Rear middle bumper design of a raised floor bus
Yüksek tabanlı bir otobüste arka orta tampon tasarımı
- Tez No: 507679
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Otomotiv endüstrisindeki teknolojinin ilerlemesine paralel olarak, geçmişten günümüze motorlu taşıtların kullanımı hızlıca artmaktadır. Karayollarındaki motorlu taşıtların sayısının artmasıyla birlikte, karayollarında meydana gelen yüksek kaza sayıları ülkeler için kritik bir problem olmaya başlamıştır. Dünya Sağlık Örgütü'nün istatistiklerine göre, dünya genelinde yılda ortalama olarak 1,25 milyonun üzerindeki insan trafik kazalarında yaşamını yitirmekte ve 20-50 milyon arasındaki insan ise bu kazalardan ölüm vakası olmadan kurtulmaktadır. Bu istastistikler dikkate alındığında, bir taşıtın herhangi bir nesne veya yayaya çarpması durumunda araç içindeki yolcuların ve yayaların yaralanmalarını azaltıcı sistem ve yapıların taşıtlara entegre edilmesi, otomobil üreticileri açısından oldukça önem kazanmaya başlamıştır. Motorlu bir taşıtın ön ve arka uçlarına entegre edilmiş olan tampon yapıları, kaza durumundaki çarpışma etkisini azaltan bu entegre sistemlerden biridir. Bu tez çalışmasında, mevcut otomobil tampon sistemleri ve uygulamaları hakkında literatür araştırması yapılması ve mevcut uygulamalar ile ilgili bu bilgiler kullanılarak, yüksek tabanlı bir otobüsün arka orta tamponu için uygun malzeme, üretim yöntemi ve tasarımların önerilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada öncelikle, otomotiv tampon sistemlerinin tanımı verilerek günümüzde kullanılan otomotiv tampon sistemlerinin işlevleri ve bu sistemlerin geçmişten günümüze olan tarihsel gelişimi hakkında okuyucuya bilgi verilmektedir. Yüksek tabanlı bir otobüste şoför ve yolcu mahallerinin yükseklikleri otobüsün çarpma seviyesinden daha yukarıda olduğundan, bir otobüs tamponunun öncelikli işlevleri bir binek aracınınkine göre farklılık göstermektedir. Bu sebeple söz konusu çalışmada, otobüs tampon sistemlerine ayrıca odaklanılmakta ve bu konuda okuyucuya detaylı bilgiler sunulmaktadır. Ardından bu çalışma kapsamında, günümüzde kullanılmakta olan otomobillerdeki mevcut tampon sistemlerinin çeşitleri hakkında bilgi verilmekte ve bu bilgilerin okuyucu tarafından kolay anlaşılabilmesi amacıyla, bu bilgiler destekleyici şekiller ile görselleştirilmektedir. Buna ilave olarak, bir tampon sisteminin alt komponentleri hakkında da detaylı açıklama yapılmaktadır. Çalışmada ayrıca, binek araçlarında kullanılan tampon sistemleri ile ilgili farklı ülke ve bölgelerde geçerli olan karayolu standartları ve yönetmelikleri hakkında kısaca bilgi verilerek, otomotiv tamponlarının sadece görsel bir parça olmadığının önemi okuyucuya aktarılmaya çalışılmaktadır. Otomobil tampon sistemleri hakkında detaylı verildikten ve tampon sistemlerinde aranan özellikler ile ilgili geçerli olan standart ve yönetmelikler hakkında kısaca bilgilendirme yapıldıktan sonra, çalışmanın ilerleyen bölümlerinde otomobil tamponlarının üretimi sırasında kullanılan malzemeler, bu malzemelerin önemli özellikleri ve en sık uygulanan üretim yöntemleri hakkında okuyucuya detaylı bilgiler aktarılmaktadır. Çalışmada yer verilen tampon üretim yöntemlerinin çalışma şekilleri görseller ile okuyucuya aktarılmakta ve her biri için avantaj ve dezavantajlar açıklanmaktadır. Bu çalışmanın uygulama aşamasında arka orta tampon için malzeme ve üretim yöntemi önerilirken referans olarak kullanmak üzere, üretim yöntemleri ile ilgili bilgiler derlenerek bir tablo halinde karşılaştırılmaktadır. Mevcut uygulamalara ilave olarak, otomotiv üreticilerinin alternatif tampon malzemeleri ile ilgili gelecekte karşılabilecekleri zorluklar hakkında da okuyucuya kısaca fikir verilmektedir. Tez çalışması kapsamında, arka orta tampon tasarımı sırasında Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanıldığından, tasarım aşamasından önce Sonlu Elemanlar Yöntemi'nin tanımı ve kullandığı yaklaşımlar hakkında da bilgi verilmektedir. Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak yapılan bir çalışmada izlenen adımlar ve bu yöntemin kullanılmasının tasarımcıya sağladığı faydalar aktarılmaktadır. Buna ilave olarak, tasarım, modelleme ve yapısal analiz sırasında Sonlu Elemanlar Yöntemi'ni kullanmakta olan mevcut bilgisayar destekli tasarım yazılımları hakkında da kısaca bilgi verildikten sonra, bu tür yazılımlardan biri olup bu tez çalışmasında kullanılan Siemens NX programı hakkında detaylı bir bilgilendirme yapılmaktadır. Yukarıda değinilen bilgiler dikkate alınarak, yüksek tabanlı bir otobüsün arka orta tampon tasarımı için uygun çözümler sunulması amacıyla, bu tez çalışmasının uygulama kısmında sistematik tasarım yaklaşımı kullanılmaktadır. Bu