همه ماشین آلات صنعتی از اتصال و مونتاژ قطعات مجزائی مانند پیچ و مهره ها، چرخدنده ها، پینها، خارها،محورها،کلاچها، یاتاقانها و ... تشکیل شده اند که به آنها اجزای ماشین گفته میشود؛ در این بین چرخدنده ها از مهمترین این اجزا بشمار میآیند، زیرا کمتر مکانیزم و ماشین و دستگاه صنعتی را میتوان یافت که بگونه ای از انواع چرخدنده ها در آن استفاده بعمل نیامده باشد.
اهمیت چرخدنده ها از اینجا مشهود میگردد که اصولا چرخدنده را نشانه و سمبل صنعت میدانند و در آرمهای اکثر شرکتها و مراکز فنی و صنعتی شکل آنرا بنحوی منعکس میکنند.
در این گردآوری، قصد داریم از بین اجزای ماشین، بررسی منحصربفردی را درباره چرخدنده ها داشته باشیم که برای ساخت و تولید آنها از دیرباز تاکنون روشهای جالب و متنوعی بکارگرفته شده است و با ماشینهای ابزار سنتی کلاسیک هم قابل تولید میباشند.
آنچه در این بخش ارائه خواهد شد، به غیر از قسمتهائی از مبحث تراش چرخدنده ها، فاقد جنبه ابتکاری بوده و دربردارنده ی مطالبی است که تقریبا همه اهل فن میدانند و یا اینکه در کتب مربوط، قابل یافت میباشند، اما حسنی که وجود دارد یکجائی و دسته بندی منحصربفرد آنهاست؛ مطالب بدون هیچ تغییر خاصی عمدتا از این منابع کپی شده اند؛
1.طراحی اجزای ماشین/ژوزف اداوارد شیگلی/ترجمه ایرج شادروان
2.مواد و فرآیندهای تولید/ارنست پل دگارمو/ترجمه علی حائریان، مهدی نوقابی و فرشید فرشچی
3.سیستمهای اندازه گیری دقیق/محمدجواد حریرپوش و محمدتقی محمودزاده
4.درس و حساب فنی ماشین ابزار/بهروز نصیری زنوزی، محمد خادم اقدم و محسن اکبری
5.درس فنی ماشین ابزار/ابراهیم محمودی آستارائی و محمدحسین احمدزاده
امیدوارم که ثمره تلاش گردآورنده، مورد پذیرش و بهره مخاطبان گرامی واقع شود.
اگر از مطالب، بهره مند شدید و برای شما فایده ای داشت، ضمن مطلع کردن نویسنده از قسمت "نظربدهید"، وبلاگ hrkv.blogfa را به دوستان ماشین ابزاری خود نیز معرفی کنید!
پیشنهادها و انتقادات هر مخاطب میتواند، نویسنده را برای ارائه مطالب نوتر و بهتر انگیزه بخشد!
لازم به توضیح است، شکلها بصورت یکجا در بخش پایانی ارائه خواهند شد به این شرط که راهی برای جلوگیری از افت سرعت بازشدن صفحات پیداکنم!
آشنائی با چرخدنده ها
چرخدنده وسيله اي برای انتقال مكانيكي توان يا حركت بين محورهاي متوازي، متقاطع يا متنافر است. با اينكه معمولا چرخ دنده ها بدلیل اینکه در بیشتر موارد بمنظور رعایت ایمنی درون پوششهای فیزیکی قرار میگیرند، از نظر پنهان میباشند، مهمترين عنصر مكانيكي تمدن بشري بوده و حتي اهميتشان از چرخ هم بيشتر است، زيرا بيشتر چرخها بدون نيروی دريافتی از چرخ دنده ها قابل حركت نيستند.
اين قطعات بلحاظ تئوریک قابلیت کارکردن در سرعتهای نامحدود و در شرايط بسيار متنوع را دارا هستند.
اساساً چرخ دنده ها شكل تكامل يافته چرخهاي اصطكاكي هستند كه براي جلوگيري از لغزش و اطمينان از يكنواختي حركت نسبي، دندانه به آنها اضافه شده است. در زمانهاي پيشين براي ساختن چرخ دنده هاي چوبي ميله ها وقطعات چوبي را روي محيط چرخ نصب مي كردند اما دندانه هاي چرخهاي امروزي را با ماشينكاري محیط چرخ توليد مي كنند.
