Geri Dön

Otomotiv rotil parçalarının servis ömrünün belirlenmesinde sonlu elemanlar analizi ve deneysel ömür testleri

Determination of the service life of automotive ball joint components by finite element analysis and experimental lifetime testing

PDF İndir

  1. Tez No: 977820
  2. Yazar: DENİZ ÇORA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ENGİN ÖZÇELİK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Otomotiv endüstrisi, sanayileşen ve gelişmekte olan ülkelerin ekonomik kalkınmasında temel yapı taşlarından biri haline gelmiştir. Sektördeki sürekli teknolojik ilerleme ve müşteri taleplerinin çeşitlenmesi, yenilikçilik ve sürekli iyileştirme faaliyetlerini zorunlu kılmaktadır. Süspansiyon sistemlerinin temel amacı; yol tutuşunu iyileştirerek sürüş güvenliğini artırmak ve aynı zamanda konforlu bir sürüş sağlamaktır. Sistem içerisinde yönlendirme fonksiyonu sağlayan küresel mafsallı bileşenler, yüksek yük altında çalışan ve yapısal güvenlik açısından kritik öneme sahip emniyet parçalarıdır. Bu tür parçaların araç sistemine entegre edilmeden önce gerekli testlerden geçirilmesi, güvenilirlik ve performans açısından zorunludur. Küresel mafsala sahip rotiller, tekerlek ile şasi arasındaki mekanik bağlantıyı sağlayan ve hem emniyet hem de sürüş konforu açısından kritik öneme sahip parçalardır. Bu bileşenler, araç altında oluşan kuvvetler ve yön değişimlerine bağlı olarak mekanik yüke ve aşınmaya maruz kalmaktadır. Rotil performansını etkileyen temel aşınma parametrelerinden biri, plastik yatak ile küresel mafsal arasındaki boşluk miktarıdır. Söz konusu boşluğun tasarım sınırlarının altında olması durumunda kısa sürede işlev kaybı ve parça deformasyonu; fazla olması durumunda ise sesli çalışma ve darbe kaynaklı titreşim problemleri gözlemlenmektedir. Yeni ürün geliştirme sürecinde, optimum performans için tasarım doğrulama ve dayanım testleri, sistemin kritik adımlarını oluşturmaktadır. Mevcut uygulamalarda, her yeni tasarımın prototip üretimi tamamlandıktan sonra testlerden geçirilerek onay süreci yürütülmekte ve uygun bulunan parçalar üretim sürecine dahil edilmektedir. Ancak, tasarımın yetersiz olması durumunda, kalıp hazırlığı, malzeme kullanımı, işçilik ve zaman açısından ciddi maliyet artışlarıyla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, küresel mafsallı rotil bileşenlerinin performansını değerlendirmek ve tasarım doğrulama sürecini optimize etmek amacıyla hem deneysel testler hem de sayısal simülasyon yöntemleri birlikte kullanılmıştır. Öncelikle, fiziksel prototipler üzerinde radyal boşluk statik testi gerçekleştirilmiş; eş zamanlı olarak, sonlu elemanlar analizi (FEA) uygulanmıştır. Gerçekleştirilen analizler sonucunda, deneysel veriler ile sayısal modelleme sonuçları arasında yüksek düzeyde bir korelasyon tespit edilmiş ve iki yöntemin eş çalışabilirliği doğrulanmıştır. Bu doğrultuda, sonlu elemanlar analizlerinin, fiziksel testlerin öncesinde uygulanarak öngörülemeyen tasarım hatalarının üretim öncesi belirlenmesine olanak sağladığı, böylece test sürelerinin ve üretim maliyetlerinin önemli ölçüde azaltılabileceği ortaya konmuştur. Ayrıca, çalışmada kullanılan küresel mafsallı rotil numuneleri yorulma testlerine tabi tutularak, yatak tasarımının dayanımı ve performansı doğrulanmıştır. Laboratuvar testleri ile FEA analizlerin entegre şekilde yürütülmesi; ürün güvenilirliğinin artırılması, prototipleme sayısının azaltılması ve ürün geliştirme döngüsünün kısaltılması açısından etkili bir mühendislik yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır.

