Sürekli dört çeker bir otomobil için şaft tasarımı, analizi ve tasarım optimizasyonunun yapılması

Abstract

Bu araştırma ile önden çekişli bir otomobilin sürekli dört çeker olması durumunda torsen diferansiyel, sabit hız mafsalı ve kardan kullanımı ile yeni bir şaft modeli ve komponentleri Catia 4.2.1 'de tasarlanmış, Abaqus 6.0 yazılımı ile modal ve gerilme analizi değişik şaft borusu kalınlıkları için yapılmıştır. Şaftı gövdeye bağlayan arayatak, yay eleman olarak modellenip, sertlik katsayısının gerilmelere ve doğal frekanslara etkisi Abaqus yazılımında incelenmiştir. Adams 11.0 yazılımı yardımıyla Abaqus yazılımında yapılan modal analiz sonuçlan karşılaştırılmıştır. Şaft için Türkiye Bolu-Samsun yolundan toplanan aks mili yol burulma torku profili verileri Şaft Ömür Analizi Yöntemi (SOAY) ile analiz edilmiş ve MSc Fatique yazılımında yorulma analizi yapılmıştır. Bu analizlerde 2 Hz'de % 50'lik teorik maksimum burulma torku yükü, SOAY yönteminden geçmiş 2 Hz'in altında burulma torku yükü ve 20 Hz'e kadar olan toplam burulma torku yükü için şaft ömür sonuçlan hesaplatılmıştır. Aks mili burulma torku verilerinin toplandığı Samsun yolu ve Türkiye toplam yol profili için rainflow analiz yöntemi dağıhmlan çıkartılmış ve karşılaştırılmıştır. Elde edilen şaft için burulma torku yorulma analizi sonuçlarına göre şaftın en uygun kesit özellikleri, kullanılacak CV ve kardan özellikleri ile beraber belirlenmiştir.

In this study, in case of converting into all wheel drive (AWD) 4x4 of a light commercial vehicle, a new drive-shaft model and its components are designed by Catia 4.2.1 with use of torsen differential, constant velocity (CV) joint and cardan joints, modal and stress analysis for different tube thickneses of shaft are performed in Abaqus 6.0 software. The midship elastic support is modelled as a spring and the effect of spring coefficient on stresses and natural mode frequencies is analyzed in Abaqus. By means of Adams 1 1.0 software results of modal analysis performed in Abaqus are compared. By means of driveshaft life prediction method (SOAY), the road mission profile for torsional loads of drive-axle which are collected from uneven road of Bolu-Samsun in Turkey are analyzed and fatique analysis are performed in MSC Fatique software. In these analysis the life results of a shaft with 2 Hz and 50 % of theoretical torque load, with load passed through SOAY method high passed filtered 2 Hz, with the load passed through SOAY method between 0-20 Hz are calculated. Rainflow distribution diagrams of Samsun and Turkey total mission profile for driveaxle torque loads are drawn and compared with each other. With respect to results of fatique analysis of torsional torques of driveshaft, optimized coss-section of shaft with appropriate properties of CV and cardan joint are defined.