IMPROVEMENT OF THE DESIGN OF A FLYWHEEL USED IN HEAVY COMMERCIAL VEHICLES BY USING THE PARAMETRIC OPTIMIZATION METHOD

Abstract

The key to being competitive in the automotive industry is to achieve better structural designs by considering production cost and product performance in the early stages of product development. In recent years, developments in finite element analysis have enabled safer and cheaper designs, and companies that have gained this ability have gained significant advantages. In this study, size optimization was carried out in order to reduce the material cost of a mass produced flywheel at Dönmez Clutch. The operating conditions of the flywheel were simulated with the computer-aided finite element method, and the parametric optimization method was used to provide the desired mechanical properties for the flywheel, as well as the optimization to keep the cost lowest. At the end of this study, the flywheel weight was reduced from 27,956 kg to 26,019 kg, and 6.93% reduction was achieved from the total flywheel weight, and the related flywheel was revised by machining in line with the results obtained from the analysis and subjected to vehicle testing. No damage was encountered as a result of this test.

Keywords

• Parametric Optimization
• Finite Element Method
• Flywheel

AĞIR TİCARİ ARAÇLARDA KULLANILAN BİR VOLANIN PARAMETRİK OPTİMİZASYON YÖNTEMİYLE TASARIMININ İYİLEŞTİRİLMESİ

Abstract

Otomotiv endüstrisinde rekabetçi olabilmenin anahtarı ürün geliştirmenin ilk aşamalarında üretim maliyetini ve ürün performansını düşünerek daha iyi yapısal tasarımlar elde etmektir. Son yıllarda sonlu eleman analizindeki gelişmeler daha güvenli ve daha ucuz tasarımların oluşturulmasını sağlamış ve bu yeteneği kazanan firmalar önemli avantajlar elde etmiştir. Bu çalışmada Dönmez Debriyaj firmasında seri üretimi yapılan bir volanın malzeme maliyetini azaltmak üzere boyut optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar destekli sonlu elemanlar yöntemi ile volanın çalışma koşulları simüle edilmiş, parametrik optimizasyon yöntemi ile volan için istenen mekanik özellikleri sağlamanın yanı sıra maliyeti en düşük tutacak şekilde optimizasyon yapılmıştır. Bu çalışma sonunda volan ağırlığı 27,956 kg’dan 26,019 kg’a düşürülerek, toplam volan ağırlığından %6,93 azaltma sağlanmıştır ve ilgili volan, analizlerden elde edilen sonuçlar doğrultusunda talaşlı üretim ile revize edilerek üretilmiş ve araç testine tabi tutulmuştur. Bu test sonucunda hiçbir hasarla karşılaşılmamıştır.

Keywords

• Parametrik Optimizasyon
• Sonlu Elemanlar Analizi
• Volan

Supporting Institution

Dönmez Derbiyaj

Thanks

Desteklerinden dolayı Dönmez Debriyaj AR-GE ekibine teşekkür ederiz.

References

1. Akdemir, Ahmet, Recai Kuş, and Mehmet Şimşir. "Investigation of the tensile properties of continuous steel wire-reinforced gray cast iron composite." Materials Science and Engineering: A 528.10-11 (2011): 3897-3904.
2. Ewins, D. J. "Control of vibration and resonance in aero engines and rotating machinery–An overview." International Journal of Pressure Vessels and Piping 87.9 (2010): 504-510. -2.3 kaynağı
3. Güder Y., Ersoyoğlu A. S., “Mobil Vinçlerde Teleskobik Bomların Optimizasyonu”, S.Ü. Müh. Bilim ve Tekn. Derg., c.3, s.1, 2015
4. Güler M.S. , “Sonlu Elemanlar Yöntemi Hakkında Genel Bilgiler” Ordu Üniv. Bil. Tek. Derg., Cilt:5, s.56-66 (2015)
5. Karakoyun, M., & Kodaz, H. (2021). Çok Amaçlı Mühendislik Tasarımı Ve Kısıtlı Problemler İçin Hibrit Birçok Amaçlı Optimizasyon Algoritması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 9(4), 1200-1211.
6. Mehmet Murat TOPAÇ, Egemen BAHAR, Ata KAPLAN, Ezgi Zeynep SARIKAYA, Topoloji Optimizasyonu Yardımıyla, Askeri Taşıt Bağımsız Ön Süspansiyonu için Alt Salıncak Tasarımı, Uluslararası Savunma Sanayi Sempozyumunun (IDEFIS 2017)
7. Mouritz, A. P. Fracture Processes of Aerospace Materials. Introduction to Aerospace Materials, 428-453. (2012)
8. Öztürk İ, Kaya N., “Otomobil Ön Tampon Çarpışma Analizi Ve Optimizasyonu”, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 13, Sayı 1, 2008 119

9. Ribeiro, Paulo F., et al. "Energy storage systems for advanced power applications." Proceedings of the IEEE 89.12 (2001): 1744-1756.
10. Svendsen, Martin Nymann, Steen Krenk, and Jan Høgsberg. "Resonant vibration control of rotating beams." Journal of sound and vibration 330.9 (2011): 1877-1890.
11. Türkmen C., “Tek Silindirli Bir Dizel Motorda Kuvvetlerin Analizi ve Ttreşim Ölçümleri”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010
12. Uslugil Y., “Dizel motorlarında çift kütleli volan kullanımı ve ilk çalıştırma gürültüsüne etkilerinin incelenmesi” , Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,2014
13. Yalnızca O. , Özelgin İ., Aksoy E., ”Esnek Volan Modal Analizi” Mühendis ve Makina, cilt 55, sayı 656, s. 30-41 (2014)
14. Yıldız A. R, “Taşıt Elemanlarının Yapısal Optimizasyon Teknikleri ile Optimum Tasarımı”, Politeknik Dergisi, 2017; 20 (2) s: 319-323