard trends closely. At Z=50 mm, Org_〖30〗^◦and Org_〖45〗^◦are promising. For 10 mm radius and 40 mm elevation, Nov1_〖30〗^◦is the evident choice, maintaining coherent deviation and error patterns. Strain reduction in each joint facilitates optimal sensor placement within folding joints. This approach effectively diminishes sensor failure rates and mitigates sensor cracking issues. Leveraging this validated numerical representation, future simulations of origami-inspired mechanisms can be conducted with confidence, facilitating the design of innovative mechanisms.
  • Öge
    Seri hibrit araçların modellenmesi, karşılaştırması ve simülasyonu
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-10-16) Kılıç, Nur Dilara ; İmrak, Cevat Erdem ; 503181228 ; Konstrüksiyon Mühendisliği
    Geçmişten günümüze bakıldığında tekerleğin icadından ve buhar makinalarının aktif olarak kullanılmaya başlandığından bu yana önemli gelişmeler kaydedilmiş, ulaşım problemine alternatif birçok farklı çözümler geliştirilmiştir. Gelişen bu teknoloji ile sistem kendi avantajlarının yanı sıra dezavantajlarını da beraberinde getirmiştir. Otomotiv sektöründe büyük bir hacmi kaplayan içten yanmalı motorlu taşıtlar hala kullanılabilirliğini gösterse de değişen şartlar farklı alternatiflere insanları yönlendirmiştir. İçten yanmalı motorların kullanmış olduğu yakıt petrol bazlı olduğu için tükenen kaynaklar arasındadır ve gelecekte ciddi problemlere sebep olacaktır. Diğer problem ise petrol bazlı yakıtların egzoz gazı emisyonlarının çevreye verdiği zarardır. Bu nedenle günümüzde otomotiv teknolojileri elektrikli araçlara doğru yönlenmiştir. Elektrikli araçlar da kendi içerisinde hibrit elektrikli araçlar ve tam elektrikli araçlar olarak ikiye ayrılmaktadır. Bu tez kapsamında seri hibrit elektrikli araç modeli incelenecektir. Seçilen aracın farklı konfigürasyonları AVL Cruise paket programı yardımıyla incelenmiş. Programda kullanılan araç parametrelerin verimliliğe etkileri gözlenmiştir. Bu hesaplar yapılırken farklı optimizasyon metotları incelenmiş ve çalışmaya adapte edilmeye çalışılmıştır. Birinci bölümünde genel anlamda Türkiye ve dünyadaki otomotiv sektörüne değinilmiştir. İkinci bölümde; hibrit elektrikli araçlara genel olarak değinilmiştir. Bu kapsamda taşıtların tarihinden başlayıp, taşıt çeşitleri kullanılan enerji kaynağına göre sınıflandırılarak incelenmiştir. Sonrasında hibrit elektrikli araçlara genel giriş yapılıp, hibrit elektrikli araçların hibritlik oranı, taşıt güç mimarisi ve kullanılan komponentler açılardan sınıflandırması incelenmiştir. Üçüncü bölümde hibrit elektrikli araçların AVL Cruise paket programı ile taşıt simülasyonları yapılmıştır. Bu simülasyonda farklı tipteki araçlar da test edilmiştir. Taşıt simülasyonu için kullanılan programlar tanıtılmış ve tez kapsamında kullanılacak program hakkında bilgi verilerek devam edilmiştir. Sonrasında seçilen araç tanımı yapılmış ve similasyon sonuçları listelenmiştir. Değişen parametre değerleri ile sonuçlar elde edilmiş ve bu sonuçların yorumları ve etkileri verilmiştir. Dördüncü bölümde ise tüm değerlendirmeler yapılmış, AVL Cruise paket programı üzerinde yapılan çalışmalar ve çıkan sonuçlar verilmiştir. Beşinci bölümde çıkan sonuçların değerlendirilmesi kapsamında tartışma konuları belirlenmiştir. Gelecekte yapılacak çalışmalar konusunda bilgi verilmiş ve örnekler sunulmuştur.
