Design and manufacturing of composite leaf spring rate measurement machine and rate measurement performance on composite leaf springs
Kompozit yaprak yayların yay katsayısı ölçüm makinesinin tasarımı ve üretimi ve kompozit kirişlerde yay katsayısı ölçüm performansı
- Tez No: 936641
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT AKDAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Yaprak yaylar, çeşitli mekanik sistemlerde yaygın olarak kullanılan, süspansiyon ve yük taşıma işlevlerini sağlayan kritik bileşenlerdir. Performansları büyük ölçüde doğru yay katsayısı ölçümlerine bağlıdır. Geleneksel ölçüm yöntemleri genellikle verimlilik ve hassasiyet açısından yetersizdir, bu da bu yaylara dayanan sistemlerin güvenilirliğini etkileyebilir. Bu çalışma, yay katsayısı ölçüm sürecini iyileştirmek amacıyla otomatik bir ölçüm makinesi geliştirmeyi ve çelik ile kompozit yaprak yayların mekanik özelliklerini analiz ederek hem performans değerlendirmelerini hem de endüstriyel uygulamalarını geliştirmeyi hedeflemektedir. Çelik ve kompozit yaprak yaylar değerlendirme için temel malzemeler olarak seçilmiştir. Çelik yaprak yayların üretim süreçleri, imalat ve işleme dahil olmak üzere detaylı bir şekilde incelenmiştir. Statik yük, yorulma, darbe, çekme mukavemeti, sertlik ve korozyon direnci testleri gibi mekanik test yöntemleri, her iki tür yaprak yayın performansını değerlendirmek için uygulanmıştır. Yay katsayısı ölçümü için, gerçek zamanlı verileri kaydeden sensörleri ve kuvvet uygulamak için bir trapez vidalı mil mekanizmasını içeren otomatik bir ölçüm makinesi tasarlanmıştır. Yeni geliştirilen makinenin performansını doğrulamak ve deneysel verilerle tutarlılığını sağlamak için CAE yazılımı (Abaqus) kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Eski ve yeni ölçüm sistemleri arasındaki farkları değerlendirmek amacıyla doğruluk, verimlilik ve tekrarlanabilirlik açısından bir karşılaştırma yapılmıştır. Yeni tasarlanan otomatik ölçüm makinesi ile yay katsayısı ölçüm sürecinde önemli iyileştirmeler sağlandığını göstermiştir. Yeni sistem, eski ölçüm sistemine kıyasla daha yüksek doğruluk, verimlilik ve tekrarlanabilirlik elde etmiştir. CAE (Abaqus) yazılımı kullanılarak yapılan simülasyonlar, deneysel verilerle tutarlı sonuçlar göstererek yeni makinenin performansını doğrulamıştır. Ayrıca, sonuçlar, yeni tasarımın çeşitli test koşulları altında güvenilir ve hassas ölçümler sağladığını ortaya koymuştur. Aynı ürünün aynı koşullar altında yapılan ölçüm sonuçlarının karşılaştırılması, yeni sistemin etkinliğini doğrulamış ve bu sistemin Endüstri 4.0'da öngörülebilir bakım uygulamaları için potansiyelini vurgulamıştır. Yeni geliştirilen otomatik yay katsayısı ölçüm sisteminin, geleneksel sisteme kıyasla doğruluk, verimlilik ve tekrarlanabilirlik açısından önemli iyileştirmeler sağladığını ortaya koymuştur. Gerçek zamanlı ölçüm sensörlerinin entegrasyonu ve doğru trapez vidalı mil mekanizmasının seçimi, genel sistem performansını artırmada kilit rol oynamıştır. Ayrıca, hem deneysel verilerden hem de CAE (Abaqus) simülasyonlarından elde edilen tutarlı sonuçlar, yeni sistemin güvenilirliğini ve hassasiyetini doğrulamış, daha geniş endüstriyel uygulamalar için potansiyelini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu araştırma, yaprak yay üretim teknolojilerinin optimizasyonuna ve test süreçlerinin otomasyonuna önemli bir katkı sağlamaktadır. Önerilen sistem, yalnızca ölçüm sürecini iyileştirmekle kalmayıp, aynı zamanda öngörülebilir bakım için değerli veriler sağlayarak endüstriyel ortamlarda atık ve plansız duruşları azaltmaktadır. Gelecekteki çalışmalar, sistemin çeşitli üretim ortamları için ölçeklenebilirliğini artırmaya ve daha geniş bir endüstriyel uygulama yelpazesine uyum sağlamasına odaklanabilir.
