چرخ‌دنده وسیله‌ای است برای انتقال توان دورانی از یک محور به محور دیگر که طی آن مقدار گشتاور یا سرعت دورانی یا جهت چرخش یا راستای محوری می‌تواند تغییر کند. تسمه و زنجیر نیز همین کار را می کنند اما با کیفیتی متفاوت.

تاریخچه

چرخ‌دنده ها از گذشته ای دور مورد استفاده قرار می گرفتند اما دندانه هایشان به شکل امروزی نبوده و معایب زیادی داشتند، تا این که با کشف منحنی اینولوت به عنوان پروفیل دندانه٬ چرخ‌دنده ها تکامل یافتند و معایبشان برطرف گردید.

ساختار

داخلی‌ترین قسمت چرخ‌دنده توپی می‌باشد که به محور محرک متصل می‌باشد. در بیرون این قسمت جان چرخ‌دنده قرار گرفته‌است. بیرونی‌ترین قسمت در جهت شعاعی، محیط چرخ‌دنده می‌باشد که دندانه‌های چرخ‌دنده در این قسمت قرار می‌گیرند. این بخش از چرخ‌دنده منبع اصلی ایجاد صدا می‌باشد.

مهم‌ترین اصطلاحاتی که در طراحی چرخ‌دنده بکار می‌روند عبارت‌اند از:

مدول:نسبت قطر دایره گام به تعداد دندانه ها.دیمانسیون آن طول می باشد و میلی متر واحد کمیت آن معمولاً است.مطابق اصول:دو چرخدنده در گیر باید “هم مدول” باشند تا جفت شوند.

دایره گام: دایره‌ای فرضی که تمامی‌محاسبات بر اساس آن انجام می‌گیرد. دایره گام دو چرخ‌دنده درگیر بر هم مماس می‌باشند.

گام محیطی: طول کمانی از دایره گام که بین دو نقطه متناظر از دو دندانه مجاور قرار گرفته‌است.

ارتفاع سردنده: فاصله بین بالای دندانه تا دایره گام.

ارتفاع ته‌دنده: فاصله بین ته دندانه تا دایره گام.

لقی محیطی: مقداری که فضای خالی بین دو دندانه یک چرخ‌دنده از ضخامت دندانه‌های چرخ‌دنده درگیر با آن در امتداد دایره گام بیشتر است.

چرخ‌دنده‌ها بر اساس وضعیت قرارگیری محورهای دو چرخ‌دنده درگیر نسبت به هم به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

• چرخ‌دنده‌های با محورهای موازی
• چرخ‌دنده‌های با محورهای غیرموازی

انواع چرخ‌دنده

چرخ‌دندهٔ ساده

ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده‌است. هر چرخ دنده شامل دیسکی است که دندانه‌های آن بصورت شعاعی قرار گرفته‌اند و محور هر دو دنده می‌بایست موازی هم باشد.

چرخ‌دندهٔ مارپیچ

دندانه‌های این چرخ‌دنده برخلاف چرخ‌دنده ساده موازی با محور چرخ‌دنده نیستند، بلکه هر دندانه به شکل مقطعی از مارپیچ است. این قابلیت باعث می‌شود دندانه‌ها به آرامی با هم درگیر شوند، در حالی که دندانه‌های چرخ‌دنده ساده به یکباره با هم درگیر شده و از هم جدا می‌شوند. این مسئله باعث می‌شود که چرخ‌دنده‌ها مارپیچ نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده آرام‌تر و با صدای کمتر کار کنند. محور این چرخ‌دنده‌ها می‌تواند بصورت موازی یا متقاطع قرار گیرد. در مقایسه با چرخ‌دنده‌های ساده، چرخ‌دنده‌های مارپیچ بیشتر دارای کاربرد در سرعت‌های بالا و توان‌های بالا است. همچنین به دلیل آنکه این چرخ‌دنده‌ها با سر و صدا و ارتعاشات کمتری کار می‌کنند، در مواردی که کنترل سر و صدای بالا حائز اهمیت است از این گونه چرخ‌دنده استفاده می‌گردد.

چرخ‌دندهٔ مخروطی

این نوع چرخ دنده عمدتاً جهت انتقال محور دوران از حالت محور عمودی به محور افقی ویا بالعکس استفاده می‌شود. و در صنایع خودرو سازی از کاربرد فراوانی برخوردار است. دیفرانسیال اتومبیلها و محورهای محرکه همگی از این نوع می‌باشد.

چرخ‌دندهٔ حلزونی

چرخ دنده های حلزونی ،یکی از انواع چرخ دنده ها با قابلیت های منحصر به فرد می باشد که انتقال قدرت را از دو محور که با هم زاویه ی 90 درجه دارند را میسر می سازد. از ویژگی های این نوع چرخ دنده ها می توان به یکسو بودن انتقال(از پیچ به چرخ)اشاره کردکه از جمله موارد استفاده ی این چرخدنده ها در مکانیزم های بالا بر وخود قفل شونده(مانند جرثقیل ها) می باشد.دیگر ویژگی این چرخ دنده ها کاهش چشمگیر نسبت دور می باشد که نسبت کاهش 300:1وحتی بالاتر را میسر می سازد.

چرخ‌دندهٔ شانه‌ای

ایجاد دنده‌های مدولار روی یک محور افقی این چرخدنده را بوجود می اورد و جهت انتقال محور حرکت از حالت کشویی به حالت دورانی ویا بالعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع قسمتی از چرخ دنده ای با قطر بی نهایت هستند.

 

فهرست مطالب:

چرخ دنده ها

محاسن چرخ دنده ها

معایب چرخ دنده ها

انواع چرخ دنده ها

چرخ دنده های ساده

مزایا

معایب

چرخ دنده های مارپیچ

مزایا

معایب

چرخدنده های جناقی و دو مارپیچ

چرخدنده های داخلی

چرخدنده های شانه ای

نمونه ای از کاربردهای چرخ و شانه

چرخدنده های مخروطی ساده

چرخدنده های مخروطی مارپیچی

مزایا

چرخدنده های مارپیچی متنافر محور

حلزون و چرخ حلزون

مزایا

معایب

چرخدنده های هیپوئید

بهبود چرخدنده های هیپوئیدی

اصطلاحات مربوط به دندانه های چرخدنده

دایره گام

گام

مدول

ارتفاع سر دنده

لقی

ارتفاع پای دنده

عمق دنده

قطر سر دنده

قطر پای دنده

ضخامت چرخدنده

مشخصات چرخدنده ها در یک نگاه

خط فشار

فرم دندانه های چرخدنده ها

اینولوت چیست؟

سیکلوئید چیست؟

و…