چرخدنده و انتقال حرکت در محورها

چرخ دنده شانه ای
این چرخ دنده‌ها برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می‌شوند. یک مثال خوب برای این چرخ دنده‌ها فرماناتومبیل است. فرمان، چرخ دنده ای را می‌چرخاند که با چرخ شانه ای در تماس است. وقتی شما فرمان را می‌چرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت می‌کند و باعث حرکت چرخها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود.

1) چرخ دنده ی ساده :

چرخدنده های ساده در انتقال حرکت در محورهای موازی بسیار معمول و متداول هستند . این چرخ دنده ها نیروی شعاعی به یاتاقان وارد می کنند و دندانه های آن مستقیم و با محور چرخدنده موازی هستند و می توانند داخلی و یا خارجی باشند . در شکل هر دو نوع چرخدنده ی ساده ی داخلی و خارجی نشان داده شده است . یک نوع چرخدنده ی ساده ی خارجی که دارای شعاع بینهایت است نیز در شکل نشان داده شده است که به آن چرخ دنده ی شانه ای گفته می شود .

2 -چرخدنده ی مارپیچی :

دندانه ها در چرخدنده ی مارپیچی در صحفه ی عرضی و در امتداد محور و زاویه ی مشخص که همان زاویه ی مارپیچ است دوران می کنند. این دندانه ها می توانند به صورت راست گرد و چپ گرد باشند . چرخدنده های مارپیچی می توانند به صورت داخلی و یا خارجی با هم جفت شوند ولی نوع داخلی آن معمول نیست . در نوع خارجی سمت دندانه ها باید مخالف باشد یعنی یکی راست گرد ودیگری چپ گرد اما در نوع داخلی بر خلاف خارجی باید از یک نوع باشند . دو چرخدنده علاوه بر این ها باید دارای زاویه مارپیچ یکسانی باشند . در شکل چرخدنده ی مارپیچی ساده از نوع خارجی نشان داده شده است .گاهی اوقات از چرخدنده های مارپیچی دوبل نیز استفاده می شود که در آن هر چرخدنده دارای هر دو نوع دندانه ی راست و چپ می باشد . به طور معمول فاصله ی کوچکی میان دو مارپیچ وجود دارد اما چرخدنده هایی وجود دارد که هیچ فاصله ای بین دو مارپیچ وجود ندارد . چرخدنده ی مارپیچی دوبل چرخدندهخ ی پیکانی و جناغی نیز نامیده می شود . چرخدنده ی مارپیچی ساده هر دو نوع نیروی محوری و شعاعی را بر یاتاقان وارد می آورد . چرخدنده ی مارپیچی دوبل تنها نیروی شعاعی بر یاتاقان وارد می کند زیرا در آن نیروی محوری توسط دو مارپیچ با دو سمت مخالف خنثی می شود . در شکل نمونه ای از چرخدنده ی مارپیچی نشان داده شده است . اگر ما چرخدنده ی مارپیچی خارجی را شعاع بی نهایت فرض کنیم در نتیجه یک چرخ شانه ی ماپیچی خواهیم داشت . پهلو های این چرخ شانه صاف است و مستقیم اما مسیر این دندانه ها با صفحه ی زیرین خود زاویه ای ایجاد می کند . چرخ دنده ی ساده را می توان یک چرخدنده ی مارپیچی با زاویه مارپیچ صفر در نظر گرفت .

چرخدنده ها در محورهای متقاطع

1) چرخدنده ی مخروطی دندانه مستقیم :

چرخدنده ی مخروطی دندانه مستقیم برای انتقال حرکت میان دو محور متقاطع بکار می رود که زاویه ی معمول بین دو شفت نود درجه می باشد . دندانه ها در این نوع چرخ دنده مستقیم اند و به طور مخروطی قرار گرفته و به طرف نوک مخروط همگرا هستند . این چرخ دنده ها دو نیروی شعاعی و محوری را به یاتاقان وارد می کنند . نمونه ای از چرخ دنده ی مخروطی دندانه مستقیم در شکل نشان داده شده است .

2) چرخدنده ی مخروطی مارپیچی :

چرخدنده های مخروطی مارپیچی نیز همانند چرخ دنده ی مخروطی دندانه مستقیم برای انتقال حرکت از دو محور متقاطع که زاویه ی بین آن ها نود درجه است بکار می روند . دندانه ها در اینجا به صورت منحنی هستند و به سمت نوک مخروط جمع شده اند . این چرخ دنده دو نیروی محوری و شعاعی را به یاتاقان وارد می آورد .

3) چرخدنده ی مخروطی زرول :

زرول نام تجاری شرکت گلیسون است در آمرئکا که به نوع خاصی از چرخ دنده ی مخروطی مارپیچی اشاره می کند . در اینجا زاویه ی مارپیچ صفر است و از آنجا به آن نام زرول داده اند . د راینجا دو نیروی شعاعی و محوری به یاتاقان وارد می شود .

4)  صفحه دنده :

صفحه دنده دارای دندانه هایی است که صفحه ی چرخ دنده را قطع می کنند . آن ها بسیار مشابه چرخ دنده ی مخروطی اند . پینیون با صفحه دنده درگیر می شود و زاویه ی بین دو محور نود درجه است .

