Dynamic modelling and analysis of split-torque face-gear systems
Tork-ayrımlı alın-dişli sisteminin dinamik modellenmesi ve analizi
- Tez No: 778627
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN, DOÇ. DR. ZİHNİ BURÇAY SARIBAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 253
Özet
Bu çalışmada, alın-dişli sistemi yapıları için, operasyonda fiziksel olarak önemli olan tüm etkileri göz önüne alan, tork-ayrımlı sistemlerde kullanılacak gelişmiş bir dinamik analiz modeli geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu yeni model ile alın-dişli sisteminin, maruz kaldığı yüklemeler altındaki doğrusal olmayan tepkileri araştırılmış ve bu yapıların dinamik kararlılığını ve sınır durumlarını tahmin etmeye yönelik yeni ve etkili bir metot geliştirilmiştir. Bu çalışmadaki ana motivasyon kaynağı, alın-dişli ihtiva eden aktarma sistemlerinde son dönemlerde gözlenen gelişmeler ve bu sistemlerin helikopter sanayisindeki kullanımıdır. Son otuz yılda, alın-dişli aktarma sistemleri birçok araştırmanın konusu olmuştur. Ama, alın-dişli kavrama direngenliği tam olarak modellenememiştir. Bu çalışma için, çok yerden kavramalı evolvent düz-dişliler tarafından sürülen tork-ayrımlı alın-dişli sistemi için doğrusal olmayan bir dinamik analiz modeli geliştirilmiştir. Bunun için, beş düz-dişli ve iki alın-dişli içeren bir toplu kütleli sistem kurulmuştur. Sistem, yedi dönme serbestlik derecesine sahiptir. Tüm dişli çarkların rijit disk olduğu varsayılmıştır. Kurulan tork-ayrımlı model, iki giriş, iki çıkış ve üç avare dişlisinden oluşmaktadır. Tüm kavrama parametreleri (kavrama direngenliği, kavrama sönümlemesi vs), zamanla değişen özelliğe sahiptir. Diş boşlukları modele, açıklık-tipi doğrusal olmayan bir eleman olarak dahil edilmiştir. Önerilen metot, dişli çiftine ait zaman değişimli kavrama direngenliğini, alın-dişli ve düz-dişli geometrisinden türetilen nokta bulutlarını kullanarak, Sonlu Şerit Metodu ile hesaplamaktadır. Doğrusal olmayan hareket denklemleri, Harmonik Denge Metodu ile kararlı hal cevapları için çözülmüştür. Sonuçların doğruluğu, nümerik integral çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Kararlılık, Floquet Teorisi ve Poincare kesitlerinden elde edilen çatallanma diyagramları ile gözden geçirilmiştir. Her bir düz-dişli ve alın-dişlinin birbirine geçmesi sırasındaki kavrama fazı, etki eden statik tork miktarı ve diş boşluk değişimlerinin, sistem tepkisine etkisi araştırılmıştır. Altharmonik hareketin sistem cevabına etkisi gösterilmiştir. Ayrıca, sistemin tork-ayrım karakteristiği incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study it is aimed to develop a dynamic model for a face-gear drive system that accounts for all important physical parameters related to the operation to achieve an optimized split-torque face-gear based transmission system. With this new model, nonlinear dynamic response of a face-gear drive system is sought and dynamic stability and limit states of this structure are investigated. The main motivation for the current study is the recent development and utilization of face-gear drive systems in the helicopter industry. Face-gear drive systems are subject of many research studies for the past 30 years. However, mesh stiffness of the face-gear is not modelled accurately. In this study, a nonlinear dynamic model of a multi-mesh involute spur pinion driven face-gear split-torque drive system is developed. A lumped mass system consisting of five pinions and two face gears is constructed. The system has seven rotational degrees of freedom. All pinion and gear blanks are assumed to be rigid disks. The constructed split-torque model includes two input, two output and three idler gears. The mesh parameters, i.e., mesh stiffness and mesh damping, have time varying characteristics. The model includes clearance-type nonlinearity for backlash. The proposed model calculates the time varying mesh stiffness of the gear pair from the generated point clouds of the face-gear and spur-gear pair by using the finite strip method (FSM). The nonlinear equations of motion are solved with Harmonic Balance Method (HBM) for periodic steady state response of the system. The accuracy of the results is compared with direct numerical integration solutions. The stability is checked with Floquet Theory and bifurcation diagrams from Poincare Sections. The effects of mesh phasing between each pinion and face-gear engagement, the effect of static torque and the effects of backlash variations to the response of the system are sought. The effect of subharmonic motion on the dynamic response is demonstrated. Also, torque-split characteristics of the system has been sought.
Benzer Tezler
- Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines
Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması
EGE ÜNLÜTEPE KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Modelling and analysis of gyroscopic effects in undamped rotating systems
Dönen sönümsüz sistemlerde jiroskopik etkilerin modellenmesi ve analizi
ABDÜLSAMET ERKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
PROF. DR. HASAN KÖRÜK
- Bir metro hattının anahtarlamalı sistem olarak modellenmesi
Modeling a metro line as a switched system
BERKİN BİROL
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
- Çamaşır makinesi körüğünün dinamik özelliklerinin belirlenmesi ve makinenin dinamiğine etkisi
Determination of washing machine gasket characteristics and its effect on machine dynamics
MERVE EMEKSİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Modelling and analysis corrosion fatigue behaviour of steel wire rope
Çelik tel halatların korozyonlu yorulma davranışının modellenmesi ve incelenmesi
ÖZLEM SALMAN ÇİÇEK
Doktora
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK