Makine Elemanları Teorik Esaslar ve Hesap Yöntemleri

Elinize aldığınız bu kitap, 1973 yılının Nisan ayında yazmaya başladığım ve 1978'in Haziranında bitirmiş olduğum üç ciltlik Makine Elemanları kitabının, geçen süre içinde meydana gelen teknolojik gelişmeleri ve bu alanda edindiğim kişisel deneyleri de dikkate alarak güncelleştirilmiş şeklinde yeniden yazılmasıdır. Kitabın yeni şekline Haziran 2008'de başlanmış olup, Temmuz 2012'de bitmiştir. 1973'ten günümüze kadar geçen süre içinde meydana gelen olağan üstü teknolojik gelişmeler, Bilgisayar ve Nümerik Kontrollü (NC) Takım Tezgahı olmak üzere iki buluşa dayanmaktır. Bilgisayarlar eğitim, ekonomi, teknoloji vb. gibi tüm alanlarda insanın beyinsel faaliyetlerini, Nümerik Kontrollü Tezgahlar makro (1mm=0,001m ölçekli), mikro (1mikron=0,001mm ölçekli) ve nano (1nano=0,001mikron ölçekli) üretim faaliyetlerini genişletmekte ve kat kat artırmaktadırlar. İlginç olan çalışmaları yazılı bir program tarafından yürütülen her iki yapıtın, 1947-1952 yılları arasında birbiri ardında Massachusetts Institute of Technology (MIT)'de iki ayrı laboratuvarlarında geliştirilmiş olmasıdır. Bilgisayar ve Nümerik Kontrol gibi sistemlerin ortaya çıkması ile bilgisayarlar, mühendisliğin tasarım ve üretim dahil olmak üzere tüm faaliyetlerinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu hususta ilk olarak Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD-Computer Aidet Design) ve Bilgisayar Destekli İmalat (CAM-Computer Aidet Manufacturing) adını taşıyan tasarım ve imalat programları geliştirilmiştir. Ayrıca üretim alanında Bilgisayar ve NC tezgahların entegrasyonu gerçekleştirilmiş ve CNC (Bilgisayar Destekli NC) Tezgahları ortaya çıkmıştır. Bundan sonra CAD ve CAM sistemleri CAD-CAM şeklinde entegre edilmiş ve günümüzde CAD-CAM-CNC entegrasyonu geliştirilmiştir. Bunun sonucu olarak 1980'lerde insan girişimi en az düzeyde olan Esnek İmalat Sistemleri (FMS- Flexible Manufacturing System) denilen üretim yöntemleri ortaya çıkmıştır. Ayrıca FMS'ye dayanan ve işletmenin personel, muhasebe, pazarlama vb. gibi tüm bölümlerini içeren ve Bütünleşik İmalat Sistemleri (CIM-Computer Integrated Manufacturing) denilen entegrasyona yönelik bir gelişme oluşmuştur. Tüm bu gelişmelerinin sonucu olarak Mekatronik Bilimi ortaya çıkmıştır. Mekatronik yararlı ürünler tasarlamak ve üretmek amacıyla, tasarım ve üretim alanlarında yapıtların fonksiyonlarının iyileştirilmesi veya optimizasyonunu sağlayan mekaniğin, elektroniğin, otomatik kontrol teorisinin ve bilgisayar biliminin entegrasyonudur. Adı 1969 yılında Yaskawa Japon firmasında mühendis olarak çalışan Tetsuro Mori tarafından konulan mekatronik, başlangıçta yalnızca mekanik ve elektronik elemanlarından oluşan yapıtları içerdiği sanılmıştır. Bu anlayış Ülkemizde birçok yetkili kişi tarafından hala sürdürülmektedir. Onlara göre mekanik ve elektronik elemanlardan oluşan herhangi bir yapıt mekatronik yapıttır. Hatta başındaki “meka” kelimesini ve çevrelerinde birçok makinenin aynı elemanlarla (örneğin taşıtların) çalıştığını görmezden gelerek mekaniğin “öldüğünü” ilan etmektedirler. Mekatronik, program denilen yazılı bir belgeye dayanan esnek otomasyonun bir sonucudur. Dolayısıyla