دانلود تحقیق ساخت چرخدنده

برای طراح مکررا لازم می شود که قدرت را از یک شفت به شفت دیگری منتقل کند بطوریکه نسبت سرعت دورانی معینی بین دوشفت مذکورحفظ شود.

همچنین ممکن است یک حرکت زاویه ای مشخص لازم بشود.
سیستمهای چرخند ه ای گوناگونی جهت تامین این هدف طراحی و ساخته شده اند که به طور بی صدا و با افت اصطکاکی خیلی کمی کار می کنند.

برا ی اینکه چرخنده ها به نرمی و بدون نوسان کار بکنند به دندانه های آنها شکل هندسی مخصوصی می دهند.

نسبتهای دندانه چرخنده وهمچنین انداره های دندانه های ان استاندارد شده اند.

این کار باعث تسهیل محاسبات طراحی و همچنین کاهش تعداد ابزار لازمه (تیغ فرزها) بحداقل مقدار خود می گردد.

برای ساخت چرخنده ها باید از موادی استافده گردد که استحکام مقاومت در مقابل خستگی و سایش آنها مناسب باشد.

اگر بنا بر این باشد که هزینه های ساخت کالا بحداقل خود برسد باید از روش ساخت و بازرسی ساده تری استفاده کرد.

طراح باید تمام این مسائل را مدنظر قرار دهد.

دندانه های سیکلوئیدی:
همچنین با استفاده از قمستهای منحنی اپی سیکلوئید و هیپوسیکلوئید در طرح دندانه چرخدنده نیز می توان قانون چرخدنده ها LAW OF TOOTH GEARING را تامین کرد .

این منحنی توسط نقطه ای بر محیط دایره مولد که درجدار خارجی یا داخلی دایره گام چرخدنده بطور بدون لغزش می غلتد رسم می شود.
قبلا چرخدنده های سیکلوئیدی چدنی با دندانه های ریخته شده بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گرفت.

اصولا فرم ابزار برش(تیغ فرزها) لازم جهت ساخت چرخدنده های اینولیوت ساده تر از فرم ابزرا لازم برای ساخت چرخدنده های سیکلوئیدی است و بهمین دلیل چرخدنده های اینولیوت جانشین چرخدنده های سیکلوئیدی شده اند.تغییر فاصله مرکزی چرخدنده ها هیچگونه اثری بردندانه های لینولیوت ندارد ولی در مورد چرخدنده های سیکلوئیدی انیطور نیست یعنی اگر فاله مراکز چرخدنده ها دقیقا حفظ نشود عمل دندانه ها صحیح نخواهد بود.
در حال حاضر عمده ترین دلیل استفاده از چرخدنده های سیکلوئیدی استفاده متعصبانه از طرح سیکلوئیدی در مودر سیستم مرکب 141 می باشد.

روتورهای ROOT POSISTIVE BLOWER نیز به شکل سیکلوئید می باشد.

انواع گامهای داندانه ها
در محاسبات چرخدنده ها چهار نوع گام مختلف زیر مورد استفاده قرار می گیرند.
1- گام دایره ای: فاصله یک نقطه موجود در روی یکی از دندانه ها از نقطه نظیر در روی دندانه مجاور – در طول دایره گام – را گام دایره ای می نامند.
2- گام قطری: عبارت است از تعداد دندانه های چرخدنده به ازای یک اینچ از قطر گام.

روشهای تولید:
دندانه دنده ها (چرخدنده ها) بوسیله عملیات فرزکاری milling یا ژنراتینگ(مولدی)generating تشکیل می شوند.
1- تیغ فرز:
دنده های ساده را می توان در روی ماشین فرز و با براده برداری از بین دندانه ها توسط تیغ فرز فرم تراش ساخت یک نوع تیغ فرز فرم تراش در شکل نشان داده شده است.
سیستم دنده های مرکب 14 معمولا بدین روش ساخته می شوند.

