Helis Dişli Çiftlerinde Optimum Kütle ve Hacme Ulaşmak için Geometrik parametrelerin değişiminin İncelenmesi

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 1, 52 - 66, 21.06.2023

Ezgi Kubilay

https://doi.org/10.53525/jster.1269221

Öz

Bu çalışmada helis dişli gruplarında hacimden ve kütleden tasarruf etmek için yapılacak parametre değişimleri belirlenmeye çalışılmıştır Bu amaçla diğer dişli tiplerine göre günümüz teknolojisinde daha çok kullanılan ve dişli kutularında kullanılan örnek bir helis dişli çifti tasarım için kullanılmıştır.. Seçilen başlangıç tasarımı AUTODESK INVENTOR programında oluşturulmuştur. Ardından dişli için güç ve devir değeri girilerek tork değeri INVENTOR’un DESIGN bölümünde hesaplanmıştır. Aynı bölümde dişli çiftine ait teğetsel kuvvet, normal kuvvet, gerilme değerleri faktörleri, gerilme güvenlik faktörler hesaplanmıştır. Dişlide hacim ve kütle optimizasyonu yapılırken diş dibi ve dişli temas yüzeyi gerilmesi değerlerinin istenilen aralıkta olması ve güvenlik faktörü için sınır değerlerini aşmaması istenmiştir. Bu amaçla dişli grubunda optimizasyon yapılmadan önce belirlenen başlangıç ölçülerini güvenlik sınırlarına taşıyan güç, devir ve tork değeri belirlenmiştir. Bu değerler yapılan hiçbir optimizasyonda değiştirilmemiş ve sabit kalmıştır. Aynı zamanda dişli çevrim/iletim oranı, diş sayısı da tüm optimizasyonlarda sabit tutulmuştur. Değişken parametreler olarak dişli mukavemet hesaplamalarında kabul edilen formüller ile hacim ve kütle hesaplama formüllerinde kullanılan temel etkileyici parametreler kullanılmıştır. Bu genellemeye göre helis açısı, kavrama açısı ve diş genişliği ile normal modül parametreleri değişken parametreler olarak belirlenmiştir. Optimizasyon yapılırken bir parametre değiştirilirken diğer değişken parametreler başlangıç tasarımındaki değerlerinde kalmıştır.. Seçilen, amaç tasarımları gerilme analizine tabi tutularak ANSYS WORKBENCH programında gerilme noktaları gözlenmiştir. Gerilme noktaları seçilen uygun düşük kütle ve hacimli tasarımlar için karşılaştırılmış ve hangi parametre değişiminin daha güvenli sonuç verdiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Helis dişli, optimizasyon, Helis açısı, Kavrama açısı, Diş genişliği, Modül, Diş dibi güvenlik faktörü, Dişli temas yüzeyi gerilme faktörü

Investigation of the Variation of Geometric Parameters to Reach Optimum Mass and Volume in Helical Gear Pairs

Öz

In this study, it was tried to determine the parameter changes to be made in order to save volume and mass in helical gear groups. For this purpose, a sample helical gear pair, which is used more in today's technology compared to other gear types and used in gearboxes, was used for design. The selected initial design was created in the AUTODESK INVENTOR program. Then, the power and speed value for the gear is entered and the torque value is calculated in the DESIGN section of INVENTOR. In the same section, the tangential force, normal force, stress values factors and stress safety factors of the gear pair were calculated. While the volume and mass optimization of the gear is performed, it is requested that the tooth root and gear contact surface stress values are in the desired range and not exceed the limit values for the safety factor. For this purpose, before the optimization of the gear group, the power, speed and torque values that carry the initial dimensions determined to the safety limits were determined. These values were not changed in any optimization and remained constant. At the same time, the gear cycle/transmission ratio and the number of teeth were kept constant in all optimizations. As variable parameters, formulas accepted in gear strength calculations and basic influencing parameters used in volume and mass calculation formulas are used. According to this generalization, helix angle, grip angle and tooth width and normal module parameters were determined as variable parameters. While performing the optimization, one parameter was changed while the other variable parameters remained at their initial design values. The selected objective designs were subjected to stress analysis and stress points were observed in the ANSYS WORKBENCH program. Stress points were compared for selected suitable low mass and bulky designs and it was determined which parameter change gave a safer result.