هر سال ميليونها چرخ دنده از قطرهای ميليمتری تا بيش از 10 متر قطر توليد مي شوند.
معمولا مشخصه هايي كه بايد در يك چرخ دنده خوب رعايت شوند، و غالبا هم مي شوند، بسيار دقيق و ماشينها و فرآيندهايي كه براي اين كار ساخته مي شوند از جمله ابتكاري ترين ماشينها هستند. برای درك بهتر نيازهاي عملي اينگونه ماشينها و فرآيندها ، دانش مبانی نظری چرخ دنده ها و كار آنها میتواند بسيار مفيد باشد.
بوسيله چرخ دنده ها بیشتر انتقال حركت دوراني و گشتاور گردشي بدون لغزش از محوري به محور ديگر(در فاصله محورهاي كم) امکانپذیر میشود؛ همچنين به كمك آنها مي توان نسبت انتقال و جهت گردش دلخواه را بدست آورد.
براي اين منظور از چرخدنده هاي مختلفي استفاده ميشود كه نمونه هائي از آنها را در شکل 1 مشاهده مي نمائيد.
انتقال نيرو و گشتاور در محورهاي موازي بكمك انواعی از چرخ دنده هاي پيشاني مانند چرخدنده های ساده(صاف)، در محورهاي متقاطع اکثرا توسط چرخ دنده هاي مخروطي ودرمحورهاي متعامد بیشتر توسط پيچ و چرخ حلزون و يا چرخ دنده هاي مورب و مارپيچ انجام مي گيرد؛ به كمك چرخ و شانه نيز مي توان حركت دوراني را به مستقيم و يا بالعكس تبديل نمود؛ اگر هم انتقال نیروی بالا در فاصله زیاد محورها مد نظر باشد، از چرخدنده های خورشیدی بهمراه زنجیر استفاده میگردد که مجموع آنها چرخ - زنجیر نامیده میشود.
بطورکلی چرخدنده ها به سه رده پیشانی، مخروطی و حلزونی قابل تقسیم بندی میباشند و البته با ترکیبهای گوناگون از سه رده یادشده هم میتوان رده های جدیدی را تصورنمود؛ بعنوان مثال از ترکیب حالات مورب و حلزونی و مخروطی رده زرول را خواهیم داشت.
در رده پیشانی زوج چرخدنده های ساده، مورب، مارپیچ، جناغی، خورشیدی و نیز ترکیب چرخ و میل دندانه(چرخ و شانه) قرارمیگیرند.
ضمن اینکه چرخ و شانه ها ممکن است از نوع ساده یا مورب یا مارپیچ و حتی حلزونی و یا بصورت ترکیبی خاص از اینها باشند.
بيشتر چرخ دنده ها از نوع خارجي هستند، يعني دندانه هايشان روی محيط خارجي چرخ ایجاد شده است؛ دندانه هاي چرخ دنده هاي داخلي در داخل يك حلقه دايره اي يكپارچه به سمت مركز قرار گرفته اند.
بايد توجه داشت كه سرعت نسبي بين چرخدنده ها یا چرخ و شانه یا چرخ و زنجیر یا پیچ و چرخ حلزون قابل تعیین است، مثلا سرعت نسبی بین دو چرخدنده بر حسب قطر چرخدنده ها در محل تماس معلوم مي شود. دايرة گام در شكلهاي 2 و 3 متناظر به قطر چرخدنده ها هستند، در نتيجه سرعت زاويه اي چرخ دنده بر اساس قطر دايره گام فرضي تعيين ميشود.
كلية محاسبات طراحي مربوط به كاركرد چرخدنده براساس پارامترهای مربوط به دایره ی گام مانند قطر دايره گام يا به بيان ساده تر قطر گام
(dp و گام قطری (دیامترال پیچ=
در سیستم اینچی و مدول در سیستم متریک انجام میشود.
براي اينكه دو چرخ دنده خوب عمل كنند، بايد دايره هاي گام آنها بر هم مماس باشند.
نقطة تقاطع دو دايرة گام و محل تقاطع آنها با خط مركزي متصل كننده به مركز چرخش آنها، نقطة گام نام دارد؛ عمود مشترك در نقطه تماس دندانه هاي درگير بايد از نقطه گام بگذرد. اين وضعيت در شكل3 نشان داده شده است.