Özet (Çeviri)
Leaf springs, widely used in various mechanical systems, are critical components that provide suspension and load-bearing functions. Their performance largely depends on accurate spring rate measurements. Traditional measurement methods are often inefficient and lack precision, which can affect the reliability of systems relying on these springs. This study aims to improve the spring rate measurement process by developing an automatic measurement machine and analyzing the mechanical properties of steel and composite leaf springs to enhance both performance evaluations and industrial applications. Steel and composite leaf springs were selected as the primary materials for evaluation. The production processes of steel leaf springs, including manufacturing and treatment, were thoroughly examined. Mechanical testing methods such as static load, fatigue, impact, tensile strength, hardness, and corrosion resistance tests were applied to evaluate the performance of both types of leaf springs. For spring rate measurement, an automatic measurement machine was designed, incorporating sensors to record real-time data and a lead screw mechanism for force application. Simulations were conducted using CAE software (Abaqus) to validate the performance of the newly developed machine and ensure consistency with experimental data. A comparison between the old and new measurement systems was carried out to assess improvements in accuracy, efficiency, and repeatability. The newly designed automatic measurement machine demonstrated significant improvements in the spring rate measurement process. The new system achieved higher accuracy, efficiency, and repeatability compared to the old measurement system. Simulations conducted using CAE (Abaqus) software confirmed the performance of the new machine by showing results measurements under various test conditions. The comparison of measurement results for the same product under identical conditions validated the effectiveness of the new system and highlighted its potential for predictive maintenance applications in Industry 4.0. The newly developed automatic spring rate measurement system has proven to deliver significant improvements in accuracy, efficiency, and repeatability compared to traditional systems. The integration of real-time measurement sensors and the appropriate selection of the lead screw mechanism played a key role in enhancing overall system performance. Furthermore, the consistent results obtained from both experimental data and CAE (Abaqus) simulations validate the reliability and precision of the new system, emphasizing its potential for broader industrial applications. In conclusion, this research makes a significant contribution to the optimization of leaf spring production technologies and the automation of testing processes. The proposed system not only improves the measurement process but also provides valuable data for predictive maintenance, reducing waste and unplanned downtimes in industrial settings. Future studies could focus on further refining the system to accommodate a wider range of industrial applications and increase its scalability for various manufacturing environments.
Benzer Tezler
- Design and manufacturing of a laminated composite leaf spring having non-linear elastic characteristic for automotive industry
Otomotiv endüstrisi için doğrusal olmayan elastik karakteristik gösteren lamine kompozit yaprak yay tasarımı ve üretimi
OSMAN ÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
- Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin modal analizi
Modal analysis of glass fiber reinforced composite materials
GÖKHAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YENER TAŞKIN
- Effects of fiber discontinuity in fiber reinforced polymer matrix composites
Fiber takviyeli polimer matris kompozitlerde fiber süreksizliğinin etkisi
AHMET SÜHA KILIÇOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU
- Development of ensete fiber based composites and their characterization
Ensete lifi bazlı kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
TOLERA ADERIE NEGAWO
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Düşük CO2 salınımı çerçevesinde otomobillerde kompozit şaft tasarımı ve imalatı
Design and manufacturing of composite shaft in automobiles within the framework of low CO2 emission
BEYTULLAH ALTIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÜNAL