پاورپوینت کلیاتی پیرامون چرخ دنده ها

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

بنام خدا

طراحی اجزاء 2

فصل سیزدهم: کلیاتی پیرامون چرخ دنده ها

اسلاید 2 :

انواع چرخ دنده
چرخ دنده ساده (Spur Gear):
دارای دندانه های موازی با محور چرخش بوده و برای انتقال حرکت بین دو شفت موازی بکار می روند.

چرخ دنده مارپیچ (Helical Gear):
دارای دندانه های کج نسبت به محور چرخش می باشد. تفاوت آنها با چرخ دنده های ساده اینست که به علت درگیری تدریجی دندانه ها سر و صدای کمتری داشته و همچنین موجب نیروهای محوری و گشتاورهای خمشی در شفت می شوند.

اسلاید 3 :

انواع چرخ دنده
چرخ دنده مخروطی (Bevel Gear):
دارای دندانه هایی است که بر روی یک سطح مخروطی تراشیده شده اند و اغلب اوقات برای انتقال حرکت بین محورهای متقاطع بکار می روند.
چرخ دنده حلزونی (Worm Gear):
شبیه پیچ می باشند و در مواردی بکار می روند که نسبت سرعتهای دو شفت زیاد باشد مثال 3 یا بیشتر.

اسلاید 4 :

انواع چرخ دنده
چرخ دنده های هیپوئید (Hypoid Gears):
مشابه چرخدنده های مخروطی مارپیچ بوده با این تفاوت که محور ها متنافر می باشند. کاربرد عمده آنها در دیفرانسیل محور عقب خودروها می باشد استفاده از این نوع چرخدنده در خودرو سبب می شود که محور محرک پینیون در سطح پایین تری قرار گیرد در نتیجه فضای قسمت مسافر کمتر اشغال شود.
چرخ دنده شانه ای (Rack & Pinion):
به کمک چرخ و شانه می توان حرکت دورانی را به حرکت خطی و بالعکس تبدیل نمود. جهت حرکت در چرخ و شانه موافق یکدیگر است.

اسلاید 5 :

اصطلاحات فنی مربوط به چرخ دنده ها
دایره گام (Pitch Circle): در چرخدنده ها انتقال حرکت و نیرو روی دایره ای به نام دایره گام انجام گرفته و سرعت محیطی دو چرخدنده نیز روی این دایره سنجیده می شود. همه محاسبات چرخدنده ها نیز بر اساس آن انجام می شود.
قطر گام (Pitch Diameter): قطر دایره گام
گام دایره ای (Circular Pitch): فاصله بین یک نقطه بر روی یک دندانه تا نقطه متناظر آن بر روی دندانه مجاور که بر روی دایره گام اندازه گیری می شود.
مدول m: نسبت قطر گام به تعداد دندانه ها (سیستمSI )
گام قطری P (Diametral Pitch): نسبت تعداد دندانه ها به قطر گام (بر عکس مدول) (سیستم اینچی)
ارتفاع تاج دندانه a (Addendum): فاصله شعاعی بین تاج دندانه و دایره گام
ارتفاع ریشه دندانه b (Dedendum): فاصله شعاعی بین ریشه دندانه و دایره گام
ارتفاع کل دندانه (ht): مجموع ارتفاع تاج و ریشه دندانه
دایره فاصله آزاد (Clearance Circle): دایره مماس بر دایره تاج دندانه چرخ دنده درگیر
فاصله آزاد c: فاصله بین دایره ریشه دندانه با دایره تاج دندانه چرخ دنده درگیر
لقی (Backlash): اختلاف ضخامت دندانه یک چرخ دنده و فاصله بین دو دندانه متوالی چرخ دنده درگیر با آن که روی دایره گام اندازه گیری می شود.

اسلاید 8 :

پروفیلهای مزدوج
هنگامی که پروفیلهای دندانه ها به گونه ای شکل داده شوند که در حین درگیری نسبت سرعت زاویه ای ثابتی را ایجاد کنند، سطوح آنها را مزدوج می نامند. پروفیلهای زیادی هستند که مزدوج هستند. دو نمونه از آنها اینولوت و سیکلوئید هستند. همچنین شکل بادامکها نیز به همین صورت است.

اسلاید 9 :

منحنی های چرخ دنده ها
منحنی چرخ دنده ها معمولا به یکی از دو صورت زیر است:
1- سیکلوئید Cycloid)):
یک منحنی است که توسط به حرکت در آمدن یک نقطه روی محیط دایره ساخته میشود. بدین معنا که یک نقطه روی دایره قرار دارد و دایره وقتی که می چرخد نقطه هم با آن می چرخد اگر حرکت نقطه روی دایره را دنبال کرده و سپس ترسیم کنیم یک منحنی به وجود میآید که به آن سیکلوئید گویند.
سطوح تماس بیشتر بوده و در نتیجه قدرت بارپذیری بیشتری دارند. ولی به فاصله محوری حساس هستند.
بیشتر برای ساخت چرخدندههای ظریف مانند چرخدندههای ساعت و ابزارهای اندازه گیری استفاده می شود.

