موضوع مقاله: چرخ‌دنده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # چرخ‌دنده | مقدمه: سرعت دورانی چرخ‌دنده سبز نصف سرعت دورانی چرخ‌دنده قرمز و گشتاور چرخ‌دنده سبز دو برابر چرخ‌دنده قرمز می‌باشد. | ## بخش 1: چرخ‌دنده | چرخ‌دنده یک سخت‌افزار دورانی است که معمولاً دایره‌ای شکل بوده و دارای دندانه‌هایی در محیط است و از آن برای انتقال گشتاور از محوری به محور دیگر استفاده می‌شود. دو یا چند چرخ‌دنده درگیر با هم با اندازه‌های متفاوت می‌توانند گشتاور را تغییر داده، و از طریق نسبت چرخ‌دنده خود یک مزیت مکانیکی ایجاد کنند، در نتیجه می‌توان آن را یک ماشین ساده در نظر گرفت. مجموعه دو یا چند چرخ‌دنده درگیر با هم، دنباله چرخ‌دنده یا جعبه‌دنده خوانده می‌شود. شکل دندانه چرخ‌دنده‌ها در استانداردهای مختلفی به صورت ریاضی تعریف شده و به دقت ماشینکاری می‌شود. به عنوان مثال، انجمن تولیدکنندگان چرخدنده آمریکا (AGMA)، دستورالعمل‌هایی را برای استانداردسازی طراحی و تولید چرخ‌دنده‌ها ایجاد کرده‌است. در این موتور توربوپراپ برش خورده چرخ‌دنده‌های کاهنده در سمت چپ تصویر به راحتی قابل مشاهده است. از چرخ‌دنده‌ها در دستگاه‌های بسیار متنوعی استفاده می‌شود، از جمله؛ جعبه‌دنده و دیفرانسیل خودرو، راه‌انداز موتورهای جت، جعبه‌دنده هلیکوپتر، فلاپ باله‌های هواپیما، پروانه کشتی‌ها، دستگاه دریل، موتور کرکره برقی و دستگاه خودپرداز. در تمام سیستم‌های چرخ‌دنده امروزی، چرخ شانه پایه طراحی دندانه‌ها و ساخت ابزارهای تولید چرخ‌دنده است. در هر دو سیستم متریک و اینچی، چرخ‌شانه مبنا برای اندازه واحد استانداردسازی شده‌است. چرخ‌شانه استاندارد در سیستم متریک دارای مدول ۱ و در سیستم اینچی دارای گام قطری ۱ می‌باشد. آن‌ها از چوب و میله‌های چوبی ساخته شده بودند که با چربی‌های حیوانات روان‌کاری می‌شدند و کاربردهای آن در پمپ‌ها و بلند کردن اجسام سنگین مانند مصالح ساختمانی و .. همچنین دستگاه‌هایی در یونان باستان کشف شده‌است که برای محاسبهٔ حرکت ستاره‌ها و سیارات استفاده می‌شده‌است. در قرن هجدهم، پس از انقلاب صنعتی در انگلستان، شروع به استفاده از چرخ‌دنده‌های فلزی در ماشین‌آلات نساجی شد. ساخت چرخ‌دنده‌ها امروزه تحول یافته‌است و این چرخ‌دنده‌ها بسیار پیشرفته‌تر هستند و پیشرفت آن‌ها همچنان ادامه دارد. پینیون (pinion): در یک جفت چرخ‌دنده درگیر، به چرخ‌دنده‌ای که کوچکتر است پینیون گفته می‌شود. | ## بخش 2: چرخ‌دنده | در چرخ دنده‌های هلیکال و حلزونی‌ها، در دایره گام استاندارد قرار دارد، مگر اینکه طور دیگری مشخص شده باشد. زاویه فشار یک دندانه چرخ‌دنده اینوولوت با نسبت اندازه بین دایره پایه و دایره گام تعیین می‌شود. دندانه‌ها ممکن است با لبه چرخ‌شانه زاویه قائمه داشته باشند و می‌توانند با یک چرخ‌دنده ساده جفت شوند، یا دندانه‌های روی چرخ‌شانه ممکن است در زاویه دیگری باشند و با یک چرخ دنده هلیکال درگیر شوند. انواع چرخ دنده‌ها انواع مختلفی از چرخ‌دنده‌ها وجود دارد که هر کدام طیف وسیعی از عملکردها را انجام می‌دهند. هر چرخ‌دنده شامل دیسک یا سیلندری است که دندانه‌های آن در راستای شعاع روی سطح آن قرار گرفته‌اند و محور هر دو دنده می‌بایست موازی هم باشد. این نوع از چرخ‌دنده‌ها از متداول‌ترین نوع چرخ‌دنده‌ها هستند که استفادهٔ بسیار زیادی در ساخت گیربکس‌ها دارند. چرخ‌دنده‌های ساده به‌دلیل سادگی فرایند تولید، نسبت به سایر چرخ دنده‌ها قیمت پایین‌تری دارند. این چرخ‌دنده‌ها برای انتقال قدرت و تبدیل گشتاور مناسب هستند و در انواع صنایع سبک و سنگین کاربرد دارند. امروزه به دلیل صدای کم چرخ‌دنده‌های هلیکال تقریباً در همه گیربکس‌های خودروها از آنها استفاده می‌شود. دندانه‌های این چرخ‌دنده برخلاف چرخ‌دندهٔ 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 چرخ‌دندهٔ ساده به یکباره با هم درگیر شده و از هم جدا می‌شوند. این مسئله باعث می‌شود که چرخ‌دنده‌های مارپیچ نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده آرام‌تر و با صدای کمتر کار کنند. در مقایسه با چرخ‌دنده‌های ساده، چرخ‌دنده‌های مارپیچ بیشتر دارای کاربرد در سرعت‌های بالا و توان‌های بالا است. همچنین به‌دلیل آن‌که این چرخ‌دنده‌ها با سر و صدا و ارتعاشات کمتری کار می‌کنند، در مواردی که کنترل سر و صدای بالا حائز اهمیت است از این‌گونه چرخ‌دنده استفاده می‌گردد. چرخ‌دنده‌های جناغی مانند چرخ دنده‌های مارپیچ، این مزیت را دارند که توان را به آرامی منتقل می‌کنند، زیرا در هر لحظه بیش از دو دندانه در هم می‌پیچند. | ## بخش 3: چرخ‌دنده | این نوع چرخ‌دنده عمدتاً جهت انتقال محور دَوَران از حالت محور عمودی به محور افقی یا بالعکس استفاده می‌شود؛ و در صنایع خودروسازی از کاربرد فراوانی برخوردار است. از ویژگی‌های این نوع چرخ‌دنده‌ها می‌توان به یکسو بودن انتقال (از پیچ به چرخ) اشاره کرد که از جمله موارد استفادهٔ این چرخ‌دنده‌ها در مکانیسم‌های بالابر و «خودقفل‌شونده» (مانند جرثقیل‌ها) است. دیگر ویژگی این چرخ‌دنده‌ها کاهش چشمگیر نسبت دور است که نسبت کاهش ۳۰۰:۱ و حتی بالاتر را میسر می‌سازد. علیرغم شباهت زیاد آن به چرخ‌دنده مخروطی مارپیچ، این چرخ‌دنده برشی از قسمتی از یک هذلولی‌گون می‌باشد. یکی از مزیت‌های اصلی چرخ‌دنده هایپوئید، علاوه بر صدا و لرزش کمتر و استحکام بیشتر، امکان نزدیکتر کردن بیشتر میل کاردان به زمین و در نتیجه کاهش ارتفاع مرکز ثقل و افزایش فضای مفید داخل اتاقک خودرو می‌باشد. چرخ‌دنده‌های هایپوئید شبیه چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچی هستند با این تفاوت که در آنها محورهای شفت متقاطع نیستند. چرخ‌دنده‌های هایپوئید تقریباً همیشه برای کار با شفت‌هایی با اختلاف ۹۰ درجه طراحی می‌شوند. بسته به اینکه شفت به کدام سمت منحرف می‌شود، نسبت به زاویه دندانه‌ها، تماس بین دندانه‌های چرخ دنده هایپوئید ممکن است حتی نرم‌تر و تدریجی‌تر از دندانه‌های چرخ‌دنده مخروطی مارپیچی باشد. اما از آنجایی که در این چرخ‌دنده‌ها لغزش (سایش) زیادی نیز وجود دارد، چرخ‌دنده‌های هایپوئید معمولاً به ویسکوزترین روغن‌های روانکاری نیاز دارند. همچنین، پینیون را می‌توان با تعداد دندانه‌های کمتری نسبت به یک پینیون مخروطی مارپیچ طراحی کرد، در نتیجه نسبت چرخدنده ۶۰:۱ و بالاتر با استفاده از یک مجموعه چرخ‌دنده هایپوئید امکانپذیر است.. در حالی که یک مجموعه چرخ‌دنده معمولی (غیر هایپویید) برای بسیاری از کاربردها مناسب است، برای گیربکس وسایل نقلیه ایدئال نیست زیرا نسبت به چرخ‌دنده هایپوئید نویز و لرزش زیادی تولید می‌کند. تولید انبوه چرخ‌دنده‌های هایپوئید و معرفی آنها به بازار یک پیشرفت مهندسی بزرگ در دهه ۱۹۲۰ بود. چرخ‌دنده اسپیروید چرخ‌دنده‌های اسپیروید تشکیل شده‌است از یک پینیون مخروطی که تا حدودی شبیه یک چرخ‌دنده حلزونی است و یک عضو چرخ‌دنده که یک چرخ‌دنده رخ‌به‌رخ با دندانه‌های خمیده در جهت طولی است. ترکیبی از نسبت دنده بالا در آرایش‌های فشرده، هزینه کم در هنگام تولید انبوه، و ظرفیت حمل بار خوب، این چرخ‌دنده‌ها را در بسیاری از کاربردها جذاب می‌کند. | ## جمع‌بندی | چرخ‌دنده‌های تبدیل حرکت‌خطی به دورانی و برعکس چرخ شانه frame|چپ|چرخ‌دندهٔ شانه‌ای ایجاد دنده‌های مدولار روی یک محور افقی این چرخ‌دنده را به وجود می‌آورد و جهت انتقال محور حرکت از حالت کشویی به حالت دورانی یا بالعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.