Arian Pars Espadana
National Engineering Co.

S.S.M.E.I.R

  :.    کانون توسعه پژوهش و فناوری مکانیک ایران

عنوان: چرج دنده ها

اضافه شده در تاريخ 1390 / 5 / 10توسط محمدرضا اعرابي .
تعداد بازديد اين آيتم 10640مي باشد.

 

چرخدنده ها

مقدمه

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:

روش رايج در ايالات متحده و انگلستان، تعيين ابعاد بر حسب تابعي از گام قطري است.

طبق تعريف در سیستم اینچی، گام قطري يا ديامترال پيچ تعداد دندانه

)؛ dp=z/doهاي چرخ دنده در هر اينچ قطر گام است(

 گام قطري معياري از اندازة بر اساس مدول که با حرف

m

نمایش داده میشود، است.

اما روش استاندارد بین المللی تعیین ابعاد بر حسب تابعی از "مدول" است.

مدول هم طبق تعريف نسبت قطر گام به تعداد دندانه هاي چرخ دنده ها میباشد؛ (m=do/z)

به اين ترتيب، مدول عكس گام قطري است و برحسب ميليمتر بيان ميشود، در نتيجه اگر دو چرخ دنده با گامهاي قطري مساوي در موقعيت مناسب نسبت به يكديگر قرار گيرند، با هم بخوبي جفت و جور مي شوند.

دیامترال پیچ مانند مدول معرف بزرگی و گوچکی دندانه های چرخدنده میباشد یعنی هرچه مقدار دیامترال پیچ بزرگتر باشد اندازه دندانه کوچکتر و هرچه مقدار مدول بزرگتر باشد اندازه دندانه بزرگتر خواهدبود.

اجزاي عمده دندانه، كه برحسب گام قطري و يا برحسب مدول چرخ دنده ها بيان مي شوند، به قرار زير هستند:

1- قسمت بالاي دندانه(سر دندانه): فاصلة شعاعي از دايره گام تا قطر خارجي

2- قسمت پائين دندانه(ته دندانه): فاصلة شعاعي از دايره گام تا دايره بن دندانه و برابر است با قسمت بالاي دندانه به علاوه فضاي آزادی كه براي پرهيز از تماس خارجي ترين گوشه دندانه با كف دندانة ديگر(در هنگام کار دندانه ها) ايجاد مي شود.(سيركولار پيچ)

3- گام دايره اي: فاصلة بين نقاط متناظر دو دندانة متوالي از روي دايرة گام. اندازة عددي آن برابر است با Лتقسيم بر گام قطري(ديامترال پيچ)

4- ضخامت دندانه: ضخامت دندانه روي دايرة گام است و اگر ضخامت دندانه های متناظر در تمام طول دندانه های درگیر، با هم برابر باشند بين آنها لقي لازم برای ایجاد حالت غلت بوجود نمي آيد.

5ـ پهناي دندانه: عبارت از طول دندانه چرخ دنده در صفحه محوري میباشد.

6ـ پيشاني دندانه: سطح درگير شونده بين دايره گام و دايره سردندانه است.

7ـ دامنه دندانه: سطح درگير شونده بين دايره گام و دايره بن دندانه است.

چهار شكل منحني اينولوت دندانه چرخ دنده مورد استفاده قرار مي گيرد:

1ـزاويه فشار 14.5 درجه، تمام عمق (از همه متداولتر است)

2ـزاويه فشار 14.5 درجه، مركب (بندرت استفاده ميشود )

3ـزاويه فشار 20 درجه، تمام عمق (بندرت استفاده ميشود )

4ـزاويه فشار 20 درجه، دندانه كوتاه (تا حدودي متداول است )

در سيستم 14.5 درجه تمام عمق مقطع دندانه در خارج از دايره مبنا، يك منحني اينولوت است.

از دايره مبنا به سمت داخل، مقطع دندانه يك خط مستقيم است كه در جهت شعاعي از طريق يك راكورد مختصر به سطح تحتاني متصل ميشود؛ در اين سيستم دندانه هاي سطح دندانه دار اصلي داراي ديوارهاي مستقيم هستند.

دندانه هاي 14.5 درجه مركب و 20 درجه تمام عمق قدري محكمتر هستند، ليكن در سيستم 20 درجه تمام عمق، زير قسمت پايين دندانه به ميزان قابل توجهي خالی است، در نتيجه بيشتر از دندانه هاي كوتاه استفاده مي شود. براي اين منظور قسمت بالاي دندانه را 20 درصد كوتاه مي كنند تا بتوان قسمت پايين آنرا نيز به همين اندازه كوتاه كرد؛ حاصل اين كار دندانه هاي بسيار محكم بدون قسمت زير خالي است.

در جدول (1)فرمول هاي لازم براي محاسبه ابعاد دندانه چرخ دنده در سيستم 14.5 درجه تمام عمق و 20 درجه دندانه كوتاه آمده اند.

شرايط فيزيكي لازم در چرخ دنده ها

از مباحث فوق در مورد تئوري چرخ دنده ها نتيجه مي گيريم كه براي عملكرد موفقيت آميز چرخ دنده ها پنج شرط زير بايد بر آورده شود:

1ـ مقطع حقيقي دندانه ها پنج شرط زير يابد با مقطع تئوري يكي باشد.

2ـ فاصله دندانه ها بايد يكسان و درست باشد.

3ـ دايره گام حقيقي بايد بر دايره گام تئوري منطبق، و با محور چرخش چرخ دنده هم مركز باشد.

4ـ سطح پيشاني و دامنه دندانه ها بايد صاف و داراي سختي كافي براي مقاومت در مقابل سايش و جلوگيري از ايجاد صدا در هنگام چرخش باشد.

5ـ محورهاي مركزي و ياتاقانها داراي استحكام كافي باشند تا در اثر بارهاي وارده هنگام كار بتوانند فاصله مركزتا مركز مطلوب را حفظ كنند.

چهار شرط اول از طريق فرآيند هاي توليدي برآورده ميشوند و روشهاي توليد مختلف بيانگر كوشش در امر برآورده كردن اين شرايط با درجه موفقيتهاي مختلف با حداقل هزينه هستند؛ ميزان موفقيت هر يك از اين روش‌ها را نیز بايد برحسب درجة موفقيت برآورده كردن اين شرايط در چرخ‌هاي دنده‌هاي توليد شده با آن روش سنجيد.

جدول 1) ابعاد استاندارد دندانه هاي چرخ‌دندة اينولوت

20 درجه دندانه كوتاه

14.5 درجه تمام عمق

 

0.8

dp

 

Z

dp

Z

dp

قطر گام

1

dp

1

dp

قسمت بالاي دندانه

Z+1.6

dp

1.57

dp

قسمت پائين دندانه

0.2

dp

Z+2

dp

قطر خارجي

1.5708

dp

0.157

dp

فضاي آزاد

1.5708

dp

ضخامت دندانه

 

در شكل (5) انواع چرخدند‌ه‌هاي متعارف نشان داده شده‌اند.

