TEKNOFEST Elektromobil: Kapı ve Kilit Mekanizması Tasarımı
Yarışma elektromobili için DfM odaklı kapı ve mandal sistemi tasarımı — montaj uyumu, ağırlık kısıtı yönetimi ve ekipler arası arayüz koordinasyonu
01 Problem ve Bağlam
TEKNOFEST elektromobil yarışması, tüm araç alt sistemlerine katı boyutsal ve kütle kısıtları getirmektedir. Şasi arayüz geometrisini, yapısal yük gereksinimlerini ve montaj üretilebilirliğini karşılayan — ekip ağırlık bütçesi dahilinde kalan — bir kapı ve kilit mekanizması tasarlamak, paralel tasarım ekipleriyle koordineli arayüz yönetimi gerektirmektedir. Arayüz boyutları geliştirme süresince revizyon açık kaldığından kapı tasarımının ilerlemesi ile şasi kesinleşmesi arasında bir bağımlılık oluşmaktadır. Bu proje aktif geliştirme aşamasındadır.
02 Hedefler ve Kısıtlar
- — SolidWorks'te mevcut araç şasisiyle tam boyutsal uyum sağlayan kapı ve kilit mekanizması geometrisi tasarlamak
- — Ekip düzeyinde ağırlık yönetim sürecinin tahsis ettiği kapı-kilit birimi kütle bütçesi içinde kalmak
- — Yapısal gereksinimleri karşılamak: kalıcı deformasyon olmaksızın yanal yüklere kapı paneli direnci; yarışma dinamik koşullarında mandal tutunması
- — Tüm bileşenlerin mevcut kulüp atölyesi takımları veya standart dış kaynak kullanımıyla üretilebilir olmasını sağlamak (DfM kısıtı)
- — Şasi ve kaporta ekipleriyle arayüz kontrolü oluşturmak ve sürdürmek: ayrıntılı geometri taahhüt edilmeden önce eşleşme yüzey boyutlarını dondurmak
03 Süreç
Süreç
Proje Bağlamı
AGÜ Otomotiv Kulübü, TEKNOFEST Elektromobil kategorisi için yarışma aracı geliştirmektedir. Araç, her biri bağımsız tasarım kapsamı ve paylaşılan arayüz yükümlülükleri olan paralel alt sistem ekiplerince geliştirilmektedir — şasi, güç aktarım organları, kaporta panelleri, kapı-kilit ve elektronik. Kapı ve kilit sistemi, şasi çerçeve geometrisi, kaporta panel yüzeyleri ve araç giriş/çıkış işlevsel gereksinimleriyle arayüz oluşturur.
Gereksinimler ve Arayüz Tanımı
Tasarım süreci, araç düzeyinde yarışma gereksinimlerinin kapı-kilit birimi spesifikasyonlarına dönüştürülmesiyle başladı:
- Yapısal: kapı paneli belirli yanal yük altında kalıcı deformasyon olmaksızın dayanmalı; mandal mekanizması yarışma kullanımında araç dinamiği koşullarında tutunmalı
- Kütle: ekip düzeyinde ağırlık yönetim süreci tarafından tahsis edilen kütle bütçesi içinde kalınmalı
- Montaj: tüm bileşenler kulüp atölyesi takımları veya standart bağlantı elemanlarıyla takılabilir olmalı; özel takım gerekmemeli
- Arayüz: kapı bağlantı geometrisi, şasi ekibince tanımlanan eşleşme yüzeylerine tam uyum sağlamalı
Arayüz kontrolü ilk tasarım geçiş noktasıydı: kapı geometrisi kavram aşamasını geçmeden önce şasi eşleşme yüzey boyutlarını dondurmak amacıyla ekipler arası kontrol noktası oluşturuldu. Bu, paralel ekip tasarımındaki yaygın bir başarısızlık modunu önledi — sonradan değişen bir şasiye karşı geliştirilen ayrıntılı kapı geometrisi, geometri yeniden çalışması gerektirmektedir.
SolidWorks’te Tasarım Geliştirme
Kapı sistemi tam bir SolidWorks tertibatı olarak modelleniyor:
- Dış panel — yanal temaslara karşı çökme direnci için boyutlandırıldı; geometri kaporta panel yüzey eğriliğini takip ediyor
- İç yapısal çerçeve — birincil yük taşıma yapısı; menteşe ve mandal reaksiyon kuvvetlerini şasi bağlantı noktalarına iletiyor
- Menteşe braketleri — yorulma toleranslı bağlantı için tasarlandı; montaj dizisi için boşluk sağlandı
- Mandal mekanizması — pozitif tutma tasarımı: yarışma dinamik koşullarında kapıyı serbest bırakan tek nokta arızası yok
- Kilit karşı plakası — şasiye monteli eşleşme bileşeni; konumu arayüz kontrol belgesiyle belirleniyor
Her bileşen, ilk geometri iterasyonundan itibaren üretim kısıtları açıkça dahil edilerek modelleniyor:
- Mevcut kulüp şekillendirme ekipmanıyla uyumlu sac metal bükme yarıçapları
- Standart takımlarla montaj için cıvata boşluğu (erişim kısıtı yok)
- Eritme kaynağı gerektiren çerçeve birleşimlerinde kaynak birleşim erişimi
Kütle ve Yapısal Ödünleşimler
Temel tasarım gerilimi kütle azaltımı ile yapısal kesit yeterliliği arasındadır. Yük yolu analizi ödünleşimi netleştirir:
- Kapı paneli: birincil yapısal yük taşımaz — yük, menteşe braketi ve mandal üzerinden şasi çerçevesine iletilir. Panel kalınlığı yapısal katkı değil, çökme direnci ve yüzey görünümü için boyutlandırılır. Bu birincil kütle azaltım fırsatıdır.