  • Öge
    Rüzgâr türbini kanatlarındaki buzlanmanın türbin yüklerine etkisinin incelenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-05-14) Şahin, Cem ; Parlar, Zeynep ; 503191207 ; Konstrüksiyon
    Doğadaki enerjiyi işe yarar hale getirip kullanmak insanlık tarihi boyunca hep ilerlemenin en önemli unsuru olmuştur. Özellikle sanayi devrimi sonrası bu enerji farklı alanlarda kullanılarak medeniyetin hızla ilerlemesini sağlamıştır. Enerji talebi artarken üretilen enerjinin kaynağı da önem kazanmıştır. Günümüzde doğaya zarar vermeden sürdürülebilir enerji üretiminin yolları aranmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları yarının enerji talebini karşılayacak şekilde kullanılmak istenmektedir. Rüzgâr enerjisi de bu konuda öncü alanlardan biridir. Rüzgâr enerjisinin yüksek potansiyeli, çevreye minimum etkisi, ekonomik avantajları ve geniş bir uygulama bölgesi olması nedeniyle son zamanlarda sıkça çalışılmaktadır. Rüzgâr türbinlerinin zorlu iklim koşullarında da sorunsuz çalışması, enerji arzının sürekliliği için yüksek ehemmiyet taşımaktadır. Rüzgâr enerjisi üretiminde öncü ülkelerin genelde soğuk iklim kuşağında bulunması ve enerji talebinin bu ülkelerde kış aylarındaki artışı da göz önüne alındığında rüzgâr türbinlerinin sıfır santigrat derecenin altında uzun süre çalışması gerekmektedir. Düşük sıcaklıklarda kanatlarda birikebilecek buz parçalarının, hava sıcaklığının uzun süre düşük kalmasıyla kanatlarda ciddi buzlanmalara neden olması olağandır. Buzlanma kanat profilini ve kütlesini değiştirmekte ve türbindeki bazı yükleri arttırmaktadır. Türbinlerin tasarımı ve sertifikasyonu sırasında buzlanma yükleri de dahil edilmelidir. Tezin içeriği buzlanma yüklerinin artışının nicel incelemesine odaklanmıştır. Bu inceleme yapılırken dünya çapında kabul edilen IEC standartları temel alınmıştır. Buzlanma durumunun oluşturduğu ekstrem yükler ve türbin ömrünü doğrudan etkileyen yorulma yükleri hem buzlanma olan hem de buzlanma olmayan durumda incelenmiş, yük değişimi temel nedenleriyle birlikte ortaya konulmuştur. Çalışmada NREL'in 5MW'lık kara üzerinde kurulu açık model rüzgâr türbini kullanılmıştı. NREL'in açık kaynak aero-servo-elastik yazılımı olan OpenFAST programı kullanılmıştır. Simülasyonlar IEC'nin tasarım yük senaryolarını kapsayacak şekilde koşulmuştur. Standartlarda belirtilen rüzgâr şartları (II-B) alınmış ve buzlanma modellemesi yine IEC standartlarında belirtilen şekilde yapılmıştır. Ekstrem yükler tasarım yükü formatına, yorulma yükleri eşdeğer yük formatına dönüştürülüp incelenmiştir. Sonuç olarak buzlanma sebepli rotor dengesizliği ve aerodinamik kanat profillerinin değişiminin; özellikle türbin kanat kenarı (edge) yönündeki momentlerin ve türbin kulelerindeki sağ-sol (side-to-side) yönündeki momentlerin artışına sebep olduğu gözlenmiştir. Bu artış hem ekstrem yüklerde hem de yorulma yüklerinde oldukça belirgindir. Soğuk iklim kuşağında bulunan türbinlerin bu yükler hesaba katılarak tasarlanması gerekliliği nicel olarak ortaya konmuştur.