Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Design, analysis and optimization of a servo drive scissor lift mechanism

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 1, 16 - 27, 04.07.2023

Öz

In this study, the design, static and dynamic analysis and size optimization of a servo driven scissor lift mechanism for minimum energy consumption were investigated. In the study, the change of the starting angle according to the driving force is calculated with the help of the principle of virtual works and the principle of virtual forces in the case of lifting with the help of a screw shaft system instead of the classical hydraulic system. The necessary velocity and acceleration relations of the platform and the bars were found with the help of two different cycle equations. In addition, it has been shown how the driving force of the mechanism changes in response to different speeds under selected sizes. Finally, the topology optimization of the mechanism bars was carried out and the analysis results were given. Thus, a lighter mechanism design was obtained.

Proje Numarası

3220425

Kaynakça

  • 1] Yildiz, A., Kopmaz, O. ve Gokyer Y., Investigation of Gas Piston Actuated Opening-Closing Trunk Lid Mechanisms Used in Passenger Cars, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 20, 2, 1-10, (2015).
  • [2] Moy, J.J., Tan, C.S., Mohammad, S. ve Abidin, A.R.Z., State-of-Art review on deployable scissor structure in construction, Structures, 42, 8, 160-180, (2022).
  • [3] Yildiz, A. ve Kopmaz, O., Mathematical modelling and simulation of a torsional bar actuated trunk lid mechanism for a passenger car, International Journal of Advances in Engineering & Technology 10, 1, 1-9, (2017).
  • [4] Zhou, Y., Zhang, Q., Jia, W., Lee, D.S., Cai, J. ve Feng, J., Mechanical behavior of elastic telescopic rods for morphing scissor structures, Journal of Building Engineering, 56, 9, 104734, (2022).
  • [5] Pan, C.S., Chiou, S.S., Kau, T.Y., Wimer, B.M., Ning, X. ve Keane, P. Evaluation of postural sway and impact forces during ingress and egress of scissor lifts at elevations, Applied Ergonomics, 65, 11, 152-162, (2017).
  • [6] Hamidi, B., Design and Calculation of the Scissors-type Elevating Platform, Open Journal of Safety Science and Technology, 2,1, 8-15, (2012).
  • [7] Stawinski, L., Kosucki, A., Morawiec, A. ve Sikora, M., A new approach for control the velocity of the hydrostatic system for scissor lift with fixed displacement pump, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 19, 4, 1104-1115, (2019).
  • [8] Castro, M.N., Rasmussen, J., Andersen, M.S. ve Bai, S., A compact 3-DOF shoulder mechanism constructed with scissors linkages for exoskeleton applications, Mechanism and Machine Theory, 132, 2, 264-278, (2019).
  • [9] Tsuda, S. Kohno, J., Nakahara, Y. ve Ohsaki, M., Composition of curvilinearly extendable tubular scissor mechanisms, International Journal of Solids and Structures, 250, 8, 111673, (2022).
  • [10] Zhao, G., Tiba, Z.S. ve Menyhart, J., Optimization and Analysis of Structure about Lifting Device of Logistics Sorting, International Journal of Engineering and Management Sciences, 4, 4, 425-431, (2019).
  • [11] Rani, D., Agarwal, N. ve Tirth, V. Design and Fabrication of Hydraulic Scissor Lift, MIT International Journal of Mechanical Engineering, 5, 2, 81-87, (2015).
  • [12] İslam, M.T., Yin, C., Jian, S. ve Rolland, L. Dynamic Analysis of Scissor Lift Mechanism Through Bond Graph Modeling, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 1393 – 1399, Besancon, (2014).
  • [13] Manoharrao, S.A., ve Jamgekar R.S., Analysis and Optimization of Hydraulic Scissor Lift, International Journal of Engineering Development and Research, 4, 4, 329-347, (2016).
  • [14] Ciupan, C., Ciupan, E., ve Pop, E., Algorithm for designing a hydraulic scissor lifting platform, Modern Technologies in Manufacturing Conferences, 1-10, Cluj-Napoca, (2019).
  • [15] Eser, S. Makaslı kaldırıcının öntasarımı için bir yazılım ve arayüz geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, (2016).
  • [16] Arunkumar, G., Kartheeshwaran, R., ve Siva J., Investigation on design, analysis and topological optimization of hydraulic scissor lift, Journal of Physics, 2054, 1, 1-13, (2021).
  • [17] Todorovic, M., Zdravković, N.B., Savković, M., Marković, G. ve Pavlović G. Optimization of scissor mechanism lifting platform members using HHO method, The Eighth International Conference Transport and Logistics, 91-96, Nis, (2021).
  • [18] Yildiz, A, Parametric synthesis of two different trunk lid mechanisms for sedan vehicles using population-based optimisation algorithms. Mechanism and Machine Theory, 156, 2, 104130, (2021).
  • [19] İslam, M.T ve Rolland, L., Parametric design optimization of scissor lift platform – a design of experiment (doe) approach, 1-12, Canadian Committee for the Theory of Machines and Mechanisms (CCToMM), Mechanisms, Machines, and Mechatronics Symposium, 1-12, Ottawa, (2015).
  • [20] Yildiz, A., Kopmaz, O. ve Cetin S.T. Dynamic modeling and analysis of a four-bar mechanism coupled with a CVT for obtaining variable input speeds, Journal of Mechanical Science and Technology, 29, 3, 1001-1006, (2015).

Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu

Yıl 2023, Cilt: 4 Sayı: 1, 16 - 27, 04.07.2023

Öz

Bu çalışmada, minimum enerji sarfiyatı için bir servo tahrikli makaslı kaldırma mekanizmasının tasarımı, statik ve dinamik analizi ile boyut optimizasyonu incelenmiştir. Çalışmada klasik hidrolik sistem yerine vidalı mil sistemi yardımı ile kaldırma işlemi gerçekleştirilmesi durumunda başlangıç açısının tahrik kuvvetine göre değişimi virtuel işler prensibi ve virtüel güçler prensibi yardımıyla hesaplanmıştır. Platforma ve çubuklara ait gerekli hız ve ivme bağıntıları iki farklı çevrim denklemi yardımıyla bulunmuştur. Ayrıca mekanizmanın seçilen büyüklükler altında farklı hızlara karşılık tahrik kuvvetinin nasıl değiştiği gösterilmiştir. Son olarak mekanizma çubuklarının topoloji optimizasyonu ile boşaltılma yapılmış ve analiz sonuçları verilmiştir. Böylece daha hafif bir mekanizma tasarımı elde edilmiştir.

Destekleyen Kurum

Tübitak

Proje Numarası

3220425

Teşekkür

Bu makale çalışmasının konusu TÜBİTAK 3220425 Nolu Teydeb projesi ile ilgilidir. Desteklerinden dolayı TÜBİTAK’a teşekkür ederiz.