چر‌خ دنده‌هاي صاف(ساده) دندانه‌هاي مستقيم دارند و براي انتقال نيرو بين محورهاي متوازي به كار مي‌روند؛ توليد آنها از بقيه انواع چرخدنده‌ها ساده‌تر است و از همه ارزانتر هستند.

چرخدنده‌هاي مورب و مارپيچ براي محورهای متوازي، متقاطع، يا متنافر مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

دندانه‌هاي اين چرخدنده‌ها در امتداد يك خط مورب یا در امتداد یک مارپيچ هستند.

زاوية مارپيچ دندانه زاويه بين مارپيچ و جزء گام استوانه‌اي به موازات محور چرخ دنده است.

چرخدنده‌هاي مورب و مارپیچ محكمتر و كم صداتر از چرخ‌دنده‌هاي صاف هستند، زيرا تماس بين دندانه‌هاي درگير به تدريج صورت مي‌گيرد و در هر لحظه تعداد دندانه‌هاي بيشتري درگير هستند؛ با اينكه اين چرخدنده‌ها قدري گرانتر از چرخ‌دنده‌هاي صاف هستند، ليكن امكان تهية آنها به چندين روش وجود دارد و به مقياس وسيعي توليد و مورد استفاده واقع میشوند.

چرخدنده‌هاي مورب و مارپيچ يك عيب دارند و آن اين است که هنگام بارگذاري، نيروي جانبي ای درآنها بوجود مي‌آيد كه بايد توسط ياتاقان کف گرد تحمل شود.

در چرخدنده‌هاي جناغي یا هفت و هشت كه در واقع کوپل دو چرخدنده مورب یا مارپيچ به هم چسبيده یکی چپ و دیگری راست هستند، اين نيروي جانبي خنثي مي‌شود.

معمولا نوع دنده مورب این چرخدنده ها هرینگبون و نوع مارپیچ آن دابل هلیکال یا مارپیچ دوبل نامیده میشود.

)Herringbon & Double helical gears (  

چرخدنده جناغی را میتوان با جفت کردن دو چرخدنده مورب یا مارپیچ که یکی چپ و دیگری راست دنده میباشد بر روی یک محور، بصورت ناپیوسته(دو تکه) بوجود آورد، درحالیکه ماشينكاري چرخدندة جناغي پيوسته نسبتاً دشوار، ولي در عوض اين نوع چرخدنده بسيار محكم است.

گروهی مهم از ماشینهای ابزار ویژه تراش دنده های جناغی به نام سایکز معروف میباشند.

برای تولید چرخدنده جناغی پیوسته همچنین ممکن است از ماشین کله زنی غلتی استفاده شود که در این حالت لازمست قبلا یک شیار در محل تقاطع دنده های چپ و دنده های راست یعنی در وسط پهنای دنده برای خروج ابزار پس از تراش هر دندانه ایجاد شده باشد.

با یک جفت چرخدنده جناغی بیش از هر زوج چرخدنده دیگر، میتوان نیرو منتقل نمود.

دنده شانه‌اي يا سطح دندانه‌دار یا میل دندانه عبارت از يك چرخدنده با شعاع بي‌نهايت است؛ در نتيجه، دندانه‌ها در يك صفحه و بر روي خط مستقيم هستند. دندانه‌ها كه عمود بر امتداد سطح قرار مي‌گيرند، ممكن است عمود بر صفحه يا مورب یا مارپيچ و در نتيجه مناسب براي درگيري با دندانه‌هاي يك چرخ دنده صاف و يا مورب و یا مارپيچ باشند.

از چرخدنده‌های مخروطی براي انتقال حركت بين دو محور متقاطع استفاده ميشود؛ اين چرخ دنده‌ها به شكل مخروطي هستند،  يعني دندانه‌ها بر روي سطح يك مخروط ناقص تراشيده شده‌اند.

چرخدنده‌هاي مخروطي بر چند نوع هستند؛ نوع این چرخدنده ها برحسب مستقيم يا منحني بودن دندانه‌ها و متقاطع بودن يا نبودن محورهای چرخدنده‌های درگير تعيين ميشود.

دو چرخ‌دنده مخروطي هم اندازه كه محور‌هايشان متعامد باشند چرخ دنده‌هاي فارسي نام دارند.

چرخ دنده تاجي نوع خاصي چرخ دنده مخروطي است كه زاويه رأس مخروطش 180 درجه است؛ در واقع اين چرخ‌دنده يك صفحه گرد است كه لبه‌هاي سطح آن دندانه‌دار شده است و مي‌توان آن را سطح دندانه‌داري فرض كرد كه به شكل دايره گرد شده و دندانه‌هاي آن در يك صفحه قرار گرفته باشند؛ دندانه‌ها ممكن است مستقيم يا منحني باشند.

دندانه‌هاي چرخ دندة تاجي مستقيم، شعاعي هستند؛ با اينكه چرخ‌دنده‌هاي تاجي داراي خاصيت عمدة قابليت درگير شدن با هر چرخ دنده مخروطي با همان شكل دندانه و گام قطري هستند، ولي چندان مورد استفاده قرار نمي‌گيرند. اين اصل مهم در طراحي ماشين‌هاي چرخ دنده ‌سازي رعايت شده است.

چرخ دنده‌هاي مخروطي را مي‌توان به گونه زير گروه‌بندي كرد:

-    چرخدنده‌های مخروطي دنده راست یا مستقیم(استرایت):  

-   ( bevel   Straight)

-    چرخدنده های مخروطی دنده مورب(دیاگونال) (Diagonal bevel)

-    چرخدنده‌های مخروطي مارپيچ(اسپیرال)Spiral bevel    

-    چرخدنده‌های مخروطی هذلولیوار یا قوسی یا قوس دایره ای(هيپوئيد):   Hypoid bevel  

-    چرخدنده‌های مخروطی حلزونی(اسپيروئيد):Spiroid bevel   

چرخ‌دنده‌هاي مخروطي دنده راست

در چرخ‌دند‌‌ه‌هاي مخروطي دنده راست دندانه‌ها مستقيم هستند و اگر امتداد داده شوند، همگي در يك نقطه (رأس مخروط) همديگر را قطع مي‌كنند.

معمولاً براي سرعت‌ هاي خطي گام تا 5 متر بر ثانيه و چنانچه ميزان صدا اهميت نداشته باشد به كار مي‌روند. در اندازه‌هاي بسيار گوناگون موجود هستند و ساخت آنها از هر گونه چرخ دنده مخروطي ديگر به خصوص در تعداد زياد ارزانتر است.

