همه چیز در مورد چرخ دنده ها

یکی ازاجزای ماشین میباشد که برای انتقال قدرت به صورت دورانی بین دو شفت، که درفاصله کمی ازهم قرار دارند و یا رفت و برگشتی استفاده میشوند.
گشتاور اولیه × سرعت زاویه ای اولیه = گشتاور جدید × سرعت زاویه ای جدید
چرخدنده ها در وسایل مختلف مکانیکی استفاده می شوند. این قطعات کوچک و بزرگ در دستگاه ها و ماشین ها کارهای مختلفی انجام می دهند که مهم ترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است.
نقش چرخدنده ها کلیدی است، زیرا در بیشتر موارد یک موتور کوچک دوار باسرعت زیاد توانایی تامین قدرت کافی برای وسیله را دارد،اما قادر به تولید گشتاور کافی نیست.
کاربرد دیگر چرخدنده ها تنظیم کردن جهت چرخش است زیرا برای نمونه دیفرانسیل بین چرخ های عقب اتومبیل قدرت به وسیله میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است ،منتقل میشود و دیفرانسیل باید ۹۰ درجه نیرو را بچرخاند تادر چرخ ها به کار برد.

مفاهیم اولیه

در هر چرخدنده نسبت دنده بافاصله از مرکز چرخدنده تانقطه تماس تعیین میشود.
به عنوان مثال در ابزاری با دو چرخدنده اگر قطر یکی ازچرخدنده ها ۲ برابر دیگری باشد ضریب دنده ۱:۲ (یک به دو) خواهد بود.
نسبت چرخدنده (نسبت تبدیل)
نسبت چرخدنده مقداری است که باتوجه به آن سرعت و گشتاور تغییر میکنند.نسبت دو چرخدنده برابر است با محیط چرخ دنده اول به محیط چرخدنده دوم ویا شعاع چرخدنده اول به شعاع چرخدنده دوم.
✔️جهت چرخش چرخدنده به این صورت است که چرخدنده اول درجهت ساعتگرد بچرخد، چرخدنده دوم در جهت پادساعتگرد خواهد چرخید وبرعکس.
برای طراحی یک چرخدنده عوامل زیر رادر نظر میگیریم؛
۱ – ارتفاع سردنده ۲ – ارتفاع ته دنده ۳- ضخامت دنده ۴-منحنی یا انحنای جانبی دنده
چرخدنده ها اکثرا با دومنحنی اینولوت یا سیکلوئید طراحی وساخته میشوند. برای ساخت چرخدنده های بزرگ ونیز مواردی که انتقال قدرت زیاد مدنظر باشد ازمنحنی اینولوت استفاده میشود وبرای ساخت چرخدنده های ظریف مانند چرخدنده های ساعت از منحنی سیکلوئید استفاده میشود.

مزایای چرخدنده ها

  • انتقال نیروی بیشتر؛ در مقایسه با چرخ تسمه وچرخ زنجیر و درایو های مشابه دیگر، در صورت استفاده از چرخدنده اتلاف نیرو کمتر می توان سرعت و قدرت بیشتری انتقال داد. و در نهایت عمر مجموعه بیشتر خواهد بود.
  • انتقال نیرو در جهت های مختلف؛ از چرخدنده ها می توان برای انتقال نیرو در محورهای موازی ، متنافر و متقاطع تحت زوایای مختلف استفاده نمود.
  • شکستن نسبت ها
  • تبدیل حرکت دورانی به خطی و برعکس

 

معایب چرخدنده ها:

  • داغ شدن وایجاد حرارت بین دوچرخدنده؛ به علت رعایت نکردن لقی استاندارد بین دوچرخدنده وعدم روغن کاری مناسب ممکن است این اتفاق رخ دهد.
  • صداهای ناهنجار؛ در چرخدنده های ساده بیشتر و در چرخدنده های مارپیچ و جناغی صدای تولید شده کمتر است.
  • ترک خوردن و پوسته پوسته شدن؛ این امر اغلب در چرخدنده های آبکاری شده بوجود می آید.
  • ساییدگی دندانه ها؛ در بیشتر مواردی که دو چرخدنده با هم درگیر می شوند، چرخدنده ای که قطرش کوچکتر است زودتر ساییده میشود به همین جهت چرخدنده کوچکتر باید سخت تر باشد.

✔️برای ساخت چرخدنده ها ازمواد مختلفی مانند انواع فولاد ها وآلیاژ های غیرآهنی وهمچنین مواد کامپوزیت می توان استفاده کرد.
معمولا برای ساخت چرخدنده هایی که درماشین های ابزار به کار میروند ازفولاد های ریختگی با ۰٫۳تا ۰٫۴۵ درصد کربن و همچنین فولاد های آلیاژی همراه با نیکل وکرم را برای چرخدنده هایی که بایستی بار زیادی راتحمل کنند ودر مقابل سایش مقاوم باشند استفاده میکنند،البته در مواردی از چدن هم استفاده میشود.

