چرخدنده مخروطی و چرخدنده مارپیچ

در این مقاله سعی داریم به بررسی دو نوع چرخ دنده بپردازیم.اینکه چرخدنده مخروطی چیست و چه تفاوتی با چرخدنده مارپیچ دارد.

چرخدنده چیست؟

چرخدنده ها قطعاتی با دندانه های روی محیط خود هستند که برای انتقال و یا تغییر جهت نیرو بین دو محور به کار می روند.مکانیزم انتقال نیرو در چرخدنده ها از درگیر شدن دندانه های چرخ دنده های مجاور بایکدیگر ایجاد می شود و همین امرباعث انتقال نیرو بین چرخدنده ها می گردد.

انواع چرخدنده

دسته بندی چرخ دنده ها به صورت های مختلفی انجام می پذیرد.به طور مثال چرخدنده ها را از لحاظ ظاهری میتوان به انواع گستران، سیکلوئیدی و تروکوئیدی دسته بندی کرد.
از نظر موقعیت محور یا شافت ، چرخدنده ها انواع محور موازی ، محور متقاطع ، محور غیر موازی و محور غیر متقاطع را شامل می شوند.
در نوع دیگر دسته بندی، چرخدنده ها به انواع ساده ،چرخدنده مارپیچ ، شانه ای ، حلزونی و چرخدنده مخروطی تقسیم می شوند.
شناخت انواع چرخدنده ها به ما در محاسبه درست نیروها در طراحی های مکانیکی کمک می کند.

چرخدنده ساده

یکی از پرکاربردترین چرخدنده ها، چرخدنده ساده است که از نوع استوانه ای به حساب می آید.این نوع چرخدنده روی محورهای موازی سوار میشود و دندانه های مستقیم دارند.در بعضی از انواع طراحیها از مجموعه این نوع چرخ دنده ها برای کاهش توان استفاده می شود.
دندانه ای چرخدنده ها پروفایل گستران دارند و در هر لحظه فقط یکی ازدندانه ها به طور کامل درگیر میشوند.
این نوع چرخدنده هیچ نیرویی در جهت محور ایجاد نمی کند و بیشترین کاربرد این چرخدنده در جاهایی است که نیاز به کاهش سرعت یا چند برابر کردن گشتاور باشد.

چرخدنده مارپیچ

در این نوع چرخدنده خطوط دندانه ها به صورت مارپیچ میباشد.مزیت این چرخدنده نسبت به نوع ساده آن انتقال نیروی بیشتر و تولید صدای کمتر می باشد که در سرعت های بالا این امر به خوبی به چشم می اید.همچنین در این نوع چرخدنده همواره بیش از یک دندانه از هر چرخ دنده درگیر است. در نتیجه نیروی وارد به هر دندانه کمتر می‌شود تا ظرفیت این نوع چرخ دنده بالاتر رود. به دلیل شکل مارپیچی دندانه‌ها، درگیر شدن چرخ‌دنده‌ها با تماس نقطه‌ای آغاز می‌شود و آرام آرام به تماس خطی می‌رسد. در نتیجه انتقال نیرو یکنواخت‌تر خواهد بود و ارتعاشات و سایش هم کمتر اتفاق می‌افتد. در شکل زیر یک نمونه چرخ دنده مارپیچ نشان داده شده است.

ویژگی‌هایی که تا اینجا برای چرخ دنده مارپیچ برشمردیم، اشکالاتی هم ایجاد می‌کند. زاویه‌دار بودن دندانه‌ها باعث سُر خوردن محل تماس می‌شود. در نتیجه این سُر خوردن، نیروی محرک محوری و گرما ایجاد می‌شود و راندمان هم کاهش می‌یابد. به منظور کم کردن اثر نیروی محوری باید از یاتاقان استفاده کرد. یکی از روش‌های جلوگیری از ایجاد این نیروی محرک، استفاده از چرخ‌دنده مارپیچ دوبل (Herringbone gear) است که در صنعت به عنوان چرخ‌دنده جناغی هم شناخته می‌شود. در این مدل، دو چرخ دنده مارپیچ با جهت مخالف، در کنار هم قرار می‌گیرند تا نیروی محرک ایجاد شده در راستای محور، خنثی شود. شکل زیر نمونه‌ای از چرخ‌دنده‌های جناغی را نشان می‌دهد. در کاربردهایی که چرخ دنده ساده برای آن مناسب باشد ولی محورها با یکدیگر موازی نباشند، انتخاب این چرخ دنده مارپیچی در اولویت است.

بیشتر بدانیم: ساخت چرخدنده ها

چرخدنده مخروطی

این چرخدنده همانطور که از نامش پیداست ظاهریمخروطی دارد و مناسب محورهای متقاطع میباشد. چرخ دنده‌های مخروطی در جاهایی که زاویه بین دو محور متقاطع، ۹۰ درجه است، بیشترین کاربرد را دارند ولی در زاویه‌های دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. دندانه‌های این چرخدنده می‌تواند مستقیم، مارپیچ یا هیپوئیدی باشد. نوع مستقیم آن، همان مشکلات چرخدنده ساده را دارد و دندانه‌ها به یکباره با هم درگیر می‌شوند. در نتیجه تمرکز تنش روی دندانه‌ها بسیار بالا می‌رود. نوع مستقیم و مارپیچ، زمانی استفاده می‌شوند که دو محور عمود به هم و در یک صفحه باشند. در شرایطی که دو محور در دو صفحه جداگانه باشند، از نوع هیپوئیدی استفاده می‌شود. توجه کنید که در این حالت، دو محور هیچ نقطه تقاطعی نخواهند داشت و این حالتی استثنا برای تعریف این نوع چرخدنده ایجاد می‌کند. چرخدنده مخروطی با دندانه‌های هیپوئیدی در شکل زیر نشان داده شده است.

یکی از کاربردهای چرخ دنده مخروطی، در دیفرانسیل بسیاری از خودروهاست. در دیفرانسیل خودرو که شماتیک آن را در شکل زیر می‌بینید، چرخ دنده حلقوی و چرخ دنده پینیون ورودی، هر دو از نوع هیپوئیدی هستند. این طراحی موجب می‌شود پینیون ورودی پایین‌تر از محور چرخ دنده حلقوی نصب شود. همان‌طور که می‌بینید، محور محرک هم به پینیون ورودی متصل است. به این ترتیب، محور محرک وارد اتاقک اتومبیل نمی‌شود. در نتیجه فضای بیشتری به اتاقک اختصاص داده شده است.

جهت مشاوره و سفارش میتوانید با مشاوران ما در شرکت جهان فرز تماس بگیرید.

جهت مشاهده دستگاههای ساخته شده اینستاگرام مارا دنبال کنید.