لازمة مهم ديگر برای کارکرد نرمال زوج چرخدنده اين است كه حركت بين دندانه هاي درگير بجاي لغزشي، غلتشي باشد؛ به اين ترتيب اصطكاك و سايش به حداقل ميرسد و كارآيي و عمر آنها افزايش مي يابد.
در بيشتر چرخ دنده ها از نوعي دندانه استفاده مي شود كه بر اساس منحني اينولوت است؛ اين منحني مسير حركت يك نقطه واقع بر يك خط مستقيم است كه حول دايرة مبنا مي چرخد؛ روش ساده ايجاد منحني اينولوت از طريق باز كردن نخ از روي يك استوانه در شكل4 نمايش داده شده است؛
در اين شكل، يك رشته نخ محكم روي دايره مبنا پيچيده شده است؛ نقطه ازاين نخ، يك منحني اينولوت مي سازد.A
استفاده ازشكل اينولوت براي دندانة چرخ دنده ها چهار دليل دارد:
اول اينكه، چنين شكل دندانه اي حالت مطلوب حركت غلتشي را بوجود مي آورد.
دوم اينكه حتي اگرفاصلة بين دو مركز دندانه هاي اينولوت قدري بزرگتر يا كوچكتر از اندازه باشد، عمود مشترك نقطة تماس دندانه هاي درگير هميشه از نقطة گام مي گذرد؛ روشن است كه در چنين مواردي دايره هاي تئوري گام بزرگتر يا كوچكتر مي شوند.
نكته سوم اينكه خط عمل يا مسير تماس كه مكان هندسي نقاط تماس دندانه هاي درگير است، خط مستقيمي است كه از نقطة تماس ميگذرد و بر دايره هاي مبناي هر دو چرخ دنده مماس است.
دليل چهارم اين است كه يك دندانه به شكل اينولوت حقيقي را مي توان بوسيلة يك سطح دندانه دار با لبة برندة مستقيم ايجاد كرد، در نتيجه ميتوان با استفاده از يك ابزار تراش بسيار ساده دندانه هايي با مقطع بسيار دقيق به وجود آورد.
دو روش براي بيان اندازة اصلي دندانة چرخ دنده وجود دارد:
متن کامل در فایل زیر دریافت کنید .
اهمیت چرخدنده ها از اینجا مشهود میگردد که اصولا چرخدنده را نشانه و سمبل صنعت میدانند و در آرمهای اکثر شرکتها و مراکز فنی و صنعتی شکل آنرا بنحوی منعکس میکنند.
در این گردآوری، قصد داریم از بین اجزای ماشین، بررسی منحصربفردی را درباره چرخدنده ها داشته باشیم که برای ساخت و تولید آنها از دیرباز تاکنون روشهای جالب و متنوعی بکارگرفته شده است و با ماشینهای ابزار سنتی کلاسیک هم قابل تولید میباشند.
آنچه در این بخش ارائه خواهد شد، به غیر از قسمتهائی از مبحث تراش چرخدنده ها، فاقد جنبه ابتکاری بوده و دربردارنده ی مطالبی است که تقریبا همه اهل فن میدانند و یا اینکه در کتب مربوط، قابل یافت میباشند، اما حسنی که وجود دارد یکجائی و دسته بندی منحصربفرد آنهاست؛ مطالب بدون هیچ تغییر خاصی عمدتا از این منابع کپی شده اند؛
1.طراحی اجزای ماشین/ژوزف اداوارد شیگلی/ترجمه ایرج شادروان
2.مواد و فرآیندهای تولید/ارنست پل دگارمو/ترجمه علی حائریان، مهدی نوقابی و فرشید فرشچی
3.سیستمهای اندازه گیری دقیق/محمدجواد حریرپوش و محمدتقی محمودزاده
4.درس و حساب فنی ماشین ابزار/بهروز نصیری زنوزی، محمد خادم اقدم و محسن اکبری
5.درس فنی ماشین ابزار/ابراهیم محمودی آستارائی و محمدحسین احمدزاده
امیدوارم که ثمره تلاش گردآورنده، مورد پذیرش و بهره مخاطبان گرامی واقع شود.