چرخدنده های مخروطی مورب و مارپیچ

چرخ‌دنده های مخروطی مورب و مارپیچ براي سرعت‌هاي بيشتر و در حاليكه ميزان صدا اهميت داشته باشد بكارميروند.

چرخدنده‌ های مخروطي مارپيچ و مورب، مانند چرخ‌دنده‌ های مارپيچ و مورب هستند، اما به شكل مخروطي؛ در شكل (6) مي‌بينيم كه سطوح گام و ماهيت تماس دنده‌ها مانند چرخ دنده‌هاي مخروطي دنده راست است به جز تفاوت‌هايي كه به مارپيچي بودن شكل دنده‌ها مربوط مي‌شود.

يك چرخ دنده مخروطی مارپيچ

را در شكل 6

و چگونگي زاويه مارپيچ

)Spiral angle(

را در شكل 7 مي‌بينيد.

چرخدنده های مخروطی مورب را میتوان دارای دنده‌هاي منحني با زاويه مارپيچ صفر فرض نمود. بارهاي محوري مجاز براي اين چرخدنده‌ها، کمتر از چرخدنده‌هاي مخروطي مارپيچ خواهدبود و از اينرو آنها را معمولاً به جاي چرخ‌دنده‌هاي مخروطي دنده راست بکارمیبرند.

چرخدنده های مخروطی مورب با همان ابزاري كه چرخ‌دنده‌هاي مخروطي مارپيچ معمولی را مي‌سازند توليد مي‌شود.

نوع خاصی از چرخدنده های مخروطی مورب که دندانه های حلزونی شکل دارد به نام چرخدنده زرول یا صفر معروف است.

شکل 9 را برای درک گروه بندی چرخدنده های مخروطی آورده ایم.

چرخدنده های مخروطی هیپوئید و اسپیروئید

مي‌بينيد كه مقدار تنافر چرخ‌دنده هيپوئيد نسبتاً كوچك است؛ براي مقدار تنافر بيشتر، چرخ كوچك شبيه به يك حلزون مخروطي مي‌شود كه در اين

صورت آن را چرخدنده اسپیروئيد

 = حلزوني مخروطي) Spiroid (

گويند.

دندانه‌هاي چرخ دنده‌هاي مخروطي با دندانه‌هاي حلزوني(اسپیروئید) قسمتي از يك منحني حلزوني هستند؛ همانند چرخدنده‌هاي مارپيچ، در اين چرخ دنده‌ها نيز درگيري دندانه ها تدريجي است و در هر لحظه چند زوج دندانه همزمان با هم درگير هستند.

چرخ دنده‌هاي  مخروطي قوسي یا هذلولیوار یا قوس دایره ای(هیپوئید) نيز دندانه‌هاي منحني دارند، ولي شكل اين منحني طوري است كه چرخ دنده‌هاي با محورهاي متنافر را با هم درگير مي‌كنند؛ از اين چرخ‌دنده‌ها در محور عقب بيشتر اتومبيلهاي ديفرانسيل عقب استفاده مي‌شود، به طوري كه محور ميل گاردان پائين‌تر از محور چرخ عقب قرار مي‌گيرد و در نتيجه كف اتاق ميتواند پائينتر باشد.

 بسيار پيش مي‌آيد كه مانند جعبه تقسيم (ديفرانسيل) خودروها ميخواهيم چرخ دنده‌هايي مانند چرخ‌دنده‌هاي مخروطي داشته باشيم ولي ميل محورها متنافر باشند که در این مورد هم استفاده از چرخدنده های هیپوئید

کارساز خواهد بود؛ سطوح گام این چرخدنده ها هذلولي‌های دوار هستند. عمل درگيري بين چنين چرخ‌دنده‌هاي حلزوني غلتش و لغزش در طول يك خط مستقيم است و بسيار شبيه به درگيري چرخ‌دنده‌هاي حلزوني است.

دندانه‌هاي چرخدنده‌هاي مخروطي قوس دايره‌اي كماني از يك دايره هستند؛ استحكام اين دندانه‌ها قدري بيشتر از دندانه‌هاي مستقيم در چرخدنده‌هاي نظير خود است.

شکل 8 درگیری یک جفت چرخدنده ی هیپوئید را نشان میدهد.

پيچ حلزون شبيه پيچ معمولي است و ممكن است يك يا چندراهه باشد؛ نوع چند راهه آن متداولتر است و معمولاً پيچ‌ حلزون با چرخدنده حلزون بكار ميرود؛ با اين تركيب ميتوان نسبتهاي تغيير دور بالائی را بدست آورد؛ محورهاي پيچ و چرخدنده حلزون نسبت به هم غالباً متعامد و گاهی متنافر در نظر گرفته میشوند؛ چنانچه زاويه مارپيچ پیچ حلزون كوچك (كمتر از 5 درجه) باشد، به وسيله چرخدنده نظيرش نميچرخد؛ علت آنستکه زاویه ی روی پیچ حلزون بقدری تند(حاده) شده است که هرچه

چرخدنده حلزون برای چرخاندن پیچ حلزون تحت فشار قرارگیرد، باز

 نیروی اصطکاک بین چرخ و پیچ مانع از گردش پیچ خواهدشد.

از اين اصل غالباً براي حركت يكسويه استفاده ميشود؛ اهمیت این اصل در دستگاههائی مانند جرثقیلها و آسانسرها که انتقال حرکت از چرخ حلزون به پیچ حلزون باعث برگشتن و پائین افتادن سیستم خواهدشد، بیش از پیش روشن میگردد.

در موارد متعدد دیگری هم از این قاعده استفاده میشود؛ بعنوان مثال در سازهای زهی مانند گیتار که ضربات انگشتان دست به سیمهای ساز باعث چرخش ناخواسته گوشی کوک کننده آنها و درنتیجه بهم خوردن کوک ساز و تغییر غیرمجاز صدای آن میشود، استفاده از پیچ حلزون [در انتهای گوشی کوک کننده] و چرخ حلزون [در امتداد قرقره جمع کننده ی هر سیم] باعث تثبیت موقعیت و حفظ صدای سیمها میشود(زیرا همانطورکه گفته شد انتقال حرکت از چرخ به پیچ حلزون با زاویه مارپیچ کمتر از 5 درجه و بالطبع از سیم به گوشی کوک کننده امکانپذیر نخواهدبود.

مسلما زاويه گام پيچ حلزون يك راهه بر روی یک قطر معین كمتر از نوع چند راهه ی آن میباشد بنابراین در حرکتهای یکطرفه شرح داده شده استفاده از پیچهای حلزون چندراهه معمولتر است و برای قطرهای کوچکتر ممکن است در این زمینه اجبار وجود داشته باشد.