انواع چرخ دنده ها

چرخدنده ها را به چند صورت میتوان طبقه بندی کرد. ممکن است برحسب شکل ظاهری، نوع کاربرد، روش ساخت و یا نحوه قرارگیری شفتی که روی آن قرارمیگیرد طبقه بندی کرد اما اکثرا چرخدنده ها را برحسب شکل ظاهری طبقه بندی میکنند.

 

۱ – چرخدنده ساده (spur Gear )
✔️این چرخدنده متداول ترین نوع چرخدنده است که به خاطر سادگی درساخت والاترین بازده (تقریبا۹۰%)بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
✔️استفاده از این چرخدنده دربرابر بار های زیاد توصیه نمیشود چون باعث شکستن دندانه های آن می گردد.
ازاین چرخدنده دردستگاه های بسیاری مثل پیچ گوشتی الکتریکی، آبپاش نوسانی، ساعت زنگی و… استفاده میشود امادر اتومبیل تعداد زیادی از آن ها را نخواهید یافت زیرا این چرخدنده ها هنگام کار میتوانند سر وصدای زیادی تولید کنند.

 

 

 

 

 

 

۲ – چرخدنده مارپیچ (Helical Gear )
✔️ می توان از این نوع چرخدنده ها در زوایای مختلف استفاده نمود.
✔️از این نوع چرخدنده ها در جا هایی که بار زیادی به چرخدنده وارد میشود، استفاده می گردد.
✔️به خاطر پیچیدگی شکل چرخدنده نسبتا گران است.
✔️این چرخ دنده دارای بازده تقریبی ۸۰%میباشند.

 

 

 

 

 

 

۳-چرخدنده مخروطی (Bevel Gear )
✔️ چرخدنده های مخروطی برای تغییر جهت مناسب می باشند.
✔️باتوجه به اینکه بازده این چرخدنده ها تقریبا ۸۰%است کمتر از آن ها استفاده میشود.

 

 

 

 

 

 

 

 

۴ – چرخدنده حلزونی(Worm Gear)
✔️ این چرخدنده ها دارای نسبت تبدیل بسیار بالا می باشند.
✔️ ازجمله مزیت آن ها یکسو کردن جهت انتقال نیرو است.
⬅️برای مثال می توان ازاین چرخدنده ها در بازوی ربات، برای بلندکردن ونگه داشتن جسم سنگین استفاده کرد.دراین صورت توانی برای نگه داشتن جسم سنگین تلف نخواهد شد.

 

 

 

 

 

 

 

۵ – چرخدنده شانه ای (Rack&pinion)
✔️این چرخدنده برای تبدیل کردن حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده میشود. ازاین نوع چرخدنده در فرمان اتومبیل استفاده میشود. فلکه فرمان، چرخدنده ای که بامیله دنده درگیر است رامیچرخاند، وقتی که چرخدنده می چرخد بسته به آنکه شما فرمان رابه کدام سمت می پیچانید میله دنده رابه چپ یا راست می لغزاند ازاین چرخدنده همچنین در بعضی ترازو ها برای گردش صفحه مرجی که وزن رانشان میدهد به کار میرود.

 

 

 

 

 

 

 

۶ – چرخدنده های خورشیدی یا سیاره ای (Planetary)
هر مجموعه چرخدنده خورشیدی دارای سه جزءاصلی میباشد؛ ۱ – دنده خورشیدی ۲ – دنده سیاره ای وحامل سیاره ای – دنده بزرگ حلقه ای (رینگی)
هر کدام از این سه جزء میتوانند ورودی یا خروجی باشند یا میتوانند ثابت نگه داشته شوند.
✔️ چرخدنده های خورشیدی دارای بالاترین نسبت تبدیل هستند.
✔️بازده این چرخدنده ها تقریبا ۸۰ % است.

 

 

 

 

 

 

 

 

روش های ساخت چرخدنده

روش های ساخت چرخدنده به دو دسته کلی تقسیم میشوند:

  1. روش های براده برداری که شامل فرزکاری، شکل دهی و هابینگ هستند.
  2. روش های فرم دهی که شامل متالورژی پودر، ریخته گری، اکستروژن، نورد سر وتزریق پلاستیک میباشند.

دراین جا به توضیح مختصری از روش های براده برداری می پردازیم.
۱ – روش فرز کاری
در روش فرزکاری (Milling Method)به کمک دستگاه فرز وابزارهای براده برداری مخصوص، فضای بین دو دنده براده برداری میشود.
۲ – روش شکل دهی
در روش شکل دهی (Shaping Method)یا کله زنی چرخدنده.،ازیک چرخدنده برشی پینیون استفاده میشود. بادرگیری چرخدنده پینیون باچرخدنده خام، فضای بین دنده هابراده برداری میشود.
۳- روش هاب زنی
در روش هاب زنی (Hobbing Method) از یک چرخدنده برشی برای براده برداری بین دنده های چرخدنده خام استفاده میشود.

کوثر الیاسی

درباره کوثر الیاسی

دانشجوی مهندسی مکانیک 🔧🚘Ⓜ

5 دیدگاه در “همه چیز در مورد چرخ دنده ها

پاسخ دهید