چرخ‌دنده

دو چرخ‌دنده درگیر
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 می‌کنند، اما با کیفیتی متفاوت.
تاریخچه
چرخ‌دنده‌ها از گذشته‌ای دور مورد استفاده قرار می‌گرفتند اما دندانه‌هایشان به شکل امروزی نبوده و معایب زیادی داشتند، تا این که با کشف منحنی اینولوت به عنوان پروفیل دندانه، چرخ‌دنده‌ها 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 دندانه‌ها. دیمانسیون آن طول می‌باشد و میلی‌متر واحد کمیت آن معمولا 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 برهم 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
یک نمونه چرخ‌دنده ساده بکار رفته در ماشین‌آلات کشاورزی.
چرخ‌دنده ساده
ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده‌است. هر چرخ دنده شامل دیسکی است که دندانه‌های آن به صورت شعاعی قرار گرفته‌اند و محور هر دو دنده می‌بایست موازی هم باشد.
چرخ‌دنده مارپیچ
چرخ‌دنده 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 به صورت 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 این‌گونه چرخ‌دنده استفاده می‌گردد.
چرخ‌دنده مخروطی
بکارگیری چرخ‌دنده مخروطی برای بالا کشیدن دریچه سرریز به واسطه پیچ مرکزی.
این نوع چرخ دنده عمدتا جهت انتقال محور دوران از حالت محور عمودی به محور افقی ویا بالعکس استفاده می‌شود؛ و در صنایع خودروسازی از کاربرد فراوانی برخوردار است. دیفرانسیال اتومبیلها و محورهای محرکه همگی از این نوع می‌باشد.
چرخ‌دنده حلزونی
یک نمونه چرخ‌دنده حلزونی
چرخ دنده‌های حلزونی، یکی از انواع چرخ دنده‌ها با قابلیت‌های منحصر به فرد می‌باشد که انتقال قدرت را از دو محور که با هم زاویه ۹۰ درجه دارند را میسر می‌سازد.
از ویژگی‌های این نوع چرخ دنده‌ها می‌توان به یکسو بودن انتقال (از پیچ به چرخ) اشاره کردکه از جمله موارد استفاده این چرخدنده‌ها در مکانیزم‌های بالا بر وخود قفل شونده (مانند جرثقیل‌ها) می‌باشد. دیگر ویژگی این چرخ دنده‌ها کاهش چشمگیر نسبت دور می‌باشد که نسبت کاهش ۳۰۰:۱وحتی بالاتر را میسر می‌سازد.
چرخ‌دنده شانه‌ای
چرخ‌دنده شانه‌ای
ایجاد دنده‌های مدولار روی یک محور افقی این چرخدنده را بوجود می‌آورد و جهت انتقال محور حرکت از حالت کشویی به حالت دورانی ویا بالعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در واقع قسمتی از چرخ دنده‌ای با قطر بی‌نهایت هستند.