تعداد راه پیچ حلزون همان نقش تعداد دنده چرخدنده محرک را در درگیری زوج چرخدنده پیشانی ایفامیکند و روی همین اصل میتوان تعداد راه پیچ(میله) حلزون را با همان علامت تعداد دندانه چرخدنده محرک

 نشان داد. (Z 1)

سطح فوقاني دندانه‌های چرخدنده حلزون كاو هستند، به اين ترتيب سطح تماس بين پيچ و چرخدنده بيشتر مي‌شود؛ با استفاده از پيچ حلزوني مخروطي نيز مي‌توان همين اثر را ايجاد كرد؛ براي ايجاد اين گونه پيچ حلزون از يك قطعة خام به شكل دو مخروط ناقص به هم چسبيده استفاده مي‌كنند و دندانه‌هاي مارپيچ را بر روي آن مي‌تراشند، در نتيجه، پيچي به شكل ساعت شني به وجود مي‌آيد.

در انتقال حرکت و گشتاور با پیچ حلزون و چرخ حلزون امكان انتقال با نسبت‌های زياد

)i = 60:1(

 معمول مي‌باشد.

البته نسبتهای بالاتر بعلت ایجاد نیروی عکس العمل بسیار زیاد بر روی پیچ حلزون و بالطبع نیاز به یاتاقانهای بسیار قوی بندرت مورد استفاده قرار میگیرند.  

بعلت اختلاف قطر زیاد بین پیچ و چرخ حلزون و اینکه با گردش یک دور پیچ حلزون[یکراهه] چرخ حلزون تنها باندازه یک دندانه جابجا میشود، اين سیستم، وسیله ای مناسب براي کاهش دادن سرعت است در عین حالیکه از نظر انتقال قدرت نيز داراي راندمان خوبي ميباشد.

پيچ حلزون شبيه پيچ حركتي دنده ذوزنقه‌اي (و يا دنده شانه‌اي اينولوتي) بوده و مي‌تواند يك راهه، چند راهه وهمچنين چپ گرد و يا راست گرد انتخاب شود. گام اين پيچ برابر گام چرخ حلزون مربوط بوده و بر مبناي مدول آن محاسبه مي‌شود.

مقطع دندانه‌های چرخ حلزون شبيه مقطع دندانه‌هاي مهره ای ميباشد كه روي يك پيچ‌دنده ذوزنقه‌اي قرار گرفته باشد. لازم به تذكر است كه زاويه تمايل دندانه‌هاي چرخ حلزون بايستي با زاويه گام پيچ حلزون مطابقت داشته باشد.

در دستگاه انتقال حركت پیچ و چرخ حلزون، نيروي محوري بزرگي روي پيچ‌حلزون ايجاد مي‌گردد كه بايستي به كمك ياقاتان‌هاي محوري گرفته شود.

كاركرد نرمال چرخ‌دنده‌ها

براي كار كردن نرمال چرخ‌دنده‌ها، چرخ‌دنده‌هائي كه نيروي كمتري را منتقل مينمايند. از جنس چدن، فولاد ريختگي و يا فولادهاي ساختماني

   60STیا(ST50)

ساخته مي‌شوند.

چرخدنده‌هائي كه نيروي زيادي را منتقل مي‌كنند از جنس فولادهاي قابل سختكاري سطحي، فولاد ريختگي، چدن خاكستري و يا مواد مصنوعي (صمغ فنل به همراه الياف پارچه‌اي و يا پلي‌آميد) ساخته مي‌شوند؛ سختكاري سطح دندانه‌ها مقاومت آنها را در مقابل سايش زياد مي‌كند. بالاترين كيفيت سطح دندانه‌ها و همچنين روغنكاري مناسب آنها باعث ميشود كه سیستم با كمترين سرو صدا عمل انتقال را انجام دهد؛ براي رسيدن به اين هدف همچنين ميتوان از زوج‌ چرخ‌دنده‌‌اي كه جنس يكي از آنها از فلز و ديگري از مواد مصنوعي باشد استفاده كرد.

براي كم كردن اصطكاك و در حد مجاز نگداشتن حرارت حاصله و جلوگيري از استهلاك، جنس حلزون را از فولاد و چرخ‌ حلزون را از چدن خاكستري، برنز فسفر دار و يا آلياژ‌هاي مس (مانند GuSn- G  و )G-CuALNi يا G-CuSn

انتخاب مي‌كنند.

براي رسيدن به هدف فوق همچنين لازم است قسمتي از دندانه‌ها در هنگام كار در روغن‌ غوطه ور باشند.

بمنظور بالا بردن دقت و كم كردن صدا و فرسودگي، سطح دندانه های تولیدشده را ابتدا سختكاري سطحي نموده و سپس با ماشینهای ابزار ویژه سنگ مي زنند وهمواره آنها را در محفظه اي از روغن غوطه ور مي نمايند. همچنين براي جلوگيري از سوانح و ورود كثافات و گرد و خاك روي چرخ دنده ها را با محافظ مناسبي مي پوشانند.

همچنين براي آنكه در هنگام انتقال حركت دنده‌هاي درگير با هم بدون ضربه‌ و سرو صدا كار كرده و اصطلاك كمتري داشته باشند، بايستي فرم‌دندانه‌ها طبق يك منحني معيني فرم گرفته باشد؛ منحني هاي مورد استفاده در ايجاد دندانه‌هاي چرخ‌دنده‌ها منحنیهای اينولوت و سيكلوئيد ميباشند.

دنده‌هاي با منحنی اينولوتي

در ماشين‌سازي معمولاً از چرخ‌دنده‌هاي اينولوتي استفاده مي‌كنند. فرم دندانه‌ چرخ دنده‌هاي اينولوتي از غلطيدن يك خط مستقيم روي دايره اصلي به وجود مي‌آيد. قطر دايره اصلي كوچكتر از قطر دايره تقسيم بوده و مقدار آن از رابطه زير بدست مي‌آيد:

Cos × αdo = dg

زاويه ی α به نام زاويه درگیري معروف بوده و عبارت است از زاوية حاده حاصله بين خطوط  مماس به دايره تقسيم و خط عمود بر پروفيل دنده در همان نقطه.

از به هم پيوستن نقاط تماس سطوح دندانه‌هاي دو زوج دنده خطي حاصل مي‌شود كه آن را خط درگيري مي‌نامند. اين خط درگيري همان خط عمود بر پروفيل دندانه‌ها بوده و خط مماس بر نقطه تماس قطرهاي تقسيم زاويه درگيري را به وجود مي‌آورد. مقدار اين زاويه در چرخ‌دنده‌هائي كه پروفيل دندانه‌ آنها از منحني اينولوت تبعيت مي‌كند معمولاً 20 درجه مي‌باشد. چرخ‌دنده‌هاي اينولوتي درگير با هم علاوه بر داشتن مدول مساوي بايستي داراي زاويه درگيري برابر نيز باشند.