اگر از مطالب، بهره مند شدید و برای شما فایده ای داشت، ضمن مطلع کردن نویسنده از قسمت "نظربدهید"، وبلاگ hrkv.blogfa را به دوستان ماشین ابزاری خود نیز معرفی کنید!
پیشنهادها و انتقادات هر مخاطب میتواند، نویسنده را برای ارائه مطالب نوتر و بهتر انگیزه بخشد!
لازم به توضیح است، شکلها بصورت یکجا در بخش پایانی ارائه خواهند شد به این شرط که راهی برای جلوگیری از افت سرعت بازشدن صفحات پیداکنم!
آشنائی با چرخدنده ها
چرخدنده وسيله اي برای انتقال مكانيكي توان يا حركت بين محورهاي متوازي، متقاطع يا متنافر است. با اينكه معمولا چرخ دنده ها بدلیل اینکه در بیشتر موارد بمنظور رعایت ایمنی درون پوششهای فیزیکی قرار میگیرند، از نظر پنهان میباشند، مهمترين عنصر مكانيكي تمدن بشري بوده و حتي اهميتشان از چرخ هم بيشتر است، زيرا بيشتر چرخها بدون نيروی دريافتی از چرخ دنده ها قابل حركت نيستند.
اين قطعات بلحاظ تئوریک قابلیت کارکردن در سرعتهای نامحدود و در شرايط بسيار متنوع را دارا هستند.
اساساً چرخ دنده ها شكل تكامل يافته چرخهاي اصطكاكي هستند كه براي جلوگيري از لغزش و اطمينان از يكنواختي حركت نسبي، دندانه به آنها اضافه شده است. در زمانهاي پيشين براي ساختن چرخ دنده هاي چوبي ميله ها وقطعات چوبي را روي محيط چرخ نصب مي كردند اما دندانه هاي چرخهاي امروزي را با ماشينكاري محیط چرخ توليد مي كنند.
هر سال ميليونها چرخ دنده از قطرهای ميليمتری تا بيش از 10 متر قطر توليد مي شوند.
معمولا مشخصه هايي كه بايد در يك چرخ دنده خوب رعايت شوند، و غالبا هم مي شوند، بسيار دقيق و ماشينها و فرآيندهايي كه براي اين كار ساخته مي شوند از جمله ابتكاري ترين ماشينها هستند. برای درك بهتر نيازهاي عملي اينگونه ماشينها و فرآيندها ، دانش مبانی نظری چرخ دنده ها و كار آنها میتواند بسيار مفيد باشد.
بوسيله چرخ دنده ها بیشتر انتقال حركت دوراني و گشتاور گردشي بدون لغزش از محوري به محور ديگر(در فاصله محورهاي كم) امکانپذیر میشود؛ همچنين به كمك آنها مي توان نسبت انتقال و جهت گردش دلخواه را بدست آورد.
براي اين منظور از چرخدنده هاي مختلفي استفاده ميشود كه نمونه هائي از آنها را در شکل 1 مشاهده مي نمائيد.
انتقال نيرو و گشتاور در محورهاي موازي بكمك انواعی از چرخ دنده هاي پيشاني مانند چرخدنده های ساده(صاف)، در محورهاي متقاطع اکثرا توسط چرخ دنده هاي مخروطي ودرمحورهاي متعامد بیشتر توسط پيچ و چرخ حلزون و يا چرخ دنده هاي مورب و مارپيچ انجام مي گيرد؛ به كمك چرخ و شانه نيز مي توان حركت دوراني را به مستقيم و يا بالعكس تبديل نمود؛ اگر هم انتقال نیروی بالا در فاصله زیاد محورها مد نظر باشد، از چرخدنده های خورشیدی بهمراه زنجیر استفاده میگردد که مجموع آنها چرخ - زنجیر نامیده میشود.
بطورکلی چرخدنده ها به سه رده پیشانی، مخروطی و حلزونی قابل تقسیم بندی میباشند و البته با ترکیبهای گوناگون از سه رده یادشده هم میتوان رده های جدیدی را تصورنمود؛ بعنوان مثال از ترکیب حالات مورب و حلزونی و مخروطی رده زرول را خواهیم داشت.
