پایان نامه انواع چرخدنده

پیشگفتار:

بر صاحبان خرد و دانش و بینش پوشیده نیست، که یکی از شاخصهای ارزنده موفقیت ملل بر دیگران میزان اطلاعات و مسئولیت های فردی است که بایستی در قبال کار و تخصص خود داشته باشند.

بدیهی است که استادان و مهندسان و معلمان چون مشعلدارانی بزرگ، روشنی بخش راههای تیره و تار زندگی ابناء بشر می باشند زیرا که توانسته اند زندگی عادی اولیه جامعه را بصورت نوین امروزی تبدیل نمایند . همانطوری که ملاحظه می شود اغلب کشورها از جمله کشورهای اروپای غربی و شرقی که دارای صنایع سنگین بوده وپیوسته در پناه کوشش و زحمات طاقت فرسای مهندسین کار آزموده و دانشمندان لایق خود توا نسته اند کشورشان را به اوج عظمت برسانند و از دسترنج و تکنیک های برتر خود سایر کشورها را رهنمون باشند و ماشین آلات صنعتی و الکترونیکی خود را در اغلب کشورهای جهان گسترده نمایند در این صورت دنیایی که با این سرعت بطرف دانش و بینش و صنعت پیش میرود بر ما است که بکوشیم تا لااقل قطره ای ازدریا باشیم .البته ناگفته نماند که کشور عزیز ما با داشتن مهندسین متخصص وجوانهای متفکر استعداد صنعتی شدن را خواهد داشت در این صورت بر این افراد است که در کمک به صنعت و خود یاری کوشا باشند.

اما در این میان مهندسین یا متخصصین در هر رشته ای را خود مأخذ و منبعی باید تا در تحت آن بتوانند بوظایف کار خود و پیشرفت و تکنیکهای نوین آگاهی پیدا کنند و برای دسترسی به این اهداف ، کتاب یکی از منابع مهم بوده که می توان توسط آن خود و دیگران را در جهت علم و صنعت هدایت نمود . از آنجایی که در امور فنی وتکنیک امروزه کتابی در این مورد در دسترسی دانشجویان و دانش پژوهان دررشته های صنایع و مکانیک و ذوب فلزات نمیباشد لذا تصمیم بر آن گرفتم تا شاید این مجموعه کوچک ناچیز کمکی به دانش دیگران و راهنمایی برای کارخانجات ماشین سازی بوده و در پیشرفت صنعت شریک باشم.

مقدمه :

پینیون و کرانویل :

عمل این قسمت در واقع فراهم ساختن یک نسبت دائمی کاهش سرعت است و همچنین چرخش 90 درجه ای مسیر گشتاور انتقالی. نسبت کاهش سرعت در این قسمت در حدود 4:1 برای خودروهای معمولی تا 10:1 برای خودروهای سنگین متغیر است. این عمل در یک یا دو مرحله انجام می شود. برای کاهش کمتر از حدود 7:1 این عمل یک مرحله ای و برای کاهش بیشتر این کار در دو مرحله صورت می گیرد. کاهش دور توسط یکدست چرخدنده صورت می گیرد که گشتاور دریافتی از محور خروجی جعبه دنده را به دیفرانسیل انتقال می دهند. این چرخدنده ها از دو چرخدنده که یکی کوچکتر بنام پینیون ( pinion ) و دیگری بزرگتر بنام کرانویل ( crown wheel ) تشکیل می شود. البته گاهی اوقات و در برخی موارد از جمله در خودروهای سنگین بجای پینیون و کرانویل از حلزون ( worm ) و چرخ حلزون ( worm wheel ) استفاده می شود که بعلت اصطکاک بیشتر راندمان مکانیکی کمتری نسبت به چرخ دنده ها دارند، اما نیروی فشارنده آنها بیشتر است و استفاده از آنها در جاهاییکه کاهش سرعت بیشتری مورد نیاز می باشد، مناسبتر است. (شکل1-1)

در زیر به سه نمونه از دنده هایی که بعنوان پینیون-کرانویل در خودروها مورد استفاده قرار می گیرند اشاره شده است :

1)  straight bevel gears

در این حالت پینیون و کرانویل، چرخدنده های ساده هستند. این پینیون و کرانویل در واقع ساده ترین و ارزانترین نوع آنهاست. مشکل اصلی آنها این است که در این حالت دنده ها به طور پیوسته با هم درگیر نیستند و حالت درگیری وخلاصی پشت سرهم دارند و باعث ایجاد ضربه و ایجاد صدا می شوند.