چون منحنی های تشکیل دهنده لبه های دندانه ها با تغییر تعداد دندانه ها در یک چرخدنده تغییر می کنند لذا برای هر گام 8 نوع تیغ فرز لازم است البته لازم بذکر است که چرخدنده های با اندازه های نهتلف می توانند گام یکسان داشته باشند.

8 تیغ فرز مذکور و محدوده عمل range هر یک از آنها در زیر آمده است.
تیغ فرزها در هر محدوده فقط برای حداقل تعداد دندانه صحیح هستند موقعیکه تعداد دندانه چرخدنده مورد تراشکاری به طرف راست (بیشتر) محدوده عمل تیغ فرز نزدیک است بهتر است که دقت فرم دندانه تیغ فرز بیشتر باشد.

البته تیغ فرزهائی با تعداد دندانه تمتوسط نیز وجود دارند که برای چنین شرایطی از آنها مناسب است.

چرخدنده هائیکه دندانه های آنها درشت است اغلب در روی ماشین فرز و با استفاده از تیغ فرزهای فرم تراش ساخته می شوند چون برای این نوع چرخدنده ها معمولا ماشین ژنراتینگ و ابزار وجود ندارد.

تولید یا ژنراسیون دنده شانه ای:
فرم دندانه های دنده ها را می توان بروش دیگری نیز بوجود آورد یک دنده شانه ای را یم توان بعنوان چرخدنده ای با شعاع بینهایت فرض کرد ابزاری مشابه دنده شانهای را می توان از یک فولاد سخت شده ساخته و مرز لبه های دندانه های آنرا تیز کرد.

به این ابزار حرکت رفت و برگشتی داده و در ضمن قطعه خام چرخدنده بطور آهسته گرداده می شود وهمچنین به دنه شانه ای یک سرعت جانبی که با سرعت خط گام چرخدنده مساوی است می دهند بدین ترتیب ماده بین دندانه ها تراشیده شده و دندانه های اینولیوت تولید می شوند.

هابینگ:
در روش ها بینگ دندانه ها توسط یک ابزار راست لبه تولید می شود.

هاب را می توان استوانه ای فرض کرد که بدور آن نواری با مقطعی مشابه مقطع دندانه دنده شانه ای بطور هلیکال پیچانده شده است.

تولید یا ژنراسیون نده شانه اای از دندانه ها اینولیوت
Warm حاصله از بریده لبه هایش را برداشته و سپس سخت و سنگ زنی می کنند .هاب نسبت به عمق تراش لازمه تنظیم شده و گردانه می شود.

از نقطه نظر تئوری می توان گفت که عمل هاب در روی قطعه خام چرخدنده معادل عمل تیغ فرزدنده شانه ای است.

در موقع گردش هاب راه مارپیچ آن نظیر حرکت جانبی دنده شانه ای حرکت می کند .

با پیشرفت عملیات براده برداری هاب در موازات محور قطعه خام چرخدنده حرکت کرده و در تمام عرض قطعه شیار دندانه را باز می کند.

در تولید انبوه اغلب چرخدنده ها از روش هابینگ استفاده بعمل می آید.

روش کله زنی: این کی عملیات ژنراتینگ است که در آن از یک تیغ فرزی که مشابه چرخدنده سخت شده (مجهز به شیار های حرکت براده ها و مواد خنک کاری) است استافده بعمل می آید.

ابزار و قعه خام چرخدنده را در روی محور های موازی سوارکرده و به آرامی می گردانند و به ابزار یک حرکت رفت و برگشتی در روی محور خود می دهند.

دندانه ها در روی قطعه خام تولید می شوند.

در آغاز ابزار به اندازه عمق تراش شعاعی بطرف مرکز قطعه کار (قطعه خام) نفوذ داده می شود.

از روش fellows باید در تراشیدن چرخدنده های داخلی استافده گردد.

از این روش همچنین در ساخت چرخدنده های شولدر که در یک طرف دندانه هایشان فاصله آزادی وجود ندارد (مانند چرخدنده های خوشه ای جعبه دنده اتومبیلها) استفاده می شود.

تیغ فرزهای fellows می توانند چرخدنده های تمام سیستمها را بتراشند.