- İç çerçeve: yapısaldır — kesit derinliği malzeme akma sınırını aşmadan menteşe reaksiyon momentlerini ve mandal tutma kuvvetlerini taşıyacak şekilde boyutlandırılır. Kesit, yük taşımayan açıklıklarda azaltılırken yük giriş noktalarında (menteşe bağlantısı, mandal yuvası) yoğunlaştırılır.
Bu yük yolu bilinçli boyutlandırma yaklaşımı, panelin yapısal rolünün olmadığı yerlerde kütle azaltımını hedefler; rolünün olduğu yerlerde ise yeterli kesiti korur.
DfM İnceleme Süreci
Üretim kısıtları, SolidWorks tertibatı güncellenmeden önce her geometri iterasyonunda değerlendirilir:
- Mevcut şekillendirme ekipmanına göre bükme yarıçapı kontrolü
- Montaj dizisi için cıvata boşluğu doğrulaması
- Kaynaklı birleşimlerde kaynak erişim incelemesi
- Kulüp stoğuyla malzeme kalınlığı tutarlılığı
DfM incelemesinden geçemeyen bileşenler, tertibat güncellenmeden önce geometri revizyonu için işaretlenir. Bu, DfM sorunlarının geliştirme döngüsünün geç aşamasında birikmesini önler.
Güncel Durum
Aktif geliştirme aşamasında. Başlangıç tertibat geometrisi üretildi. Şasi ekibiyle arayüz kontrol belgesi devam ediyor. Yapısal doğrulama (SolidWorks Simulation) kapı geometrisi sabitlendiğinde tamamlanmak üzere planlandı.
04 Zorluklar ve Çözümler
Geliştirme döngüsü boyunca arayüz boyutlarının revizyon açık kaldığı, paralel ekiplerce tanımlanan bir şasiye uyan kapı geometrisi tasarlamak
Kapı geometrisi kavram aşamasını geçmeden önce şasi arayüz dondurma kontrol noktası oluşturuldu — eşleşme yüzey boyutları ayrıntılı tasarımın ön koşulu olarak kilitlendi. Bu, kapı tasarımının ilerlemesini devam eden şasi revizyonlarından ayırdı ve geç aşama geometri yeniden çalışmasını ortadan kaldırdı
Yanal yük altındaki mandal tutma kuvveti ve kapı paneli rijitliği için yeterli yapısal kesiti koruyarak kütle bütçesini sağlamak
Yük yolu bilinçli kesit boyutlandırması uygulandı: kapı paneli birincil yapısal yük taşımaz (yük yolu menteşe braketi ve mandal üzerinden şasi çerçevesine akar), bu nedenle panel kalınlığı yapısal katkı yerine çökme direnci için boyutlandırıldı. Eğilme momentlerinin en yüksek olduğu menteşe ve mandal montaj noktalarında kesit derinliği yoğunlaştırıldı
05 Sonuçlar ve Çıktılar
- ✓ Kapı ve kilit mekanizması tertibat modeli SolidWorks'te aktif geliştirme aşamasında; başlangıç geometrisi üretildi
- ✓ Şasi ve kaporta ekipleriyle arayüz kontrol noktası oluşturuldu; eşleşme boyutları belgelendi
- ✓ DfM inceleme döngüsü devam ediyor: sac metal bükme yarıçapları, cıvata boşluğu ve kaynak birleşim erişimi her geometri iterasyonunda değerlendiriliyor
06 Ölçülebilir Etki
Yarışma takvimi: TEKNOFEST 2026 (aktif geliştirme)
07 Çıkarılan Dersler
- → Paralel çok ekipli araç tasarımında arayüz kontrolü bir koordinasyon formalitesi değil, sabit bir tasarım bağımlılığıdır — eşleşme boyutu dondurma noktalarını açıkça ve erken oluşturmak, komşu alt sistemler yakınlaştığında ortaya çıkan kümülatif geç aşama yeniden çalışmayı önler
- → DfM analizi en uygun maliyetle kavram aşamasında uygulanır: kesit boyutlandırması ve profil seçimi sırasında bükme yarıçapları, cıvata boşluğu ve kaynak erişiminin değerlendirilmesi, üretilebilirliğin yalnızca geometri taahhüt edildikten sonra değerlendirilmesi durumunda ortaya çıkan yeniden çalışma döngülerini ortadan kaldırır