Anahtar Kelimeler

Helical gear, optimization, helix angle, contact angle, gear width, modüle, Tooth roof stress safety factor, gear contact surface stress safety factor

Kaynakça

• [1] M. Kütük And N. Yildirim, "Ağır Yük Düz Ve Helis Dişlilerin Performansı Analizi," Makine Ve Imalat Dergisi, Vol. 5, No. 2, 11 2003.
• [2] E. Can And M. Bozca, "Optimisation Of Gear Geometrical Parameters Using Kisssoft," International Scientific Journal "Machines. Technologies. Materials, 2019.
• [3] W. Feng, Z. Feng And L. Mao, "Failure Analysis Of A Secondary Driving Helical Gear In Transmission," Engineering Failure Analysis, Kasim 2020.
• [4] N. O. Çayci, Profil Kaydirmali Helisel Alin Dişli Çark Mekanizmalarinin Optimizasyonu, İstanbul, 2012.
• [5] M. Zeyveli , H. Saruhan And C. Göloğlu, "Dişli Kutularinda Parametrelerin Hacim Ve Mukavemetlerinin Araştirilmasi," Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2008.
• [6] A. Duman, Silindirik Helisel Dişli Çarklarda Gerilmelerin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi, Çorum, Yüksel Lisans Tezi, 2015.
• [7] F. Özek, Optimum Ağirlikli Düz Dişli Çark, Elaziğ, Yüksek Lisans Tezi, 2007.
• [8] K. T. Ü. Yrd.Doç.Dr. Temel Varol, "Metalurji Ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Laboratuvari Aşinma Deneyi Föyü," Trabzon, 2016. [9] Okday, Şefik; Yildiz Teknik Üniversitesi, Makine Elemanlari,Dişli Çarklar, İstanbul: Kazmaz Matbaasi, 1982.
• [10] F. E. Aysal, H. Bayrakçeçen And Z. Girgin, "Şanzımanlarda Dişli Oranı Değişiminin Analizi," Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10 02 2015.
• [11] S.-C. Kim, S.-G. Moon, J.-H. Sohn, Y.-J. Park, C.-H. Choi And G.-H. Lee, "Macro Geometry Optimization Of A Helical Gear Pair For Mass, Efficiency, And Transmission Error," Mechanism And Machine Theory, Şubat 2020.
• [12] M. C. Fetvaci, "Pinyon-Tipi Takımla Imal Edilen Standart Olmayan Dişlilerin Bilgisayar Simülasyonu," Mühendislik Mimarlık Dergisi, 2017.
• [13] A. Çiçek, "Dişlilerin Uzman Sistem Tabanlı Tanımlanması Ve Detaylı Boyutlarının Çıkarılması," Gazi Üniversitesi Mühenislik Ve Mimarlık Dergisi, 2008. [14] H. Adin And M. Ş. Adin, "Numerical Analysis Of Damaged Helical Gear Wheel," Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 2021.
• [15] B. Yuan, G. Liu, Y. Yanjiong, L. Liu And Y. Shen, "A Novel Tooth Surface Modification Methodology For Wide-Faced Double- Helical Gear Pairs," Mechanism And Machine Theory, 2021.
• [16] W. Li, D. Pang And W. Hao, "Effecet Of Helix Angle, The Friction Coefficient And Mechanical Errors On Unsteady-State Temperature Field Of Helical Hear And Thermal Sensitive Analysis," International Journal Of Heat And Mass Transfer, 2019.