Ackermann prensibine yaklaşım sağlayan yönlendirme sistemi tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, dört tekerlekli ön akstan yönlendirmeli bir taşıta ait yönlendirme mekanizmasının tasarımı ve optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Uygun tekerlek açılarının sağlanması için perisikloid yapıda bir mekanizma önerilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında Ackermann yönlendirme hatası göz önünde bulundurularak, yönlendirme mekanizmasının izleyeceği kinematik veriler ile türetilen objektif fonksiyonlar minimize edilmiştir. Minimize işlemi, MATLAB ortamında genetik algoritma ile gerçekleştirilmiştir. MATLAB ortamında alt programlar kullanılarak özgün mekanizmanın oluşturacağı tekerlek açıları hesaplatılmıştır ve genetik algoritma ile optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Yaygın olarak kullanılan kremayer pinyon mekanizması ve bu tez çalışmasında önerilen özgün perisikloid mekanizması için genetik optimizasyon işlemi yapılmıştır. Elde edilen optimum değerler yardımıyla yönlendirme mekanizmalarının ideal değerleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Ackermann yönlendirme hatası maksimum yönlendirme açılarında kremayer pinyon mekanizması için maksimum 10.55°, özgün yönlendirme mekanizması için maksimum 0.55° olacak şekilde hesaplatılmıştır. İdeal değerler dikkate alınarak Solidworks programında her iki yönlendirme mekanizmasının tasarımları gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar ve geliştirilen optimizasyon algoritmaları yardımıyla ön akstan yönlendirmeye sahip dört tekerlekli bir taşıtın yönlendirme mekanizması tasarlanmıştır. Tasarlanan özgün yönlendirme mekanizması, yüksek konum hassasiyeti ve konum kararlılığı bakımından dar alanlarda hareket eden düşük hızlı taşıt sistemlerinde kullanılabilmektedir.

In this study, the design and optimization of the steering mechanism of a four-wheeled front axle steering vehicle was carried out. A pericycloid structure mechanism has been proposed to ensure appropriate wheel angles. By considering the Ackermann guidance error in the optimization studies, the objective functions derived from the kinematic data to be followed by the guidance mechanism were minimized. The minimization process was carried out with a genetic algorithm in the MATLAB environment. The wheel angles created by the original mechanism were calculated using subprograms in the MATLAB environment and the optimization process was carried out with the genetic algorithm. Genetic optimization was performed for the commonly used rack and pinion mechanism and the unique pericycloid mechanism proposed in this thesis study. With the help of the optimum values obtained, the ideal values of the steering mechanisms were compared with each other. Ackermann steering error was calculated to be a maximum of 10.55° for the rack and pinion mechanism and a maximum of 0.55° for the original steering mechanism at maximum steering angles. Taking the ideal values into consideration, the designs of both steering mechanisms were carried out in the Solidworks program. With the help of the studies and optimization algorithms developed, the steering mechanism of a four-wheeled vehicle with front axle steering was designed. The designed unique guidance mechanism can be used in low-speed vehicle systems moving in narrow spaces due to its high position accuracy and position stability.