فرم دندانه‌هاي اينولوتي به اندازه قطر اندازه دايره اصلي بستگي داشته و هر چه قطر دايره اصلي بزرگتر شود شعاع انحناء سطح دندانه‌ها بيشتر مي‌گردد؛ تا بدانجا كه اگر قطر دايره اصلي بينهايت شود، چرخ‌دنده به دنده‌ شانه ‌اي با سطوح دندانه مستقيم تبديل خواهد شد. از آنجائيكه كه ساختن ابزار با دندانه‌هاي مستقيم راحت‌تر و ارزان‌تر مي‌باشد، لذا از يك ابزار دنده شانه‌اي براي ساختن چرخ‌دنده‌های اینولوت با روش غلط استفاده مي‌گردد. در روي اين ابزارها معمولاً زاويه درگيري α

كه برابر نصف زاويه دندانه ابزار مي‌باشد حك شده است. در ابزارهائي كه جهت توليد چرخ‌دنده‌هاي اينولوتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند، زاوية درگيري 20 درجه و زاويه و دندانه‌هاي ابزار 40 درجه مي‌باشد.

در اینحالت خط وسط پروفيل دندانه‌ ابزار(خط غلط) و قطر دايره تقسيم چرخ دنده بر هم مماس مي‌باشند.

براي توليد چرخ‌دنده های اینولوت با روش غلط لازم است كه علاوه بر حركت رفت و برگشت ابزار، بلانک چرخدنده بعد از هركورس به اندازه ی معيني به طرف چپ و یا راست دوران نمايد، تا در نتيجه غلطيدن ابزار روي قطعه كار سطح دندانه با فرم اينولوتي ايجاد گردد.

تعداد دندانه چرخ دنده‌هاي اينولوتي نبايد كمتر از 17 باشد، در غير اينصورت ضخامت دنده در منطقه دايره اصلي بیش از اندازه باريك و از استحكام آنها كاسته شده و در خطر برش قرار ميگيرند.

بنابراین چنانچه تولید چرخدنده اینولوت با تعداد دنده ی کمتر از 17 موردنظر باشد، اين عيب را باید در موقع توليد چرخ دنده توسط انتقال خط غلط به بالاتر از قطر دايره تقسيم دنده برطرف نمود؛ اين عمل را انتقال پروفيل مي‌‌گويند.

فرم دندانه‌هاي ايجاد شده در انتقال پروفيل را پروفيل اصلاح شده و يا مینامند.  V پروفیل

انتقال پروفيل را مي‌توان در هر دو چرخ و يا يكي از آنها عملي نمود.

v قابل توجه است كه در دنده‌های

فرم، دايره‌هاي تقسيم دو چرخدنده ديگر بر هم مماس نمي‌شوند.

دنده‌هاي با منحنی سيكلوئيدي

منحني سيكلوئيدي از غلطيدن يك دايره روي دايره ديگر حاصل مي‌گردد؛ قسمتي از اين منحني فرم دندانه چرخ دنده‌هاي سيكلوئيدي را تشكيل مي‌دهد. چرخ دنده‌هاي سيكلوئيدي دقيق تر كار مي‌كنند اما در مقابل تغييرات فاصله محوري حساس مي‌باشند. از آنها در مكانيك ظریف و ساعت‌سازي استفاده مي‌شود. نقاط تماس اين نوع دنده‌ها روي خط مستقيم قرار نميگيرد و خط درگيري را دو كمان به وجود مي‌آورند. فرم دندانه‌های ابزار شانه‌اي مخصوص توليد اين نوع چرخ‌دنده‌ها مستقيم نبوده و لذا ساخت آنها مشكل است و گران تمام مي‌شود.

اما از طرفي، ابزارهاي پروفيل سيكلوئيدي، ساختن چرخ‌دنده‌هاي با تعداد دندانه كمتر از 17 را نيز ممكن مي‌سازند، يعني حتي تا 7 دندانه.

شکل دادن دنده های چرخدنده ها

برای شکل دادن دنده های چرخدنده ها، راههای زیادی وجود دارد از ریخته گری با ماسه گرفته تا اکستروژن.

چرخدنده هائی که در معرض فشارهای بالا هستند، معمولا از جنس فولاد و با روش برش با تیغه فرم و یا با روش برش با تیغه مولد تراشیده میشوند و سپس سطح آنها سنگزنی میشود.

در روش برش با تیغه فرم شکل ابزار درست مانند شکل فاصله ی بین دو دنده است اما در روش برش با تیغه مولد، ابزار از نظر منحنی فرم متفاوتی دارد ولیکن پس از انجام حرکات معینی نسبت به بلانک چرخدنده شکل نهائی بهمان صورت فاصله بین دو دنده حاصل میشود.

یکی از روشهای شکل دادن دنده ها روش نورد سرد است که طی آن چرخدنده ای به عنوان قالب در برابر بلانک چرخدنده آنقدر می غلتد تا دنده ها بصورت کامل شکل گیرند.

با روش نورد سرد خواص مکانیکی دنده های تولیدی بمقدار باورنکردنی افزایش می یابند و دقت منحنی پروفیل دنده ها نیز بسیار بالا خواهد بود. دنده های چرخدنده را همچنین میشود با روشهای متداول ماشینکاری سنتی مانند فرزکاری، صفحه تراشی، خان کشی و هابکاری تولید نمود، آنگاه در صورت لزوم با سنگزنی، سمباده کاری و لیسه زنی به حد دلخواه پرداخت رسانید.

یک فایده مهم پرداختکاری دنده ها آنستکه خطاهای پروفیل دنده تولیدشده تا حد بسیار زیادی گرفته میشود؛ این خطاها در مواقعیکه چرخدنده قرار است ضمن کار در سرعتهای بالا نیروی بزرگی را هم انتقال دهد، و درست نبودن پروفیل، دنده ها را زیر نیروهای دینامیکی ناخواسته ای قرارمیدهد، اهمیتی بیش از پیش می یابد.

با ماشینهای ویژه پرداخت دنده، میتوان در حد هزارم میلیمتر اقدام به تصحیح پروفیل دنده ها نمود.

روش دیگر برای تصحیح نسبی پروفیل دنده ها، صیقلکاری میباشد؛ برای صیقلکاری چرخدنده موردنظر را با چرخدنده ای که دارای پروفیل دقیقتر و جنس سخت تر میباشد، درگیر میکنند و آنقدر دوران میدهند تا سطوح دنده ها پرداخت و صاف گردد.