در رده پیشانی زوج چرخدنده های ساده، مورب، مارپیچ، جناغی، خورشیدی و نیز ترکیب چرخ و میل دندانه(چرخ و شانه) قرارمیگیرند.
ضمن اینکه چرخ و شانه ها ممکن است از نوع ساده یا مورب یا مارپیچ و حتی حلزونی و یا بصورت ترکیبی خاص از اینها باشند.
بيشتر چرخ دنده ها از نوع خارجي هستند، يعني دندانه هايشان روی محيط خارجي چرخ ایجاد شده است؛ دندانه هاي چرخ دنده هاي داخلي در داخل يك حلقه دايره اي يكپارچه به سمت مركز قرار گرفته اند.
بايد توجه داشت كه سرعت نسبي بين چرخدنده ها یا چرخ و شانه یا چرخ و زنجیر یا پیچ و چرخ حلزون قابل تعیین است، مثلا سرعت نسبی بین دو چرخدنده بر حسب قطر چرخدنده ها در محل تماس معلوم مي شود. دايرة گام در شكلهاي 2 و 3 متناظر به قطر چرخدنده ها هستند، در نتيجه سرعت زاويه اي چرخ دنده بر اساس قطر دايره گام فرضي تعيين ميشود.
كلية محاسبات طراحي مربوط به كاركرد چرخدنده براساس پارامترهای مربوط به دایره ی گام مانند قطر دايره گام يا به بيان ساده تر قطر گام
(dp و گام قطری (دیامترال پیچ=
در سیستم اینچی و مدول در سیستم متریک انجام میشود.
براي اينكه دو چرخ دنده خوب عمل كنند، بايد دايره هاي گام آنها بر هم مماس باشند.
نقطة تقاطع دو دايرة گام و محل تقاطع آنها با خط مركزي متصل كننده به مركز چرخش آنها، نقطة گام نام دارد؛ عمود مشترك در نقطه تماس دندانه هاي درگير بايد از نقطه گام بگذرد. اين وضعيت در شكل3 نشان داده شده است.
لازمة مهم ديگر برای کارکرد نرمال زوج چرخدنده اين است كه حركت بين دندانه هاي درگير بجاي لغزشي، غلتشي باشد؛ به اين ترتيب اصطكاك و سايش به حداقل ميرسد و كارآيي و عمر آنها افزايش مي يابد.
در بيشتر چرخ دنده ها از نوعي دندانه استفاده مي شود كه بر اساس منحني اينولوت است؛ اين منحني مسير حركت يك نقطه واقع بر يك خط مستقيم است كه حول دايرة مبنا مي چرخد؛ روش ساده ايجاد منحني اينولوت از طريق باز كردن نخ از روي يك استوانه در شكل4 نمايش داده شده است؛
در اين شكل، يك رشته نخ محكم روي دايره مبنا پيچيده شده است؛ نقطه ازاين نخ، يك منحني اينولوت مي سازد.A
استفاده ازشكل اينولوت براي دندانة چرخ دنده ها چهار دليل دارد:
اول اينكه، چنين شكل دندانه اي حالت مطلوب حركت غلتشي را بوجود مي آورد.
دوم اينكه حتي اگرفاصلة بين دو مركز دندانه هاي اينولوت قدري بزرگتر يا كوچكتر از اندازه باشد، عمود مشترك نقطة تماس دندانه هاي درگير هميشه از نقطة گام مي گذرد؛ روشن است كه در چنين مواردي دايره هاي تئوري گام بزرگتر يا كوچكتر مي شوند.
نكته سوم اينكه خط عمل يا مسير تماس كه مكان هندسي نقاط تماس دندانه هاي درگير است، خط مستقيمي است كه از نقطة تماس ميگذرد و بر دايره هاي مبناي هر دو چرخ دنده مماس است.
دليل چهارم اين است كه يك دندانه به شكل اينولوت حقيقي را مي توان بوسيلة يك سطح دندانه دار با لبة برندة مستقيم ايجاد كرد، در نتيجه ميتوان با استفاده از يك ابزار تراش بسيار ساده دندانه هايي با مقطع بسيار دقيق به وجود آورد.
دو روش براي بيان اندازة اصلي دندانة چرخ دنده وجود دارد:
متن کامل در فایل زیر دریافت کنید .
