Bir Ticari Aracın Süspansiyon Sistemi İçin Yaprak Yay Tasarımları Geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, bilgisayar destekli sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yaprak yay tasarımları geliştirilmiştir. İlk olarak, yaprak yaylı süspansiyon sistemlerinin ve yaprak yayların görevleri, yapısal özellikleri ve çalışma prensipleri araştırılmıştır. Yaprak yayların yapısı ve araca montajı için kullanılan elemanlar detaylı olarak incelenmiştir. Yaprak yay tasarımında kullanılan parametrelerden geometri, yay katsayısı, yük, gerilme ve sürüş kalitesi incelenmiştir. Bu parametreler kullanılarak örnek bir ticari aracının süspansiyon sistemi için alternatif yaprak yay tasarımları geliştirilmiştir. İki tane konvansiyonel yaprak yay tasarımı, iki tane parabolik yaprak yay tasarımı çalışması yapılmıştır. Bu tasarımların modellemesi Catia V5 programında yapıldıktan sonra Abaqus programında sonlu elemanlar gerilme analizleri, daha önce laboratuar testleriyle doğrulaması yapılan bir yaprak yayın sonlu elemanlar modeli referans alınarak yapılmıştır. Yorulma ömrüne etkiyen faktörler incelenerek, tasarımı yapılan yaprak yayların yapısal özelliklerine ve gerilme analizi sonuçlarına göre; ağırlık, sürüş kalitesi, yorulma ömrü ve maliyet açısından değerlendirmeleri yapılmıştır. Bu yöntem ile alternatif tasarımların içinden en iyi çözümün bulunması veya mevcut tasarımlarda ağırlık azaltma ve yorulma dayanımını arttırma çalışmaları yapılabilmektedir. Böylece zamandan ve üretim ve test maliyetlerinden tasarruf edilir.

In this study, leaf spring designs were developed by using computer aided analysis program. Firstly the duties, constructive properties and working principles of leaf spring suspension systems and leaf springs was researched. Construction of leaf springs and the vehicle assembly elements of leaf springs were investigated. The parameters; geometry, leaf spring rate, load, stress and ride quality that used in leaf spring design were studied. By using these parameters, alternative leaf spring designs were developed for a sample commercial vehicle’s suspension system. Two pieces of conventional leaf spring designs and two pieces of parabolic leaf springs design were studied. The leaf spring designs were modeled by using software Catia V5 and the finite element stress analysis were simulated by using software Abaqus with reference to a leaf spring finite element model that analysis results confirmed by laboratory test results. The factors that affect the fatigue life were investigated and leaf spring designs were evaluated on the basis of weight, drive quality, fatigue life and cost, considering structural attributes and the results of the finite element stress analysis. Using these methods, it is possible to identify the best solution from among alternative designs, or to work on reducing the weight and increasing the fatigue resistance of existing designs. Thus, time and product and test costs are saved.