bir yapıt mekatronik olması için mekanik elemanlar + elektronik elemanlar +yazılım (program) olmak üzere en az üç husus içermesi gerekir. Buna göre mekanik “ölmemiştir”; yalnızca gelişme göstererek mekatronik kademesine ulaşmıştır. Yeni kitabın hazırlanmasında tüm bu gelişmeler dikkate alınmıştır. Buna göre örneğin boyutlandırma ve şekillendirme çalışmalarını içeren tasarım kademesinde çizilen resimler günümüzde çabuk ve çok kolay şeklinde CAD programları ile gerçekleştirildiğini dikkate alarak kitabın I. ve II. ciltleri metin ve III. cildi, hesap verileri ve tasarım ilke ve örneklerine ayrılıştır. Bu şekilde I. ve II. cilde bulunan bağıntılar ve III. cilde bulunan hesap verileri ile boyutlandırma programları ve şekillendirme için bir arada bulunan tasarım ilkeleri ve örnekleri ile kütüphane hazırlanabilir ve bu programlar ve kütüphaneler herhangi bir CAD programına eklenebilir. Bunun yanı sıra Mekatronik Bilimin etkisi, Makine Elemanlarının boyutlandırılması ve şekillendirilmesi yalnızca mukavemet, şekil değiştirme, aşınma, titreşim gibi kriterlere göre değil doğruluk, hassasiyet ve kararlılık kriterleri de dikkate alarak gerçekleştirilmiştir. Makineler, başka enerjileri mekanik enerjiye ve bunu da mekanik işe dönüştürerek yararlı bir iş gerçekleştiren teknik yapıtlardır. Her hangi bir iş, bir kuvvet ve bunun uygulaması ile oluşan bir hareketin sonucu olarak meydana gelir. Buna göre makinelerin ve onları oluşturan makine elemanlarının tasarımı kuvvet ve hareket esaslarına dayanır. Tasarımcının görevi makine içersinde birbirine fonksiyonel olarak bağlı olan makine elemanlarının boyutlarını, şekillerini ve gerekli malzemeyi tayin etmek için bu kuvvet, hareket ve enerji dönüşümünü hesaplayarak belirlemektir. Bu husus Makine Elemanları Biliminin esasını oluşturmaktadır. Bu bakımından İngilizce geçerli olan Ülkelerde yazılan kitaplarda, Makine Elemanları yerine Makine Tasarımı (Machine Design) deyiminin kullanılması daha doğru bir yaklaşım olduğunu düşünüyorum. Bu kitabın, makine mühendisliği öğrenimi yapan veya onunla ilgisi olan öğrencilere ve sanayide çalışan mühendis ve tasarımcılara faydalı olacağını ümit etmekteyim. Ancak üzülerek burada şu hususu da dile getirmek istiyorum. Ülkemizde okuma alışkanlığı yükseleceğine, hızlı bir şekilde azalmaktadır. Hele, hele teknik yayınlar hemen, hemen hiç okunmamaktadır. Bu hususta meslekle ilgili bilgi edinmek bir tarafa, meslekteki konuları çözmek için ne kitaplar, ne de başka yazılı bilgi kaynağı araştırılmaktadır. Konular kulaktan dolma bilgilerle çözülmeye çalışılıyor. Bu hususta şu örneği vermek istiyorum. 1973 yılında yazmaya başladığım Makine Elemanları kitabının I. cildi 3000 adet olarak Aralık 1975'te İstanbul Teknik Üniversite Matbaasında basılmış ve Haziran 1978'de tamamen tükenmiştir. Ondan sonra aynı adetlerde basılan tüm ciltler kısa süre aralıklarla tükenmiş olup birçok baskı yapmıştır. Günümüzde aynı nitelikte olan ve 1000 adet basılan bir kitap ancak üç senede tükenmektedir. Halbuki 1970-1990 yıllarında teknik nitelikte olan dört Üniversite bulunurken günümüzde vakıf Üniversiteler de dikkate alınırsa Ülkemizde onlarca Üniversite bulunmaktadır. Buna göre teknik kitap yayınları ve baskıları