در دندانه هائیکه بروش هابینگ وکله زنی درست شده اند یک فاصله آزاد کوچک بنام رلیف تعبیه می شود.ابزارهای برنده را طوری تعدیل می کنند که قسمت خارجی دندانه اندکی نازکتر باشد.

در این شرایط بار (بار انتقالی) بر جفت دندانه درگیر شده بتدریج اعمال شده و بدین وسیله اشتباهات مربوط به فم و فاصله دندانه ها اثر کمتری در بوجود آمدن صا و ارتعاش می گذارند.

روشهای پرداخت چرخدنده: در مواردیکه سرعت و بار اعمالی بر چرخدنده زیاد باشد انجام عملیات پرداخت کار یبعد از تراشیدن بر روی چرخدنده ضرورت پیدا می کند عملیات پرداختکاری موجب دقت وصافی بیشتر دندانه ها می گردد.

برای اینکار از روشهای زیر استفاده بعمل می آید.

پرداخت چرخدنده بروش شیوینگ: در این روش چرخدنده توسط یک ابزار مخصوصی که شبیه یک چرخدنده یا دنده شانه ای است به حرکت در می آید .

دندانه ابزار داردای یک (مولفه) حرکت محوری در روی سطح دندانه چرخدنده می باشد که در اثر این حرکت براده های ریز موئی به شکل یا شبیه مو از روی داندانه ها برداشته مس شود عملیات شیوینگ را قبل از سخت کردن چرخدنده انجام می دهند و برای این عملیات باید ماده کافی در روی دندانه ها گذاشته شده باشد بعبارت دیگر چرخدنده بعد از عملیات شیوینگ به اندازه نهائی خود برسد .

در تولید انبوده چرخدنده از روش شیوینگ جهت پرداختکاری بطور وسیعی استفاده می شود.

روش هنن کاری : در این روش چرخدنده سخت شده توسط ابزاری بشکل چرخدنده هلیکال (که از جنس پلاستیک بوده و از ذرات ساینده اشباع شده) بحرکت در می آید بدین وسیله فرم دندانه (اشتباهات کوچک در فرم دندانه )اصلاح شده و نیز سطح آن پرداخت می شود.

لپن کاری: در این روش چرخدنده با یک ابزار لپن کاری چرخدنده ای شکل در فضائیکه حاوی ماده ساینده است می گردد در بعضی اوقات دو چرخدنده در گیر نیز بهمین شکل می گردند.

برای چرخدنده های ساده و هلیکال یک حرکت نسبی محوری نیز ضروری است.

لپن کاری بیش از حد مممکن است فرم اینولیت دندانه را ار بین ببرد.

سنگ زنی:بعد از عملیات حرارتی می توان فرم نهائی را در دندانه ایجاد کرد.

اشتباهات حاصل از آشفتگی موجود در عملیات حرارتی می تواند اصلاح شود برای سنگ زنی در موقع عملیات ماشینکاری یک اضافه اندازه کافی در روی دندانه ها در نظر می گیرند.

بعضی از چرخدنده های ریزگام را تنها بوسیله سنگ زنی می سازند.

برنیشینگ: در این روش قطعه کار را تحت فشار (فشار وارده از طریق ساچمه سنگ زنی می سازند)قرار داده و با ایجاد تغییر شکلهای پلاستیکی ناهماریهای کوچک موجود در روی سطح قطعه کار را پهن کرده و هموار می کنند.

از یک ابزار مخصوص برنیشینگ که سخت شده نیز است در این روش استفاده بعمل می آید.

در این عملیات اشتباهات حاصل از ماشینکاری قطعه کار اصلاح نمی شوند.

ظرفیت خنثی دندانه های چرخدنده ساده: در موقع کار دندانه ها در زیر تعداد دندانه های مماسی بطور همزمان از یک عدد به دو یا سه عدد و بیشتر تغییر می کند.

ولی معمولا باید توانائی تحمل تار خمشی دندانه را در موقعیکه بار به گوشه ضعیفترین قسمت دندانه وارد می آید حساب کنیم.