aşamada öncelikle, aranan tasarım için görev tariflenmekte ve ihtiyaçlar listesi oluşturulmaktadır. Bir sonraki adım olarak, ihtiyaçlar listesinde yer alan talepler dikkate alınarak önceki bölümlerde detaylı olarak ele alınan tampon malzeme ve üretim yöntemleri değerlendirilmekte ve arka orta tampon için talepleri karşılayacak iki uygun alternatif önerilmektedir. Arka orta tampon için malzeme ve üretim yöntemi alternatifleri belirlendikten sonra, bilgisayar destekli tasarım yazılımı olan Siemens NX programı kullanılarak parçanın ana yapısının oluşturulması amacıyla parçaya ait yüzey modeli elde edilmektedir. Ardından bu yüzey modeline hacim eklenerek, her iki alternatif için üç boyutlu modelleme yapılmaktadır. İlk aşamada, parça karmaşıklığı ve buna bağlı olarak birim maliyeti minimize etmek amacıyla, her iki alternatif için üç boyutlu modeller öncelikle herhangi bir güçlendirici kaburga eklenmeden oluşturulmaktadır. Kaburga eklenmemiş olan modellere, belli kuvvet altında yükleme durumları için Siemens NX yazılımı kullanılarak yer değiştirme ve gerilme analizleri uygulanmaktadır. İhtiyaçlar listesinde yer değiştirme ve gerilme için belirlenmiş olan izin verilen maksimum değerler dikkate alınarak, analiz sonuçları değerlendirilmektedir. Bu kapsamda, kaburgasız modeller üzerinde yapılan analiz sonuçları yetersiz çıktığından, model üzerinde zayıf bölgelere güçlendirici kaburgalar eklenerek model üzerinde iyileştirme yapılmakta ve analizler tekrarlanmaktadır. Okuyucuya kolaylık sağlamak amacıyla, modeller üzerinde uygulanan adım adım iyileştirmeler sonrasında üç boyutlu modeller üzerinde yapılan analiz sonuçları görselleştirilmekte ve tablolar halinde özetlenmektedir. Tasarlanan modeller üzerinde uygulanan adım adım iyileştirmelerin ardından yapılan yer değiştirme ve gerilim analizleri sonrasında nihai olarak, ihtiyaçlar listesinde belirtilen tüm istekleri karşılayan uygun arka orta tampon tasarımı, malzeme ve üretim yöntemi seçilmektedir. Bugün otomotiv endüstrisinde hakim olan rekabetçi ortam yakın gelecekte hızlıca artacağından, özellikle azalan maliyetler ve çevreye karşı duyarlılığın artması otomotiv üreticileri için tasarım ve üretim süreçlerinde önemli kriterler haline gelmeye başlayacaktır. Gelecekte yüzleşilebilecek bu zorlayıcı görevlere karşı ayakta durulabilmesi amacıyla, tez çalışması kapsamında seçilen arka orta tampon malzemesi ve tasarımı için gelecekte maliyet ve çevre kirliliğini azaltabilecek öneriler de sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
In parallel with the development of technology in the automotive industry, from past to present, the usage of motor vehicles have increased rapidly. Together with the increased numbers of motor vehicles acting on highways, the huge number of highway collisions have started to be a critic problem for the nations. The statistics of the World Health Organization show that worldwide more than 1.25 million people die and 20 to 50 people suffer from the highway accidents annually. At this point, integrating systems and structures that take a role on minimizing the impact of collisions on the passenger and pedestrians has become an important issue for the automobile makers. Bumper systems that are integrated to the front and rear ends of the motor vehicles are one of these impact reducers in case that an automobile hits any object or a pedestrian. In this thesis study, it is aimed to review the present literature and applications of the automobile bumper systems and to introduce proper material, production method and design proposals for a rear middle bumper of a raised floor bus by taking the information of the present bumper applications into consideration. This study starts with the review of the definition and functions of automobile bumper systems and the historical development of the present bumper structures. As the driver and passenger compartments in a raised floor bus is in a heigher level than the collision height, the primary functions of bus bumpers differs from the passenger cars. Therefore, the functions of bus bumpers are focused on in details in this study. Afterwards, within the scope of this study, the types of bumper systems that are used in today's automobiles are explained and demonstrated with figures and information about the sub-components of these bumper systems are given in details. In order to explain the importance that automotive bumpers are not only parts that beautifies the automobile body, the current highway standards and regulations that concern the requirements demanded from the bumper systems of passenger cars are shortly described. After the review of general information about the automotive bumper systems, current