کتاب چرخدنده ها تعاریف محاسبات اصول کاربردی

کتاب چرخدنده‌ها تعاریف محاسبات اصول کاربردی نوشته شرکت کوهارا با ترجمه اکبر شیرخورشیدیان, توسط انتشارات طراح با موضوع مهندسی مکانیک به چاپ رسیده است.

معرفی مباحث کتاب چرخدنده ها

۱) معرفی چرخدنده‌های متریک

چرخدنده‌های متریک بر اساس مدول (Module) طراحی و اندازه‌گذاری می‌شوند.
مدول (m) = نسبت قطر گام (d) به تعداد دندانه (z).

ویژگی‌های سیستم متریک

واحد اندازه‌گیری: میلی‌متر

استاندارد مرجع: ISO 54 ، ISO 53 ، DIN 780

زاویه فشار استاندارد: ۲۰ درجه (قدیمی‌ها ۱۴.۵ درجه)

رایج‌ترین سیستم طراحی چرخدنده در دنیا

مزایا

ساده بودن محاسبات

استاندارد بودن ابزارهای هاب و اینولوت

امکان تولید سریع و دقیق

۲) اصول فنی چرخدنده‌ها
شامل موارد زیر:

گام دایره گام (Pitch circle)

زاویه فشار (Pressure angle)

فاصله مرکز تا مرکز

نسبت انتقال (Gear ratio)

تماس پروفیل (Contact ratio)

بک‌لش (Backlash)

بازده انتقال توان

این اصول تعیین می‌کنند:

چرخدنده چطور نیرو را منتقل کند

با چه دقتی درگیر شود

صدای کارکرد چقدر باشد

تحمل بار چقدر باشد

۳) جزئیات چرخدنده‌های اینولوت (Involute Gears)

اینولوت رایج‌ترین شکل دندانه در صنعت است.

دلایل استفاده

نسبت انتقال ثابت

امکان تولید ساده با هاب و پینیون

حساسیت کم به فاصله مرکز

مشخصات مهم پروفیل اینولوت

پروفیل دندانه از انحراف طناب روی یک دایره پایه تشکیل می‌شود

درگیری نرم، بدون ضربه

بازده بالا

پارامترهای هندسی اینولوت

دایره گام (Pitch circle)

دایره پایه (Base circle)

دایره سر دندانه (Addendum circle)

دایره پا دندانه (Dedendum circle)

۴) محاسبات چرخدنده‌های ساده (Spur Gear Calculations)
فرمول‌های پایه

قطر گام:
d = m × z

قطر سر دندانه:
da = d + 2m

قطر پا دندانه:
df = d – 2.5m

گام محیطی (Circular pitch):
p = πm

بک‌لش استاندارد:
حدود 0.03 تا 0.06 × m

نسبت انتقال:
i = z₂ / z₁

۵) چرخدنده‌های حلقوی (Internal Gears)

این‌ها همان چرخدنده‌های داخلی هستند.

ویژگی‌ها

انتقال نرم و کم‌صدا

مناسب گیربکس‌های سیاره‌ای (Planetary)

امکان نسبت انتقال‌های بسیار بالا

فشار سطح تماس پایین

محدودیت‌ها

تولید پیچیده‌تر نسبت به ساده

نیازمند شیوینگ یا سنگ‌زنی دقیق

۶) اصول فنی چرخدنده‌های مخروطی (Bevel Gears)

برای محورهایی با زاویه متقاطع (معمولاً ۹۰ درجه) استفاده می‌شود.

انواع

مخروطی ساده (Straight bevel)

مخروطی مارپیچ (Spiral bevel)

هیپوئید (Hypoid)

کاربرد

دیفرانسیل خودرو

تغییر جهت نیرو

۷) چرخدنده‌های حلزونی (Worm Gears)

سیستم شامل یک حلزون و یک چرخ‌حلزون است.

مزایا

نسبت انتقال بسیار بالا (تا ۱:۷۰)

کارکرد آرام و بی‌صدا

امکان انتقال زاویه ۹۰ درجه

معایب

بازده پایین به‌دلیل اصطکاک زیاد

تولید گرمای زیاد

نیاز به روغن‌کاری ویژه

۸) ضخامت دندانه چرخدنده‌ها

یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های کنترل کیفیت و مونتاژ.

روش‌های اندازه‌گیری

روش ضخامت بر روی دایره گام (Chordal thickness)

روش میکرومتر دندانه‌گیر (Span measurement)

روش over pins یا over balls

وابسته به پارامترها:

مدول

زاویه فشار

بک‌لش

نوع سیستم (داخلی/خارجی)

۹) سایر مباحث مهم (و… ادامه)

این بخش شامل موارد زیر است:

الف) کیفیت و کلاس چرخدنده‌ها

ISO 1328

DIN 3962

AGMA Quality Numbers

ب) مواد چرخدنده‌ها

فولاد آلیاژی

چدن نشکن

برنج

برنز

پلیمرها (POM, Nylon)

ج) عملیات حرارتی

کربوره

نیتراسیون

سمانته

القایی

د) پرداخت نهایی

سنگ‌زنی دندانه

لپینگ

هونینگ