اسلاید 10 :

2- منحنی پوش یا اینولوت (Involute):
منحنی اینولوت مسیر پیموده شده به وسیله انتهای ریسمانی است که از یک استوانه باز می شود به عبارت دیگر مکان هندسی نقطه ای واقع به یک خط مستقیم، هنگامی که آن خط حول دایره ای می غلتد یک منحنی اینولوت است. دایره یا استوانه ای که این منحنی از آن حاصل می شود دایره مبنا (دایره اصلی) نامیده می شود. این پروفیل دارای خاصیت بسیار مهم ثابت نگه داشتن نسبت سرعت بین دو چرخدنده است. در ماشین سازی بیشتر از این منحنی استفاده می شود.
به فاصله محوری حساس نبوده ولی چون سطح تماس دندانه ها بصورت یک خط است، قدرت بارپذیری کمتری دارند.

اسلاید 11 :

مهمترین ایراد چرخدنده های سیکلوئیدی آن است که برای انتقال حرکت با نسبت سرعت زاویه ای ثابت توسط یک جفت چرخدنده سیکلوئیدی، تنها یک فاصله مرکزی (فاصله بین مراکز) دقیق تئوری وجود دارد. به عبارت دیگر چرخدنده های سیکلوئیدی به تغییرات فاصله محوری حساس هستند.
در حالیکه چرخدنده های اینولوتی به تغییرات فاصله محوری حساس نیستند و در هنگام نصب محورهای دو چرخدنده اینولوتی نیازی به تلرانس گذاری فاصله بین مراکز نیست و این مزیت بزرگی برای چرخدنده های اینولوتی برای استفاده در صنعت است.

اسلاید 12 :

r1 و r2 شعاع گام دو چرخ دنده درگیر
نقطه گام P: نقطه ای که دو دایره گام بر هم مماس هستند.
خط فشار (خط مولد یا خط اثر): خط با زاویه Φ نسبت به مماس مشترک دو دایره گام که نشانگر راستای برآیند نیروهای بین دو چرخ دنده می باشد و مماس بر دایره مبنا می باشد.
Φ را زاویه فشار گویند که دارای مقادیر بین 20 تا 25 درجه است.

اسلاید 14 :

در چرخ دنده شانه ای گام مبنا فاصله ثابت pb است که بر روی عمود مشترک اندازه گیری می شود. رابطه گام مبنا با گام دایره ای pc بصورت رابطه روبرو است.

اسلاید 15 :

مثال

اسلاید 17 :

نسبت تماس یا درگیری
تماس دندانه ها در نقطه برخورد دایره تاج دندانه یکی از چرخ دنده ها با خط فشار آغاز می شود و در نقطه برخورد دایره تاج دندانه چرخ دنده دیگر با خط فشار پایان می پذیرد. در شکل زیر تماس اولیه در نقطه a و تماس پایانی در نقطه b رخ می دهد.
مجموع دو کمان همرسی و جدایش را کمان عمل (qt) گویند. اگر کمان عمل از گام دایره ای بزرگتر باشد. برای مثال qt=1.2p باشد. آنگاه هنگام درگیری یک جفت دندانه در نقطه a، یک جفت دندانه دیگر هنوز درگیر بوده و به نقطه b نرسیده اند. به این ترتیب برای یک زمان کوتاه دو جفت دندانه درگیر هستند. یکی در نقطه A و دیگری نزدیکی نقطه B.
بنابراین نسبت درگیری بصورت روبه رو تعریف می شود:
که بصورت دیگر هم می توان نوشت:
در حقیقت نسبت تماس یا درگیری، عددی است که میانگین تعداد جفت دندانه در حال تماس را نشان می دهد. نسبت درگیری نبایستی کمتر از 1.2 باشد، چرا که بی دقتی در نصب می تواند آن را بیش از این مقدار کاهش دهد و موجب افزایش ضربه بین دندانه ها و سر و صدا شود.
هر چه نسبت تماس بالاتر باشد، انتقال حرکت نرمتر و آرامتر صورت می گیرد.

اسلاید 18 :

تداخل (Interference)
در تداخل دندانه های چرخ دنده ها سر دنده چرخدنده ها در فضای بین دندانه ها گیر کرده و تمایل به گود کردن این قسمت دارد. این کار در تولید چرخدنده ها موجب پدیده ای به نام زیر برش (Undercutting) می شود، که در طی آن ضخامت دندانه در قسمت پایین دندانه تراشیده شده ولی از استحکام آن کاسته می شود.
کمترین تعداد دندانه هایی که می توانند بر روی یک پینیون و چرخ دنده ساده بدون تداخل وجود داشته باشند برای چرخ دنده های ساده از رابطه زیر بدست می آید:

k برای دندانه های بلند برابر با 1 و برای دندانه های کوتاه برابر با 0/8 می باشد.

اسلاید 19 :

روشهای ساخت چرخ دنده ها
1- روش هابینگ :(Hobbing)
در روش هابینگ از ابزاری دوار، مارپیچ و  شیاردار، به نام هاب استفاده می شود. مانند شکل، با حرکت محوری ابزار هاب قطعه کار حول محور خود دوران می کند. روش هاب تنها برای تولید چرخدنده های دنده خارج کاربرد دارد.

اسلاید 20 :

2- روش کله زنی یا صفحه تراشی :(shaping)
در  روش کله زنی با حرکت رفت و برگشتی ابزار قطعه کار شروع به دوران حول محور خود می نماید. ابزار کله زنی ممکن است اشکال مختلفی نظیر یک چرخدنده، دنده شانه و یا یک ابزار تک نقطه ای باشد.