standards and regulations, in the oncoming sections of this study, the materials and most commonly used manufacturing technologies applied for the production of automotive bumpers are described in details by demonstrating also with figures. By explaining the advantages and disadvantages of each production method, a comparison of these applications are summarized in order to use as a reference during selection of the material and production method proposals of the rear middle bumper of a raised floor bus. In addition to the present applications, the challenges about the bumper materials that automotive manufacturers will face in the future are also shortly mentioned. Prior to the design proposal of the rear middle bumper, as Finite Elements Methods (FEM) is used during the modeling phase of the rear middle bumper, a review about the Finite Elements Methods are given in the following sections of this study. The definition of FEM is explained and approaches used during a FEM study are described. Afterwards, the steps that are followed during a FEM analysis and the advantages of using this method are mentioned. In this study, the present computer aided design applications that use FEM during the design, modeling and structural analysis phases are also stated shortly. Among these applications, Siemens NX that is used during the design steps in this thesis study was explained in details. Taking all these information explained above into consideration, in order to propose design solutions for the rear middle bumper of a raised floor bus within the scope of this thesis study, a systematic design approach starting with definition of the task and preparation of requirements list is implemented. After generating the requirements list, as the following step, by evaluating all the bumper material and production methods explained in the previous sections, two alternatives of bumper materials and production methods are proposed accordingly to the requirements expected from the rear middle bumper. After selection of the bumper material and production method alternatives, firstly the surface modeling is figured out using the computer aided design software Siemens NX. Then, by adding volume on the surface model, the 3D models for both alternatives are generated. In order to minimize the part complexity and accordingly the unit cost, firstly the 3D models are figured out without any reinforcing ribs added on the part. In order to examine the strength of these models, the displacement and stress analysis are implemented in Siemens NX under certain load conditions. The analysis results are evaluated according to the allowed maximum limit values stated in the requirements list. Based on the weak results of the analyses applied for the ribless models, iterations by adding reinforcing ribs are implemented on the models and the analyses are repeated. At each stage of these step-by-step iterations, the figures of the 3D models showing the analysis results are demonstrated and the results are summarized in tables in order to give the reader a clear view. As a consequence of this study, the proper rear middle bumper design solution that meets all the expectations stated in the requirements list is selected. As today's competitive environment in the automotive industry will increase rapidly in the near future, to overcome the future challenges, recommendations for cost reduction and meeting public expectations, such as reduction of environment pollution, are also proposed for the rear middle bumper design in the scope of this study.
Benzer Tezler
- Patellofemoral ağrı sendromu olan sporcuların yürüme enerji tüketimlerinin ve plantar basınç dağılımlarının incelenmesi
Investigation of plantar pressure distribution and walking energy expenditure in athletes with patellofemoral pain syndrome
FİGEN DAĞ
- Manevra ve aerodinamik yüklerin etkisi altındaki bir savaş uçağı atış adaptörünün yapı analizi
Structure analysis of an fighter plane storage unit under the effects of aerodynamic and maneuver loads
NİYAZİ KAHVECİ
- Ring iplik eğirme makinesi için elektronik kontrollü şantuk sisteminin geliştirilmesi ve şantuklu iplik özelliklerinin incelenmesi
Developing an electronically controlled slub attachment for ring spinning frame and investigating on the slub yarn properties
İLHAMİ İLHAN
Doktora
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN BABAARSLAN
- Çamaşır makinesi tambur arka sac tasarımı
Washing machine drum rear plate design
ONUR ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
- Alamansuyu Deresi havzasının (Orta Kelkit havzası) hidrografyası
Hydrography of the Alamansuyu Creek basin (Middle Kelkit basin)
EBUBEKİR SIDDIK KARAKUM