artması beklenirken, hızlı bir şekilde azalmaktadır. İTÜ Merkez ve Makine Fakültesi kütüphanelerinde kitap araştırması yapıyorum. Uzun ve geniş salonlarda sıra, sıra dizilmiş raflar dolu kitaplar. Güzel baskılı kalın, kalın Fen ve Teknik bilimleri kitapları. Hemen, hemen hepsi İngilizce ve birçoğu 2004-2009 tarihli yani yeni. Makine Elemanları ile ilgili kitaplar arıyorum. Elime “Machine Design” adlı, 978 sayfalık 9 punto ile yazılmış kalın bir kitap geçiyor. Elimdeki baskı 2008'e aittir. Kitabın 1996, 1988, 2000, 2006 baskıları var. Belki daha yeni baskıları da gerçekleştirilmiş olabilir. 2006 yılına ait baskının miktarı USA ve Kanada için 20.000, Avrupa için 10.000 ve Asya için 10.000. Yani iki yılda yaklaşık 40.000 kitap satılmış, baskı tüketilmiş ve yeni bir baskı yapılmıştır. Bu kitabın yanında, aynı konu ile ilgili yaklaşık aynı kalınlıkta 4 adet kitap daha mevcuttur. Acaba Avrupa da bu kitapları kim okuyor diye merak ediyorum. İngiltere, Almanya, Fransa gibi önde gelen Avrupa Ülkelerinde kendi dillerinde her konuda yazılmış ve yazılmakta olan yüzlerce kitaplar vardır. Yine de bu kitaptan iki yılda yaklaşık 10.000 adet tüketilecek kadar alınıyor ve okunuyor. Burada duran yüzlerce kitap bana bir defa daha neden Batının bilim ve teknolojide bu kadar ilerde olduğunu açıklıyor. Orada bu kitaplar okullarda okutuluyor ve sanayi bu kitaplardan büyük ölçüde yararlanıyor. Demek istediğim Batının bu şekilde gelişmesi ve bu gelişmenin devam etmesi okullardan başlıyor. Orada mevcut olan tüm okullar: öğrenci, öğretmen ve kitap olmak üzere üç esasa dayanmaktadır. Öğrenciye her şeyden önce düşünceyi öğreten ve konunun esasını anlamasını sağlayan nitelikli öğretmenlerdir. Yalnızca sınıfta öğretim üyelerinin anlatması ile kalınmaması ve daha geniş ve esaslı bilgi edinilmesi için nitelikli kitaplar da bulunur. Bence batının teknolojik gelişmenin özeti budur. Bununla beraber hep merak etmişim ve etmekteyim; bizde devletin yanı sıra çeşitli vakıfların kurduğun onlarca Üniversitelerde eğitimin esasını oluşturan öğrenci, öğretmen ve kitap üçlüsünden, kitabın yeri acaba nerededir? Yukarıda belirtildiği gibi kitap üç cilt olarak düzenlenmiştir. I. Ciltte: Genel Konulara giren Temel İlkeler, Malzeme, Üretim, Toleranslar ve Yüzey Kalitesi, Makine Tasarımında Mukavemet Hesap Yönteminin Esasları, Tasarım İlkeleri ve Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) gibi bölümlerin yanı sıra Bağlama Elemanları, Yaylar, Akslar ve Miller, Triboloji, Kaymalı Yataklar ve Yuvarlanmalı Yataklar-Rulmanlar gibi konular bulunmaktadır. II. Cilt: Kaplinler, Kavramalar ve Frenler, Güç ve Hareket İletim Elemanlarına Giriş, Düz ve Helisel Silindirik Dişli Çark Mekanizmaları, Konik, Sonsuz Dişli Çark Mekanizmaları, Dişlilerin Kontrolü, Tasarım Örnekleri ve Dişili Çark Sistemleri, Sürtünmeli Çark Mekanizmaları ve Varyatörleri, Kayış – Kasnak Mekanizmaları ve Zincir Mekanizmaları gibi konuları içermektedir. III. Ciltte, ilk iki cilde yer alan hesap bağıntıları için gereken veri tabloları ve şekillendirme ile ilgili tasarım İlkerleri ve örnekleri bulunmaktadır. Kitabın basılmasını sağlayan Birsen Yayınevi'ne teşekkürü bir borç bilirim. Eserin okuyuculara yararlı olmasını dilerim.