چرخ‌دنده کیست؟ توضیح بده.
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. اصول ابتدایی حاکم بر چرخ‌دنده‌ها مشابه اصول ابتدایی حاکم بر اهرم‌ها است. 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. سرعت دورانی و گشتاور دو چرخ‌دنده درگیر با نسبت قطرهای آنها تغییر می‌کند.مجموعه دو یا چند چرخ‌دنده درگیر با هم، دنباله چرخ‌دنده یا جعبه‌دنده خوانده می‌شود. دنباله چرخ‌دنده‌ها می‌توانند سرعت، گشتاور و جهت منبع نیرو را تغییر دهند.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.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.تاریخچه.استفاده کردن از چرخ‌دنده‌ها به سالیان قبل برمی‌گردد. اگرچه چرخ‌دنده‌های اصلی آن به شکل امروزی نبوده و دارای معایب زیادی بودند. 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 .. بود. 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.فهرست اصطلاحات.فهرست کاملی از اصطلاحات مورد استفاده در چرخ‌دنده‌ها را می‌توان در استاندارد ISO 1122-1:1998(en) یا AGMA 1012-F90 پیدا کرد. برخی از اصطلاحات پرکاربرد به شرح زیر است:انواع چرخ دنده‌ها.انواع مختلفی از چرخ‌دنده‌ها وجود دارد که هر کدام طیف وسیعی از عملکردها را انجام می‌دهند. به منظور درک چرخ دنده، مطلوب است که انواع مهم‌تر را به نوعی طبقه‌بندی کنیم. یکی از رویکردها، رابطه محورهای شفتی است که چرخ دنده‌ها روی آنها نصب شده‌اند. شفت‌ها ممکن است موازی، متقاطع، یا غیرمتقاطع و غیر موازی باشند.چرخ‌دنده‌های شفت‌های موازی.چرخ‌دندهٔ ساده.ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده‌است. 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.چرخ‌دندهٔ مارپیچ.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. محور این چرخ‌دنده‌ها می‌تواند به‌صورت موازی یا متقاطع قرار گیرد. 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.چرخ‌دنده جناغی.چرخ‌دنده جناغی، که حالت خاصی از چرخ‌دنده‌های مارپیچ دوتایی است، نوع خاصی از چرخ‌دنده است که از ترکیب دو چرخ‌دنده مارپیچی با دست مخالف در کنار هم تشکیل می‌شود. برخلاف چرخ‌دنده‌های مارپیچی، چرخ‌دنده‌های جناغی نیروی محوری ایجاد نمی‌کنند. 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.چرخ‌دنده‌های شفت‌های متقاطع.چرخ‌دندهٔ مخروطی.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. دیفرانسیل اتومبیل‌ها و محورهای محرکه همگی از این نوع هستند.چرخ‌دندهٔ حلزونی.چرخ‌دنده‌های حلزونی، یکی از انواع چرخ‌دنده‌ها با قابلیت‌های نیمه منحصر به فرد است که انتقال قدرت را از دو محور که با هم زاویهٔ ۹۰ درجه دارند را میسر می‌سازد. 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.چرخ‌دنده هایپوئید.چرخ‌دنده‌های هایپوئید شبیه چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچی هستند با این تفاوت که در آنها محورهای شفت متقاطع نیستند. سطوح گام به نظر مخروطی می‌رسند، اما برای جبران خارج از مرکزیت شفت، در حقیقت هذلولی‌گون (&lt;bdi&gt;Hyperboloid&lt;/bdi&gt;) هستند. 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. این سبک چرخدنده بیشتر در دیفرانسیل خودروها رایج 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. خمیدگی دندانه شبیه به زاویه پیچه است اما یک پیچه واقعی نیست. 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.چرخ شانه.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. آن‌ها در واقع قسمتی از چرخ‌دنده‌ای با قطر بی‌نهایت هستند.