در لیسه زنی(لپینگ) دنده های چرخدنده موردنظر و چرخ لیسه زن(که چرخدنده ای با دنده های دقیق و سخت تر میباشد)، بصورت محوری رفت و برگشتی نسبت بهم آنقدر حرکت داده میشوند تا سائیدگی یکنواخت دنده ها در امتداد محور چرخدنده، بدست آید.

سنگزنی و لیسه زنی با پودرروغن برای دنده های سخت شده پس از عملیات حرارتی بکارمیروند.

اگر عملیات حرارتی بر روی چرخدنده تولیدی انجام نشده باشد، استفاده از روشهای صیقلکاری(برنیشینگ) و رنده کردن(شیوینگ) ارجح است.

بسیاری از چرخدنده ها نیز به روشهای اکستروژن(حدیده کاری)، پرسکاری، ریخته گری(گریز از مرکز، دقیق، پوسته ای، ماسه ای) و آهنگری تولید میشوند.

برای ساخت چرخدنده از جنس فلزات غیرآهنی مانند آلیاژهای آلومینیوم، برنز و برنج، بکارگیری روش ریخته گری دقیق رایج است.

تولید چرخدنده با روشهای متداول ماشینکاری سنتی

روش فرزکاری

روش فرزکاری بکمک دستگاه تقسیم(فرزکاری فرم)

در این روش تراش چرخدنده صاف(ساده) بر روی ماشین فرز کلاسیک قابل انجام است اما تراش چرخدنده های مورب و مارپیچ و مخروطی و حلزونی را حتما باید با نوع اونیورسال آن انجام داد؛ در این روش تراش دندانه های چرخدنده را با فرم تراشی به انجام میرسانند(ملاک اونیورسال بودن ماشین فرز قابلیت زاویه گرفتن میز آنست).

این روش اصولا مادر سایر روشهای چرخدنده تراشی با ماشینهای ابزار سنتی بوده و روشی است کند و وقت گیر و نیازمند اپراتور ورزیده که دقت بالائی را نباید از آن انتظار داشت و بهتر است تنها برای رفع نیاز و یا مواردیکه چرخدنده های تولیدی لازم نیست در سرعتهای زیاد کارکنند و یا فوق العاده کم سر و صدا باشند بکار رود.

یک دستگاه الحاقی به نام دستگاه تقسیم وظیفه نگهداری و چرخاندن بلانک برای تراش دنده ها یکی پس از دیگری را بعهده خواهد داشت.

در تراش چرخدنده های ساده و مورب و مارپیچ و مخروطی مستقیم برای ایجاد عمق دندانه به اندازه موردنظر تیغه فرز فرم مخصوص(مدولی) را در جهت شعاعی و به طرف مرکز بلانک باردهی کرده و سپس با حرکت دادن نسبی میز و ابزار در امتداد محور بلانک، عمق باردهی شده را در سرتاسر طول دندانه بطور یکنواخت توزیع مینمایند.

پس از تکمیل یک دندانه ابزار را بطور کامل از دندانه تراشیده شده خارج کرده و بجای اول برمیگردانند، آنگاه چرخدنده را بکمک دسته دستگاه تقسیم به اندازه محاسبه شده لازم که قاعده خاص خودش را دارد  (و بعدا به شرح آن خواهیم پرداخت) میچرخانند و بعد تراش دندانه بعدی را انجام میدهند و همین کار را تا تراش تمام دندانه ها ادامه میدهند.

در تراش دنده های مورب میز ماشین فرز اونیورسال زاویه به اندازه زاویه مارپیچ منحرف و در اینحالت تثبیت خواهد شد و در تراش دنده های مارپیچ علاوه بر این کار بایست محور دستگاه تقسیم را نیز از طریق چرخدنده های مناسب(که محاسبات آنرا خواهیم آورد) به پیچ تغذیه طولی میز ماشین متصل نمود تا بلانک در حین حرکت طولی چرخش متناسب را هم انجام دهد.

تراش دنده های مخروطی مستقیم هم قاعده خاص خودش را دارد چون شکل مقطع دندانه از یک سر تا سر دیگر دندانه تغییر میکند و بنابراین پس از تراشیدن انتهای کوچک دندانه با مقطع مناسب، لازم است زاویه بین ابزار و بلانک تغییر داده شود و تراشه برداری دیگری صورت گیرد و حتی ممکن است یک تراش نهایی هم لازم باشد.

در تراش چرخدنده های حلزونی تغذیه ابزار بصورت عمودی صورت گرفته و پس از تراش یک دنده و خارج کردن ابزار و چرخاندن بلانک باندازه لازم تراش دنده بعدی آغاز میشود و بهمین ترتیب کار ادامه می یابد تا تمام دندانه ها تراشیده شوند.

روش فرزکاری شابلنی

در فرزکاری شابلنی از اصل هدایت ابزار بر مبنای شابلن استفاده میشود و این امکان وجود دارد که برای بالا بردن دقت از شابلنی که چند برابر چرخدنده موردنظر است استفاده بعمل آید؛ سیستم کپی تراشی یا اصولا جزئی از یک ماشین فرز کپی تراش است و یا اینکه بر روی یک ماشین فرز اونیورسال الحاق میشود؛ این روش عمدتا برای تراش چرخدنده های مخروطی بزرگ بکار میرود.

روش خان کشی

در این روش برای هر اندازه دنده باید ابزار خان کش مخصوص به همان اندازه را نصب نمود تا در یک کورس، شکل دنده کامل شود؛ در اینحالت میتوان تعدادی چرخدنده را بصورت سری بر روی میز ماشین خانکش بست و حال اگر میز دایروی حامل ده مجموعه ابزار خانکش باشد و ماشین بازوهایی داشته باشد که مرتبا قطعات را بارگذاری و باربرداری کند، سرعت عمل این روش را خودتان حساب کنید!

با وجود گرانی فوق العاده زیاد ابزار خانکش، این روش بعلت سرعت بسیار زیاد و دقت خوبش، گاه توجیه اقتصادی پیدا میکند.

روش هابکاری(مارپیچ تراشی دنده)

اساس این فرآیند بر این واقعیت استوار است که در سیستم اینولوت، دو چرخدنده یا یک چرخدنده و یک شانه با گامهای قطری مساوی میتوانند بخوبی با هم جفت شوند؛ بنابراین امکان اینکه یکی از چرخدنده ها را با زوایای مناسبی تیزکاری کنیم تا نقش ابزار را برای بلانک با مشخصات لازم انجام دهد، وجود دارد.