2) spiral bevel gears

این نمونه نیز همانند حالت قبلی است با این تفاوت که از چرخدنده های مارپیچی بجای چرخدنده های ساده استفاده شده است که باعث کارکرد نرمتر سیستم در این حالت می شود، ضمن اینکه بعلت تماس پیوسه دنده ها با هم از میزان سروصدا در این حالت کاسته می شود.

3) hypoid gears

 این چرخدنده ها نیز دنده های مارپیچی دارند و تنها تفاوت آن با حالت قبل در این است که در اینجا پینیون زیر خط مرکزی کرانویل قرار می گیرد؛ در نتیجه میل گاردان پایین تر می آید و می توان کف اتاق و مجرای عبور میل گاردان را پایین تر در نظر گرفت. همچنین از دیگر مزایای این حالت، این است که تعداد دنده های درگیر برای حمل بار در این سیستم بیشتر است

این مجموعه با نام طراحی چرخ دنده های پینیون کرانویل شامل کلیاتی درباره انواع چرخ دنده و طراحی کامل چرخدندههای پینیون کرانویل و ماشین های مورد استفاده برای تراش این نوع چرخ دنده ها می باشد. البته در بخش آخر نمودارها و شکل هایی که می توانست برای استفاده کننده مفید باشد گنجانده شده است .

انواع چرخدنده:

1- چرخدنده های شانه ای

این نوع چرخدنده ها معمولا برای دستگا ههایی ساخته می شوند که بخواهند

حرکت دورانی را به حرکت مستقیم تبدیل نمایند.

2-چرخدنده های ساده

از این چرخدنده ها برای انتقال حرکت در محور های موازی استفاده می گردد

دنده های این نوع چرخدنده ها موازی محور چرخدنده بوده و بر روی محیط

استوانه ای ایجاد می گردد.

هنگام کار در چرخدنده های ساده روی محورهای موازی جهت حرکت یکی از

چرخدندهها خلاف جهت حرکت چرخدنده دیگری می باشد.

3- چرخدنده های ساده داخلی

این نوع چرخدنده ها را در مواردی که دو محور نسبت به هم نزدیک بوده و امکان

استفاده از دنده های ساده خارجی دیگر نباشد از چرخد نده های ساده داخلی استفاده می شود. بدیهی است همان طور که می توان روی محیط استوانه ای دندانه ایجاد نمود در داخل استوانه های داخلی نیز دندانه یا شیار ایجاد کرد این نوع چرخدنده ها دارای استقامت و دوام بیشتری می باشند.

4- چرخدنده های مارپیچی

این نوع چرخدنده ها برای انتقال نیرو در محورهای موازی و محورهایی که دارای

زاویه بوده و نسبت به هم متنافر می باشند بکار می روند

5- چرخدنده های مخروطی

از این نوع چرخدنده برای انتقال نیرو در محورهای عمود بر هم و یا محورهایی

که با هم متقاطع بوده و زوایای آنها کمتر یا بیشتر از 90 درجه است استفاده می گرددا دنده های این نوع چرخدنده ها روی محیط یک مخروط ناقص به صورت ساده و یا به صورت مارپیچ ایجاد می شود.

6-  چرخدنده های حلزونی

این نوع چرخدنده ها را جهت تقلیل سرعت روی دو محور عمود بر هم بکار میبرند

این چرخدنده ها از نظر ساختمان شبیه چرخدنده های مارپیچ است با این تفاوت که این چرخدنده ها با پیچ حلزون درگیر می شوند باین جهت در سطح خارجی آن فرم قوس مانندی ایجاد می شود که بستگی به نوع پیچ دارد.

7-  چرخدنده های جناقی

دنده های این نوع چرخدنده ها را طوری روی محیط استوانه ایجاد می کنند که

دنده ها نسبت به هم دارای زاویه بوده و معمولاً این زاویه از 90 درجه کمتر

می باشد. در صفحات بعد انواع چرخدنده ها نشان داده شده است.

مکانیزم چرخدنده های مخروطی:

این مکانیزم که محور آنها متقاطع می باشند حرکت و نیرو را با نسبت حرکت ثابت می توانند انتقال دهند . در حقیقت دو مخروط بر روی هم می غلتند . رئونس مخروط ، نقطه تقاطع محورها را میدهد.