چرخدنده در محورهای متنافر

1)        چرخ دنده ی مارپیچی متقاطع :

چرخدنده ی مارپیچی متقاطع برای انتقال حرکت میان دو محور متنافر استفاده می شود . نمونه ای از این در شکل نشان داده شده است . چرخ دنده به تنهایی مانند چرخ دنده ی مارپیچ است . چرخ دنده ی مارپیچ برای محورهای موازی کاربرد داشت و سمت مارپیچ در دو چرخ دنده ی درگیر شده مخالف بود ؛ زاویه ی مارپیچ در دو چرخ دنده مساوی و اندازه ی گام متناسب با نسبت دندانه ها بود . در چرخ دنده ی مارپیچی متقاطع جهت مارپیچ در دو چرخ دنده ی درگیر می تواند موافق یا مخالف باشد و زاویه ی مارپیچ نیز می تواند با هم فرق کند و اندازه ی گام با نسبت دندانه ها تناسبی ندارد . تنها مدول نرمال و اندازه ی نرمال گام برای چرخ دنده های محرک و متحرک با هم یکسان است . در هنگام درگیری در چرخدنده ی مارپیچی متقاطع فقط یک نقطه ی تماس به طور نظری وجود دارد اما در چرخ دنده های کمی فرسوده بجای نقطه یک خط تماس وجود دارد که این باعث می شود میزان انتقال قدرت از حالت تماس نقطه ای بسیار بیشتر باشد . این چرخ دنده ها دو نیرو محوری و شعاعی را به یاتاقان وارد می کنند .

2)  چرخ دنده ی حلزونی

این چرخ دنده ها برای انتقال حرکت میان دو محور متقاطع که دارای زاویه ی نود درجه هستند بکار می رود . این شامل حلزون و چرخ حلزون می باشد . حلزون دارای دندانه های مارپیچی است وو چرخ حلزون دارای دندانه هایی است که با دندانه های حلزون پیچ میشود . این دو دارای جهت مارپیچ یکسانی هستند اما زاویه ی مارپیچ برای حلزون و چرخ حلزون متفاوت است ؛ این نوع چرخ دنده دو نیروی شعاعی و محوری را به یاتاقان وارد می آورد .

در چرخ دنده ی حلزونی یک راهه ، در هنگام درگیری ، ما فقط یک خط تماس داریم ولی در چرخ دنده ی حلزونی دو راهه ما در هنگام درگیری ، یک سطح تماس داریم  به همین دلیل چرخ دنده ی حلزونی دوبل قابلیت انتقال قدرت بیشتری دارد .

-3چرخدنده های هیپوئیدی

چرخ دنده ی هیپوئیدی مشابه چرخ دنده ی مار��یچی مخروطی است ولی در اینجا پینیون میتواند کمتر از شش دندانه داشته باشد در حالی که در چرخ دنده ی مخروطی کمترین دندانه دوازده است . این نوع چرخدنده دو نوع نیروی شعاعی و محوری را به یاتاقان وارد می آورد .

براي بدست آوردن اندازه ي قسمت هاي مختلف يك چرخ دنده بايد از فرمول هايي استفاده كرد كه در ذيل به آنها اشاره خواهد شد .در اكثر مسائل مدول وتعداد دنده را به ما مي دهند تا با استفاده از آنها به بقيه ي مجهولات دست يابيم.در زير نام هر قسمت نوشته شده و فرمول مربوط به آن هم ذكر شده

مدول=مدول ازتقسيم گام بر عدد3/14بدست مي آيد. 3.14/m=p فرمول بالا را مي توان اصطلاحا" فرمول مادر ناميد چونكه در محاسبات چرخ دنده از اين فرمول زياد استفاده مي شود و مي توان گفت يك فرمول كليدي است.

گام=گام را مي توان از رابطه ي بالا بدست آورد اينگونه كه گام برابر است با حاصل ضرب مدول در عدد    3/14 3.14*p=m 

قطر دايره ي گام=اين قطر از حاصل ضرب مدول در تعداد دنده بدست مي آيد.فرمول آن به صورت زير است .                                                   do=Z*m   

قطر سر دنده=براي اين قطر مي توان ار چند فرمول استفاده كرد ولي همه ي آنها بازگوكننده ي اين هستند كه قطر دايره ي گام بعلاوه ي دو مدول.فرمول آن اينگونه است . da=2m + ( m*Z )       da=do+2m

قطر ته دنده=از كم كردن قطر دايره ي گام ازدو برابر مدول بعلاوه ي لقي بدست مي آيد .

لقي=از ضرب 167/درمدول لقي بدست مي آ يد.

چرخ دنده ي حلزوني

اين چرخ دنده ها براي انتقال حرکت ميان دو محور متقاطع که داراي زاويه ي نود درجه هستند بکار مي رود . اين شامل حلزون و چرخ حلزون

مي باشد . حلزون داراي دندانه هاي مارپيچي است وو چرخ حلزون داراي دندانه هايي است که با دندانه هاي حلزون پيچ ميشود . اين دو

داراي جهت مارپيچ يکساني هستند اما زاويه ي مارپيچ براي حلزون و چرخ حلزون متفاوت است ؛ اين نوع چرخ دنده دو نيروي شعاعي و

محوري را به ياتاقان وارد مي آورد

در چرخ دنده ي حلزوني يک راهه ، در هنگام درگيري ، ما فقط يک خط تماس داريم ولي در چرخ دنده ي حلزوني دو راهه ما در هنگام

درگيري ، يک سطح تماس داريم به همين دليل چرخ دنده ي حلزوني دوبل قابليت انتقال قدرت بيشتري دارد