Kaynakça

  • 1] Yildiz, A., Kopmaz, O. ve Gokyer Y., Investigation of Gas Piston Actuated Opening-Closing Trunk Lid Mechanisms Used in Passenger Cars, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 20, 2, 1-10, (2015).
  • [2] Moy, J.J., Tan, C.S., Mohammad, S. ve Abidin, A.R.Z., State-of-Art review on deployable scissor structure in construction, Structures, 42, 8, 160-180, (2022).
  • [3] Yildiz, A. ve Kopmaz, O., Mathematical modelling and simulation of a torsional bar actuated trunk lid mechanism for a passenger car, International Journal of Advances in Engineering & Technology 10, 1, 1-9, (2017).
  • [4] Zhou, Y., Zhang, Q., Jia, W., Lee, D.S., Cai, J. ve Feng, J., Mechanical behavior of elastic telescopic rods for morphing scissor structures, Journal of Building Engineering, 56, 9, 104734, (2022).
  • [5] Pan, C.S., Chiou, S.S., Kau, T.Y., Wimer, B.M., Ning, X. ve Keane, P. Evaluation of postural sway and impact forces during ingress and egress of scissor lifts at elevations, Applied Ergonomics, 65, 11, 152-162, (2017).
  • [6] Hamidi, B., Design and Calculation of the Scissors-type Elevating Platform, Open Journal of Safety Science and Technology, 2,1, 8-15, (2012).
  • [7] Stawinski, L., Kosucki, A., Morawiec, A. ve Sikora, M., A new approach for control the velocity of the hydrostatic system for scissor lift with fixed displacement pump, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 19, 4, 1104-1115, (2019).
  • [8] Castro, M.N., Rasmussen, J., Andersen, M.S. ve Bai, S., A compact 3-DOF shoulder mechanism constructed with scissors linkages for exoskeleton applications, Mechanism and Machine Theory, 132, 2, 264-278, (2019).
  • [9] Tsuda, S. Kohno, J., Nakahara, Y. ve Ohsaki, M., Composition of curvilinearly extendable tubular scissor mechanisms, International Journal of Solids and Structures, 250, 8, 111673, (2022).
  • [10] Zhao, G., Tiba, Z.S. ve Menyhart, J., Optimization and Analysis of Structure about Lifting Device of Logistics Sorting, International Journal of Engineering and Management Sciences, 4, 4, 425-431, (2019).
  • [11] Rani, D., Agarwal, N. ve Tirth, V. Design and Fabrication of Hydraulic Scissor Lift, MIT International Journal of Mechanical Engineering, 5, 2, 81-87, (2015).
  • [12] İslam, M.T., Yin, C., Jian, S. ve Rolland, L. Dynamic Analysis of Scissor Lift Mechanism Through Bond Graph Modeling, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 1393 – 1399, Besancon, (2014).
  • [13] Manoharrao, S.A., ve Jamgekar R.S., Analysis and Optimization of Hydraulic Scissor Lift, International Journal of Engineering Development and Research, 4, 4, 329-347, (2016).
  • [14] Ciupan, C., Ciupan, E., ve Pop, E., Algorithm for designing a hydraulic scissor lifting platform, Modern Technologies in Manufacturing Conferences, 1-10, Cluj-Napoca, (2019).
  • [15] Eser, S. Makaslı kaldırıcının öntasarımı için bir yazılım ve arayüz geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, (2016).
  • [16] Arunkumar, G., Kartheeshwaran, R., ve Siva J., Investigation on design, analysis and topological optimization of hydraulic scissor lift, Journal of Physics, 2054, 1, 1-13, (2021).
  • [17] Todorovic, M., Zdravković, N.B., Savković, M., Marković, G. ve Pavlović G. Optimization of scissor mechanism lifting platform members using HHO method, The Eighth International Conference Transport and Logistics, 91-96, Nis, (2021).
  • [18] Yildiz, A, Parametric synthesis of two different trunk lid mechanisms for sedan vehicles using population-based optimisation algorithms. Mechanism and Machine Theory, 156, 2, 104130, (2021).
  • [19] İslam, M.T ve Rolland, L., Parametric design optimization of scissor lift platform – a design of experiment (doe) approach, 1-12, Canadian Committee for the Theory of Machines and Mechanisms (CCToMM), Mechanisms, Machines, and Mechatronics Symposium, 1-12, Ottawa, (2015).
  • [20] Yildiz, A., Kopmaz, O. ve Cetin S.T. Dynamic modeling and analysis of a four-bar mechanism coupled with a CVT for obtaining variable input speeds, Journal of Mechanical Science and Technology, 29, 3, 1001-1006, (2015).
Toplam 20 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ahmet Yıldız

Serkan Kırıkoğlu

Nurşen Sanver

Proje Numarası 3220425
Yayımlanma Tarihi 4 Temmuz 2023
Yayımlandığı Sayı Yıl 2023 Cilt: 4 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Yıldız, A., Kırıkoğlu, S., & Sanver, N. (2023). Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi, 4(1), 16-27.
AMA Yıldız A, Kırıkoğlu S, Sanver N. Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. Temmuz 2023;4(1):16-27.
Chicago Yıldız, Ahmet, Serkan Kırıkoğlu, ve Nurşen Sanver. “Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi Ve Optimizasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi 4, sy. 1 (Temmuz 2023): 16-27.
EndNote Yıldız A, Kırıkoğlu S, Sanver N (01 Temmuz 2023) Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi 4 1 16–27.
IEEE A. Yıldız, S. Kırıkoğlu, ve N. Sanver, “Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu”, Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi, c. 4, sy. 1, ss. 16–27, 2023.
ISNAD Yıldız, Ahmet vd. “Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi Ve Optimizasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi 4/1 (Temmuz 2023), 16-27.
JAMA Yıldız A, Kırıkoğlu S, Sanver N. Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. 2023;4:16–27.
MLA Yıldız, Ahmet vd. “Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi Ve Optimizasyonu”. Uluslararası Bilim Teknoloji Ve Tasarım Dergisi, c. 4, sy. 1, 2023, ss. 16-27.
Vancouver Yıldız A, Kırıkoğlu S, Sanver N. Servo Tahrikli Bir Makaslı Kaldırma Mekanizmasının Tasarımı, Analizi ve Optimizasyonu. Uluslararası Bilim Teknoloji ve Tasarım Dergisi. 2023;4(1):16-27.