 فقط در عمل بیشتر از δ = 90˚ استفاده می شود دندانه ها با توجه به پهنای یال مخروط بصورت ساده(d) و مارپیچ((e و مارپیچ منحنی  (f)ساخته میشوند . از طرفی مخروط با زاویه˚ δ 02 = 90و دندانه ساده بنام  مکانیزم پلان  (g) ساخته می شوند و همینطور مارپیچ منحنی (h)نیز وجود دارد. 

) اگر نصب زاویه مخروط بر هر یک از چرنده را بترتیب δ 02,δ 01 نشان دهیم  .و زاویۀ محوری دو مخروط نیز δ باشد همیشه  δ = δ 01 +δ 02 است.

(b ابعاد چرخنده های مخروط با توجه به وضعیت هندسی مخروط دائماً در تغییر است. در نتیجه ابعاد دندانه و چرخنده بصورت استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین مدول m مربوط به دایره گام می باشد. یعنیd01 = mz1    , d02 = mt2 است.

ارتفاع دندانهh   و ارتفاع سردنده hb و ارتفاع پای دنده  ht هستند.

در چرخدنده های مخروطی علاوه بر دوایر گام که در محاسبات مورد نظر قرارمیگیرد دوایر گام متوسط وابسته به پهنای متوسط  موجود است که از اهمیت بالایی برخوردار است

) در چرخدنده های مخروطی یکی از خواص مهم طول یال مخروط می باشد که با Ra نشان می دهند و از رابطه زیر بدست می آید.

 (d روابط مربوط به نسبت حرکت بشرح زیر است

در چرخ دنده های مخروطی دو زاویه xt(زاویه ﭘای دنده ) و xb (زاویه سر دنده ) از نظر تولید اهمیت خاصی دارد این زوایا  به   htارتفاع ﭘای دنده و hb=m ارتفاع سردنده وابسته هستند در شکل 3-1 مشاهده میگردد.

بنابراین در چرخدنده های مخروطی شعاع سرمخروط و پای مخروط از روابط زیربدست می آیند.

زاویه  xt برای باز کردن دندانه، مورد نیاز دستگاه مربوط می باشد

 (f وضعیت کار مکانیزم چرخدنده مخروطی بر روی کره ای بررسی می شود که مرکز آن o محل تلاقی محورهای مکانیزم و شعاع آن برابر با یال مخروط یعنی  Ra می باشد. درشکل  3-2 مشاهده می کنیم   - δ 01 =δ 02(a) در شکلb  δ 01 <δ 02 و در شکل (c)   δ 02 = 90˚ دیده می شود. چرخدنده مخروطی با δ 02 = 90˚  را چرخدنده پلان می گویند

در عمل چرخدنده پلان بعنوان یک مکانیزم مورد استفاده قرار میگیرد .

تعداد دندانه و قطر خارجی آن از رابطه زیر بدست می آید .

یکی دیگر از خاصیت مهم چرخدنده ها پلان که در استاندارد DIN 3971 تعریف شده است.

وظیفه چرخدنده های شانه ای در چرخدنده های ساده را در چرخدنده های مخروطی انجام می دهد. همچنین وقتی که پروفیل دندانه ها اولونت باشد پروفیل دندانه های چرخدنده پلان بصورت طبقه طبقه است شکل (a-c 3 -3) ولی چرخدنده های پلان که پرو فیل دنده های آنها بصورت (اوکتوئیدی می باشند شکل دندانه ها  بصورت ذوزنقه می باشد ( شکل d 3-3) یعنی شبیه پروفیل دندانه های شانه ای میباشد .

در شکل b3-3 روش کار چرخدنده های اوکتوئید را می بینند. پروفیل دندانه اینگونه چرخدنده های پلان، در چرخدنده های مخروطی بعنوان پروفیل رفرانس انتخاب می شوند.

و تعداد دندانه های با استفاده از روابط do = mδ , deo = mze. بصورت زیر است .

بنابراین چرخدنده های مخروطی مطابق شکل b3- 3 تبدیل به چرخدنده های ساده می شود دراصل معادل یعنی در روابط چرخدنده های ساده بجای ze , z قرار داده  و روابط چرخدنده مخروطی را بدست می آید . در چرخنده های ساده معادل اگر ze = ∞ شود .

این چرخدنده به چرخدنده شانه ای تبدیل می شود. Din  867 پروفیل رفرانس چرخدنده های مخروطی نیز در نظر گرفته می شوند . و ارتفاع سردنده مخروطی  hb و ارتفاع پای دنده  ht

با توجه به پروفیل های رفرانس محاسبه می گردد.

(شکل ها و فرمول ها در فایل اصلی قابل مشاهده است)