چرخدنده
چرخدنده وسیله‌ای است برای انتقال توان دَوَرانی از یک محور به محور دیگر که طی آن، مقدار گشتاور یا سرعت دَوَرانی یا جهت چرخش یا راستای محوری می‌تواند تغییر کند. تسمه و زنجیر نیز همین کار را می‌کنند، اما با کیفیتی متفاوت.
تاریخچه چرخ دنده ها
استفاده کردن از چرخ دنده ها به سالیان قبل برمی گردد ، اگرچه چرخ دنده های اصلی آن طور که امروزه نبوده و دارای معایب زیادی بود. آنها از چوب و میله های چوبی ساخته شده بودند که با چربی های حیوانات روغن کاری می شدند. و کاربردهای آن در پمپ ها و بلند کردن اجسام سنگین مانند مصالح ساختمانی و .. همچنین دستگاه هایی در یونان باستان کشف شده است که برای محاسبه حرکت ستاره ها و سیارات استفاده می شده است.
در قرن هجدهم ، پس از انقلاب صنعتی در انگلیس ، چرخ دنده های فلزی شروع به استفاده از ماشین آلات نساجی کردند.
اگرچه ساخت این چرخ دنده ها امروزه تحول یافته است و این قسمت ها بسیار پیشرفته هستند ، اما مطمئناً در آینده از پیشرفت های پیشرفته تر و پیشرفته تری برخوردار خواهند بود.
ساختار
داخلی‌ترین قسمت چرخدندهها توپی است که به محور محرک متصل است. در بیرون این قسمت جان چرخدنده قرار گرفته‌است. بیرونی‌ترین قسمت در جهت شعاعی، محیط چرخدنده است که دندانه‌های چرخدنده در این قسمت قرار می‌گیرند. این بخش از چرخدنده منبع اصلی ایجاد صدا است.
مهم‌ترین ا صطلاحاتی که در طراحی چرخدنده فلزی و یا حتی چوبی و...بکار می‌روند عبارت‌اند از:
مدول: نسبت قطر دایره گام به تعداد دندانه‌ها. دیمانسیون آن طول است و میلی‌متر واحد کمیت آن معمولاً است. مطابق اصول:دو چرخدنده در گیر باید «هم مدول» باشند تا جفت شوند.
دایره گام: دایره‌ای فرضی که تمامی‌محاسبات بر اساس آن انجام می‌گیرد. دایره گام دو چرخدنده درگیر برهم مماس هستند.
گام محیطی: طول کمانی از دایره گام که بین دو نقطه متناظر از دو دندانه مجاور قرار گرفته‌است.
ارتفاع سردنده: فاصله بین بالای دندانه تا دایره گام.
ارتفاع ته‌دنده: فاصله بین ته دندانه تا دایره گام.
لقی محیطی: مقداری که فضای خالی بین دو دندانه یک چرخدنده از ضخامت دندانه‌های چرخدنده درگیر با آن در امتداد دایره گام بیشتر است.
چرخدندهها بر اساس وضعیت قرارگیری محورهای دو چرخدنده درگیر نسبت به هم به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
- چرخ‌دنده‌های با محورهای موازی
- چرخ‌دنده‌های با محورهای غیرموازی
انواع چرخدنده
چرخ‌دندهٔ ساده
ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده‌است. هر چرخ دنده شامل دیسکی است که دندانه‌های آن به صورت شعاعی قرار گرفته‌اند و محور هر دو دنده می‌بایست موازی هم باشد.
این نوع از چرخ دنده ها از متداول ترین نوع چرخ دنده ها هستند که استفاده بسیار زیادی در ساخت گیربکس ها دارند. چرخ دنده های ساده به دلیل سادگی فرایند تولید، نسبت به سایر چرخ دنده ها قیمت پایین تری دارند. این چرخ دنده ها برای انتقال قدرت و تبدیل گشتاور مناسب می باشند و در انواع صنایع سبک و سنگین کاربرد دارند.
چرخ‌دندهٔ مارپیچ
دندانه‌های این چرخدنده برخلاف چرخدنده ساده موازی با محور چرخدنده نیستند، بلکه هر دندانه به شکل مقطعی از مارپیچ است. این قابلیت باعث می‌شود دندانه‌ها به آرامی با هم درگیر شوند، در حالی که دندانه‌های چرخدنده ساده به یکباره با هم درگیر شده و از هم جدا می‌شوند. این مسئله باعث می‌شود که چرخدندهها مارپیچ نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده آرام‌تر و با صدای کمتر کار کنند. محور این چرخدندهها می‌تواند به صورت موازی یا متقاطع قرار گیرد. در مقایسه با چرخ‌دنده‌های ساده، چرخ‌دنده‌های مارپیچ بیشتر دارای کاربرد در سرعت‌های بالا و توان‌های بالا است. همچنین به دلیل آنکه این چرخدندهها با سر و صدا و ارتعاشات کمتری کار می‌کنند، در مواردی که کنترل سر و صدای بالا حائز اهمیت است از این‌گونه چرخدنده استفاده می‌گردد.
چرخ‌دندهٔ مخروطی
این نوع چرخ دنده عمدتاً جهت انتقال محور دوران از حالت محور عمودی به محور افقی ویا بالعکس استفاده می‌شود؛ و در صنایع خودروسازی از کاربرد فراوانی برخوردار است. دیفرانسیل اتومبیل‌ها و محورهای محرکه همگی از این نوع می‌باشد.
چرخ‌دندهٔ حلزونی
چرخ دنده‌های حلزونی، یکی از انواع چرخ دنده‌ها با قابلیت‌های نیمه منحصر به فرد می‌باشد که انتقال قدرت را از دو محور که با هم زاویهٔ ۹۰ درجه دارند را میسر می‌سازد. از ویژگی‌های این نوع چرخ دنده‌ها می‌توان به یکسو بودن انتقال (از پیچ به چرخ) اشاره کردکه از جمله موارد استفادهٔ این چرخدندهها در مکانیزم‌های بالا بر وخود قفل شونده (مانند جرثقیل‌ها) می‌باشد. دیگر ویژگی این چرخ دنده‌ها کاهش چشمگیر نسبت دور می‌باشد که نسبت کاهش ۳۰۰:۱وحتی بالاتر را میسر می‌سازد.
چرخ‌دندهٔ شانه‌ای
ایجاد دنده‌های مدولار روی یک محور افقی این چرخدنده را به وجود می‌آورد و جهت انتقال محور حرکت از حالت کشویی به حالت دورانی ویا بالعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع قسمتی از چرخ دنده‌ای با قطر بی‌نهایت هستند.
جستارهای وابسته
منابع
- Norton, Robert L. (2004), Design of Machinery (3rd ed.), McGraw-Hill Professional, ISBN 978-0-07-121496-4.
| سامانه‌ها | | |
|---|---|---|
| اشکال | ||
| پروفیل دندانه‌ها | ||
| سازوکارها | جعبه‌دنده • دیفرانسیل • کوپلینگ دنده‌ای • مجموعه چرخدنده • دنده‌بندی دوچرخه • جعبه‌دنده متغیر پیوسته • بازه | |
| نمونه‌ها | ||
| جستارهای وابسته | پیچ جلوبر بلبرینگی • پیچ جلوبر • جک پیچی • محرک تسمه‌گرد • محرک زنجیرگرد • چرخ‌دنده‌سازی • چرخ‌دنده‌کِش • چرخ ژنو • چرخ‌دنده‌سنج | |