در عمومی ترین حالت قابل تصور، برای انجام این فرآیند باید چرخدنده تراشنده(ابزار) و چرخدنده خام(بلانک) بر روی محورهای مربوط به خود بسته شده و دو محور با چرخدنده های مناسب با هم مرتبط شوند تا ابزار و بلانک هر دو با سرعتهای خطی مساوی نسبت به یکدیگر بچرخند؛ برای آغاز عمل تراش ابزار حرکت رفت و برگشتی انجام میدهد و در فاصله هر رفت و برگشت، مقداری در جهت شعاعی به طرف بلانک باردهی(تغذیه) میشود.

البته استفاده از ابزار به شکل یک شانه که به سادگی و ارزانی قابل ساخت است نیز ممکن میباشد اما این عیوب را دارد:

نخست آنکه به ابزار یا بلانک باید حرکت رفت و برگشتی داده شود و انجام عمل تراش تنها در یک مسیر امکان دارد و دوم اینکه همراه با چرخش بلانک، ابزار شانه ای باید در جهت طولی حرکت کند(یا بلانک بصورت درگیر روی شانه بغلتد)، درنتیجه لازم است شانه، خیلی بلند یا قطر بلانک خیلی کم باشد، در غیر اینصورت پس از ایجاد چند دندانه شانه و بلانک از درگیری خارج خواهندشد؛

این دو عیب را میتوان با استفاده از ابزار مارپیچی(هاب) به جای ابزار شانه ای(شانه) مرتفع نمود.

ابزار هابکاری را میتوان بصورت یک دندانه مستقیم بلند که بشکل مارپیچ بدور استوانه ای پیچیده شده است، تصور کرد که برای ایجاد لبه های تراشنده آنرا از چند نقطه بریده اند و در پشت هر یک از سطوح تراش مارپیچ، خلاصی ایجاد کرده اند؛ همچنین ابزار هابکاری را میتوان بصورت یک پیچ حلزونی بریده بریده تصور نمود.

در روش هابکاری برای تراش چرخدنده صاف(ساده) محور ابزار هاب را باید تحت زاویه نسبت به محور بلانک بست و برای تراش چرخدنده های مورب و مارپیچ زاویه مارپیچ چرخدنده را هم به زاویه انحراف ابزار هاب باید افزود.

محورهای ابزار هاب و بلانک بواسطه جعبه دنده بهم مربوط شده اند تا درگیری کامل آنها از نظمی از پیش تعیین شده پیروی نماید.

برای آغاز عمل تراش، ابزار هاب را طوری تنظیم میکنند که از بلانک جدا باشد و سپس آنرا آنقدر به طرف بلانک حرکت میدهند تا عمق دنده مطلوب حاصل شود؛ سپس باردهی ابزار هاب را در همان جهت محور چرخش بلانک انجام میدهند تا ضمن چرخش بلانک، دندانه ها کامل و کاملتر شوند و باردهی ابزار هاب در پهنای بلانک، پهنای مناسب را به دنده ها بدهد.

هابکاری یک روش ماشینکاری سنتی با ابزار چندلبه است که سرعت عمل و توجیه اقتصادی خوبی را داراست و ضمنا از دقت قابل قبولی هم برخوردار میباشد البته به این شرط که در مرحله بستن بلانک دقت لازم بخرج داده شود تا از لنگ تراشیده شدن دندانه ها جلوگیری بعمل آید. هابکاری چرخدنده های مخروطی به یک ماشین هابکاری اختصاصی نیازمند است و اساس کارش بر این اصل استوار میباشد که دو چرخدنده یکی تاجی و یکی مخروطی اگر گامهای قطری مساوی داشته باشند بخوبی با یکدیگر جفت خواهندشد.

ماشینهای ویژه هابکاری دنده مخروطی(تاجکاری) در دو نوع مستقیم تراش و منحنی تراش وجود دارند.

در این ماشینها، ابزار تاجی علاوه بر دندانه های معمول خود یک دندانه تراشنده با حرکت رفت و برگشتی نیز دارد؛ بلانک همراه با یک چرخدنده مخروطی واسطه با همان زاویه مخروط و با همان گام قطری بر روی یک محور مشترک نصب میشوند بطوریکه چرخدنده واسطه با دندانه های معمول ابزار تاجی و بلانک با دندانه تراشنده جفت شوند؛ همراه با غلتش چرخدنده واسطه بر روی ابزار تاجی دندانه تراشنده با حرکت رفت و برگشتی خود یک دندانه در بلانک ایجاد خواهدکرد.

مسلما با یک دندانه تراشنده، تنها یک فضای دندانه در بلانک ایجاد خواهدشد و لازمست با چرخانیدن چرخدنده واسطه به اندازه مناسب و دفعات لازم تمام دندانه های چرخدنده را تراشید؛ همچنین کاملا این امکان وجود دارد که به جای یک دندانه از دو نیمه دندانه با سطوحی مانند سطوح داخلی دو دندانه متوالی استفاده شده و همزمان هر دو طرف یک دندانه بر روی بلانک شکل داده شود.

در ماشینهائی که چرخدنده های مخروطی با دندانه های مارپیچ، قوسی و قوس دایره ای تولیدمیکنند ابزار تراش از نوع چندلبه چرخان بوده و محور چرخش آن به موازات محور غلتش گهواره است.

ابزار هاب کاملا امکان دارد که دارای بیش از یک راه نیز باشد که در اینصورت راندمان تولید به نسبت، بالاتر خواهد بود گرچه همواره دقت تراش با ابزار هاب تک راهه بیشتر است.

معمولا ماشینهای هابکاری را در اتاقکهای محصور شیشه ای با دمای کنترل شده و بدور از انواع آلودگی های هوا نگهداری میکنند؛ همچنین در آنها دمای سیال ماشینکاری بدقت کنترل میشود تا از تغییر دما و درنتیجه بهم خوردن دقت موردنظر جلوگیری بعمل آید.

روش صفحه تراشی

در این روش ابزاری که به شکل چرخدنده است در انتهای پائین یک محور قائم با قابلیت انجام حرکت رفت و برگشت نصب میشود و بلانک نیز بر روی یک محور قائم با قابلیت انجام چرخش بسته شده است.

دو محور از طریق یکسری چرخدنده بهم متصلند تا بتوان بلانک و ابزار را با سرعتهای گام خطی برابر چرخاند؛ این قابلیت امکان اینکه تعدادی بلانک بصورت اقماری پیرامون ابزار قرار داده شوند را فراهم میسازد؛ در پاره ای از این ماشینها عمل تراش را در هنگام حرکت رو به بالا و در برخی دیگر هنگام حرکت رو به پائین باید انجام داد؛ در انتهای هر مسیر تراش محوری که بلانک بر روی آن بسته شده است قدری عقب آورده میشود تا فضای آزادی بین بلانک و ابزار ایجادشود.

