Abstract

Teknoloji geliştikçe, yakıt tüketiminin ve araç emisyonlarının iyileştirilmesi için başarımdan ödün vermeden araç ağırlığının azaltılması önemli bir alan haline gelmektedir. Bir araçta yaylanmayan kütlenin azaltılma olasılığı, aks ve tekerlek ucu bileşenlerinin ağırlık optimizasyonu ile ilgili birçok araştırmanın odak noktası olmaktadır. Bu çalışmada, ağır hizmet araçlarında kullanılan Z-kam kampanalı frenin ana parçası olan tork plakasının mekanik tasarımı topoloji optimizasyonu ve sonlu elemanlar (SE) yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, kritik gerilme bölgelerinin ve seviyelerinin tespiti için orijinal fren tablasının SE analizi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, belirlenen sınır koşulları altında orijinal tork plakasının topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. İhtiyaç duyulmayan hacimler ve üretilebilirlik kısıtlamaları göz önünde bulundurularak yeni bir tork plakası tasarımı oluşturulmuştur. Son olarak, final tasarımın doğrulanması için SE analizleri tekrarlanmıştır. Gerilme seviyelerindeki belirgin düşüşe ek olarak, döküm ve işlenmiş parça ağırlıklarında sırasıyla %11,9 ve %12,2 azalma sağlanmıştır.

References

[1] Limpert, R. Brake design and safety, SAE, 1992.
[2] Güleryüz, İ. C. Modelling, Analysis and Experimental Verification of Pneumatic BrakeSystem. MSc Thesis, Izmir Katip Celebi University, TR, 2017.
[3] Day, A. J. Braking of road vehicles. Butterworth-Heinemann, 2014.
[4] Reif, K. Brakes, Brake control and driver assistance systems. Weisbaden, Germany, SpringerVieweg, 2014.
[5] Sayim, I. and Zhang, D. Optimization of the brake factor for an S-Cam foundation brakeusing RSM/Optimizacija zavornega faktorja pri bobnastih zavorah z S-odmikalom po metodiodzivne povrsine. Strojniski Vestnik-Journal of Mechanical Engineering, 2016; 62.9: 503-511.
[6] Hecht Basch, R., Fash, J., Hasson, R., et al. Initial dynamometer and laboratory evaluationsof thermally sprayed aluminium brake disc. Barton D, Earl S, Brakes, 2000; 11-12.
[7] Sergent, N., Tirovic, M. and Voveris, J., Design optimization of an opposed piston brakecaliper. Engineering Optimization, 2014; 46.11: 1520-1537.
[8] Mathur, A. and Kurna, S. Weight optimization of Axle Beam using Optistruct, In: AltairTechnology Conference, India, 2015.
[9] Topac, M. M. and Atak, M. Optimal design of a rigid front axle beam for trucks, In: 1stInternational Mediterranean Science and Engineering Congress (IMSEC 2016), ÇukurovaUniversity, Congress Center, Adana/Turkey, October 26-28 2016, paper no. 453.
[10] Topac, M. M., Kuralay, N. S. and Bahar, I. Mass and Stress Optimisation of a Multi-PurposeVehicle Front Axle Differential Housing For Various Driving Conditions, Duzce UniversityJournal of Science & Technology, 2016; 4: 501-513.
[11] Topac, M. M., Bahar, E., Kaplan, A., et al. Design of a lower wishbone for a military vehicleindependent front suspension using topology optimization. In IDEFIS 2017: 2ndInternational Defence Industry Symposium, 2017, pp.333-342.
[12] Yücel, U., Yılmaz, B., Güleryüz, İ. C., et al. A back-plate weight optimization of a heavyduty s-cam drum brake, In: International Mechanical Engineering and TechnologiesConference Proceedings (MECHATECH'16), May 17-18 2016, Istanbul/Turkey, pp.218-235.
[13] Güleryüz, İ. C., Yılmaz, B., Lightweight design of a torque plate of Z-cam drum brake forheavy duty vehicles. International Journal of Automotive Science and Technology, 2019,3.2: 42-50.
[14] Zhang, Y., Zhang, H., and Lu, C. Study on parameter optimization design of drum brakebased on hybrid cellular multiobjective genetic algorithm. Mathematical Problems inEngineering, 2012; 734193.
[15] Ragothaman, G., Krishnan, R. A., Balamurugan, A., et al. Design and Analysis of SCamshaft And Torque Plate, International Journal of Pure and Applied Mathematics, 2018;119.12: 13515-13522.
[16] Kuralay, N. S. Motorlu Taşıtlar; Temel ve Tasarım Esasları, Yapı Elemanları,Izmir: TMMOB Makina Mühendisleri Odası, 2008.
[17] Johnsen, S. Structural topology optimization: basic theory, methods and applications. MScThesis, Institutt for produktutvikling og materialer, 2013.