فرض کنیم نیروی هم راستا با خط فشار بر خط وسط دندانه اعمال گردد.

در این ناحیه نیروی مزبور به دو مولفه شعاعی و مماسی تقسیم می شود .

مولفه شعاعی یک تنش فشاری یکنواخت بر سطح مقطع وارد می کند ولی معمولا در موقع محاسبه تنش از این تنش صرفنظر می شود.

مولفه مماسیf یک ممان خمشی fl در ضعیفترین قسمت یا پای دندانه بوجود می آورد.

معمولا در موقع محاسبه تنش خمشی دندانه آنرا بعنوان یک تیر طره ای (یک سر آزاد) فرض می کنند .

اگر از معادله مقدماتی در محاسبه تنش خمشی استفاده شود در اینصورت بهترین نتیجه بدست آمده نیز تقریبی خواهد بود.

دقت عمل کمتر خواهد بود زیرا که دندانه کوتاه و ضخیم بوده و همچنین سطح مقطع آن غیر یکنواخت است.

بادی بیاد آورد که قبلا این معادله را برای یک تیر نازک و طویل با سطح مقطع یکنواخت نوشتیم .

و در مورد بارهای متمرکز این معادله فقط در نقاطیکه به اندازه کافی از نقطه اعمال نیرو فاصله دارند صادق است.

در غیر اینصورت از معادله مذکور بروش زیر استفاده بعمل می آید.

ضرایب فرم یا لویس برای دندانه های چرخدنده ساده: ضریب فرم یا لویس را به افتخار یک مهندس به این نام می نامند.

این مهندس اولین شخصی است که معادله خمش را در مورد دندانه های چرخدنده بکار گرفت.

با وجود اینکه از زمان تدوین (1893) به این طرف تغییرات زیادی در مواد و روشهای تولید چرخدنده ها بوجود آمده ولی این ضرایب با تغییرات خیلی کمی کما کان مورد استافده است.

مقادیر l,h که توسط آنها مقدار y از طریق معادله محاسبه می شود اندکی غیر مطمئن هستند زیرا این مقادیر بمقدار زیادی تحت تاثیر ا ندازه شعاع فیلت r ، قرار می گیرد.

برای دندانه هائیکه از طریق تیغ فرزها تراشیده می شوند این شعاع ممکن است به کوچکی 0.5 برسد.

در مورد این شعاعها مقادیر واقعی y کوچکتر از مقادیری است که در جدول داده شده و در نتیجه دندانه ها محکمتر از آنچه از معادله با استفاده از مقادیر جدول بدست می آید نخواهند بود.

در مورد دندانه هائیکه ضخامتشان از نوک تا پا افزایش می یابد برای اندازه گیری با زوی ممان می توان یک سهمی در بین دندانه ها (طرح دندانه ها) محصور کرد .

سهمی باید بر راس A و فیلتهای دو طرف دندانه مماس باشد سپس تنشهای خمشی مربوط به سطح مقطه های مار بر نقاط مایل را حساب می کنند.

چون استحکامهای کششی مواد مورد استفاده در چرخدنده ها با افزایش سختی افزایش می یابند لذا مقادی تنش کار یا تنش مجاز بدست می آیند.

بار حد برای استهلاک: دندانه های چرخدنده همچین باید در مقابل بار F ناشی از تنش تماسی یا فشاری موجود در بین دندانه ها استحکام کافی داشته باشند.

با فرض دندانه ها بصورت استوانه های موازی مماس با هم محاسبات را انجام می دهند.

شعاعهای این استوانه های موازی مماس با هم محاسبات را انجام می دهند.

شعاعهای این استوانه را مساوی شعاعهای انحنای اینولیوتها در موقع تماس دندانه ها در نقطه گام O در نظر می گیرند.

فرض کردن دندانه ها بعنوان استوانه های تقریبی رضایتبخش است زیرا اگر چه تنشهای فشاری خیلی زیاد هستند ولی در نقاط دور از ناحیه تماس بسرعت کاهش می یابند.

باردینامیکی: نیروی اسب