Çift malzemeli yeni nesil hafifletilmiş düz dişlilerin yapısal analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında çelik ve kompozit malzemeden tasarlanmış yeni nesil hafifletilmiş hibrit düz dişli çarkların gerilme, modal ve dinamik analizleri nümerik metotlarla gerçekleştirilmiştir. Hibrit dişlilerin farklı rim kalınlıklarının diş dibi ve birleşme bölgesindeki gerilmelere, doğal frekanslara, tek diş ve kavrama rijitliklerine, statik iletim hatası ve dinamik faktöre etkileri elde edilmiş ve bu değerler standart çelik ve hafifletilmiş çelik dişliler ilgili karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma neticesinde ağırlık azalımı açısından en uygun parametreler belirlenmiştir. Hibrit dişlilerin gerilme analizinde birleşme bölgesi kalınlığı olmayan kohezif bölge metodu ile tanımlanmış, deformasyonların bulunmasında ise birleşme bölgesi kalınlığı hesaba alınmıştır. Dinamik faktörü ve statik iletim hatalarını elde etmek için 2 serbestlik dereceli dişli hareket denklemleri MATLAB ortamında programlanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre 1.5xm rim kalınlığından sonra diş dibi gerilmeleri standart çelik dişlide oluşan gerilmeye oldukça yakınlaşmaktadır. Tek diş rijitliği açısından ise hibrit dişlilerin standart çelik dişlilere göre daha kötü hafifletilmiş dişlilere göre ise çok daha iyi bir durumda olduğu görülmüştür. Buna göre aynı ağırlığa ve rim kalınlığına sahip hibrit dişlilerin hem gerilme hem de rijitlik açısından hafifletilmiş çelik dişlilere üstün olduğu söylenebilir.

In this thesis, the stress, modal and dynamic analysis of the new generation lightened hybrid spur gear wheels designed from steel and composite material are carried out by numerical methods. The effects of different rim thicknesses of hybrid gears on the stresses in the root and joint regions, natural frequencies, single tooth and mesh stiffnesses, static transmission error and dynamic factor are obtained and these values are compared with standard steel and lightened steel gears. As a result of the comparison, the most suitable parameters in terms of weight reduction were determined. In the stress analysis of hybrid gears, the joint region thickness is defined by the cohesive zone method without zero thickness, and the joint region thickness is taken into account in finding deformations. In order to obtain dynamic factor and static transmission errors, gear motion equations with 2 degrees of freedom are programmed in MATLAB environment. According to the results, after 1.5xm rim thickness, tooth root stresses are very close to the stress occurring in standard steel gear. In terms of single tooth stiffness, it has been observed that hybrid gears are worse than standard steel gears, and much better than lightened gears. According to the results, it can be said that hybrid gears with the same weight and rim thickness are superior to lightened steel gears in terms of both stress and rigidity.