Özet (Çeviri)

The automotive industry has become a cornerstone of the economic development of industrializing and developing countries. Continuous technological advancements in the sector and the diversification of customer demands necessitate innovation and continuous improvement activities. The primary purpose of suspension systems is to enhance driving safety by improving roadholding and providing a comfortable ride. Ball joint components, which provide steering functions within the system, are safety components that operate under high loads and are critical to structural safety. The necessary testing of such components before integration into the vehicle system is essential for reliability and performance. Ball pins, which provide the mechanical connection between the wheel and the chassis, are critical for both safety and driving comfort. These components are subject to mechanical loads and wear due to forces and directional changes under the vehicle. One of the key wear parameters affecting ball joint performance is the amount of clearance between the plastic bearing and the ball joint. If this clearance is below the design limits, rapid loss of function and component deformation are observed; if it is excessive, noise and impact-induced vibration problems are observed. In the new product development process, design validation and endurance testing constitute critical steps in the system for optimal performance. In current practices, after each new design prototype is completed, it undergoes testing and approval, and suitable parts are incorporated into the production process. However, if the design is inadequate, significant cost increases are encountered in terms of mold preparation, material usage, labor, and time. In this study, both experimental tests and numerical simulation methods were used to evaluate the performance of ball joint ball joint components and optimize the design validation process. First, radial clearance static tests were performed on physical prototypes, and finite element analysis (FEA) was applied simultaneously. The analyses revealed a high level of correlation between the experimental data and numerical modeling results, confirming the interoperability of the two methods. In this respect, it was demonstrated that finite element analysis, applied before physical testing, allows for the pre-production identification of unforeseen design errors, thus significantly reducing testing times and manufacturing costs. Additionally, the spherical joint ball joint specimens used in the study were subjected to fatigue tests to verify the strength and performance of the bearing design. Integrating laboratory testing with FEA analyses is an effective engineering approach for increasing product reliability, reducing the number of prototyping runs, and shortening the product development cycle.stands out as an effective engineering approach for increasing product reliability, reducing the number of prototyping runs, and shortening the product development cycle.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    538855

    Sıcak dövme işlemi uygulanan mikroalaşımlı çeliklerin mikroyapı ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması

    Investigating the microstructure and machinability properties of microalloyed steels applied to hot forging

    BARIŞ ÖZLÜ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mühendislik BilimleriKarabük Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİL DEMİR

    DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN

  2. Tez No

    819716

    Binek araç süspansiyon rotilinin mafsal çıkma yükü performansının sonlu elemanlar ve mekanik testler ile incelenmesi

    Investigation of the pull-out performance of passenger vehicle suspension ball joint by finite element and mechanical tests

    HALİL AKYEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHADIR UYULGAN

  3. Tez No

    255736

    Küresel mafsallarda aşınma dayanımının incelenmesi ve iyileştirilmesi

    Investigating and improvement of wear resistance in ball joints

    SERDAR AKKOYUNLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Makine MühendisliğiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ETEM SAKLAKOĞLU

  4. Tez No

    67672

    Rot ve rotil imalatı yapılan bir işletmede kalite güvenliğinin sağlanması ve verimliliğin arttırılması

    Quality assurance and achivening productivity in steering and suspension parts manufacturing company

    ALPASLAN BÖLÜKBAŞI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Makine MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURETTİN YAVUZ

  5. Tez No

    978561

    Reduction of internal stresses of roll-formed joint closures in aluminum suspension arms with focus on geometrical properties

    Alüminyum salıncak kollarının sıvama ile kapatılan küresel mafsal bölgelerindeki iç gerilimlerin geometrik özellikler kapsamında azaltılması

    SERHAN ÖZDEĞER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Mühendislik BilimleriDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÇINAR EMİNE YENİ

Geri Dön