در پروسه ی تراش، ابزار درحالیکه همراه بلانک میچرخد شروع به تغذیه بسمت داخل میکند و پس از ایجاد عمق مناسب، تغذیه ابزار به داخل متوقف شده و ابزار و بلانک به چرخش خود ادامه میدهند تا تمام دندانه ها طی این فرآیند تولید گردند.

با این روش امکان تولید انواع چرخدنده با دندانه های مستقیم و مارپیچ وجود دارد.

برای تراش دنده های مارپیچ ابزار و بلانک حرکت نوسانی دورانی خواهند داشت و جهت چرخش در مسیر تراش، عکس جهت چرخش در مسیر بازگشت است.

نوع خاصی از ماشینهای صفحه تراش دنده هم وجود دارند که سایکز خوانده میشوند و برای تراش چرخدنده های جناغی پیوسته بکارمیروند.

بخاطر آنکه تنظیم پایان مسیر چرخش در هر نقطه امکانپذیر است از روش صفحه تراشی مشخصا در تراش دنده های خارجی استفاده میشود گرچه با تجهیز آنها به دو ابزار با قطرهای متفاوت امکان تراش دنده های داخلی هم فراهم است.

تولید چرخدنده با روشهای غیرماشینکاری

روش نورد سرد

این فرآیند اساسا مانند شکل دادن غلتکی رزوه است با این تفاوت که در بیشتر موارد امکان شکل دادن دندانه ها طی یک دور چرخش دنده خام وجود ندارد و غلتکها طی چند دور چرخش بتدریج در طول بلانک تغذیه میشوند. به خاطر سیلان فلز که در سطوح طرفین هر دندانه صورت میگیرد، سطوح بالائی دندانه های تولیدی با این روش صاف نبوده و از نظر شکل درست نیستند لیکن از آنجا که سطوح بالائی دندانه دخالتی در امر درگیری دو چرخدنده ندارد این امر اشکالی تولید نمیکند البته به این شرط که فضای آزاد بین دندانه چرخدنده جفت شونده با آن کافی باشد و بتوان با ماشینکاری سبک سطح بالائی را صاف و قطر بخش بالای دندانه را تصحیح کرد.

غلتکهای نورد سرد بسیار دقیق ساخته میشوند و درنتیجه چرخدنده های دقیقی هم تولیدمیکنند و پروسه ی کارسرد شدید هم موجب ایجاد دندانه هائی با سطوح بسیار صاف و محکم و مقاوم به سایش میشود.

سرعت این فرآیند تا 50 برابر ماشینکاری دنده بوده و سادگی مکانیزمش و نداشتن دورریز و عدم نیاز به اپراتور ورزیده باعث استقبال زیاد از این روش شده است.

روش ریخته گری

چرخدنده های ریختنی در ماسه سطوح ناصاف دارند و از نظر ابعاد دقت بالائی ندارند؛ پس چرخدنده های تولیدی با این روش تنها زمانی که به دقت بالا وسطوح صاف و سر و صدای کم نیاز نباشد، کاربرد خواهند داشت.

چرخدنده های تولیدی به روش ریخته گری حدیده ای دارای دقت نسبتا خوب و پرداخت قابل قبول هستند و از این چرخدنده ها میتوان در انتقال بارهای سبک در سرعتهای میانه استفاده نمود.

چرخدنده های ریخته شده در قالبهای با مدل ذوب شدنی پرداخت و دقت بالائی را بوجود آورند؛ این چرخدنده ها را میتوان از مواد محکم ریخت و برای انتقال بارهای سنگین مورد استفاده قرارداد.

همچنین ممکن است چرخدنده های ریخته گری شده که فرم دندانه های آنها کامل نبوده و تنها نزدیک به فرم نهائی میباشد را با انجام یک مرحله ماشینکاری، تکمیل نمود.

روش پرسکاری با قالب

ضخامت و قطر چرخدنده های تولیدی با این روش چندان زیاد نبوده و ضخامت غالبا بیش از یک و نیم میلیمتر نخواهد بود مگر آنکه تمهیدات خاصی برای کنترل نیروی وارده پرس بعمل آمده باشد که البته در این حالت دقت ابعادی به همان میزان افزایش ضخامت و قطر چرخدنده افت پیداخواهدکرد.

با پرداختکاری لبه چرخدنده ها پس از بریدن با قالب دقت ابعادی بسیار خوب حاصل خواهدشد.

روش قالب گیری پلاستیک

روش آهنگری

روش گردفلزکاری

روش حدیده کاری(اکستروژن)

روش بریدن با شعله

روش نورد گرم

 

 

 
  آخرین مقاله درج شده در هر زیر گروه
 آخرین اخبار درج شده در سایت
 
 آخرین کنفرانس و دوره اموزشی ثبت شده
دوره ویژه بازرسی جوش 1 (خرداد 92 )
دوره بازرسی جوش 1
برگزاری گارگاه های آموزشی غیر مخرب با شرایط ویژه
(NEW) تدوین دوره های جدید و رشته های جدید در واحد آموزش


Login To C-Panel


Login To Home

   
 

 Our Business Partner

همایش خودرو های دو گانه سوز نهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران حامی نهمین ، دهمین و یازدهیمن کنفرانس جوش ایران و طراح سامانه عضویت انجمن جوش ایران دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد برگزار کننده اولین و دومین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید حامی چهارمین و پنجمین همایش ملی و برگزار کننده دومین همایش بین المللی عملیات حرارتی مجموعه دانشگاه های آزاد منطقه چهار قرارگاه سازندگی خاتم الانبیا و مشارکت در پروژه های عمرانی کشور ارائه خدمات آموزشی به صنایع هفتم تیر اصفهان برگزار کننده اولین کنفرانس ملی یافته های نوین در مهندسی عمران نمایندگی مستقیم بیسج دانشجویی دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی و برگزاری کنکور های کارشناسی ارشد نصیر حامی اولین همایش ملی دانش آموزش فناوری نانو به میزبانی پژوهشسرای استاد طاهر شهرضا ارائه خدمات آموزشی به شرکت ذوب آهن اصفهان سرپرست مکانیک تیم رباتیک فرزارنگان امین اصفهان و کسب مقام اول بین المللی در مسابقات اتریش طراحی و پشتیبانی از سامانه هوشمند مجله علمی پژوهشی علم مواد طراحی و پشتیبانی از سامانه هوشمند مجله علمی پژوهشی فرآیند های نوین ساخت و تولید طراحی و پشتیبانی از سامانه هوشمند مجله علمی پژوهشی برق و الکترونیک  
           
         

  برای نمایش اطلاعات مربوط به هر آرم ماوس خود را برای چند لحظه روی آن آرم نگه دارید .