مقاله ی 3 : چرخ دنده ها چگونه کار می کنند؟ / ? Article 3: How Do Gears Work

چرخ‌دنده‌ها در بسیاری از وسایل مکانِیکی استفاده می‌شوند. آن‌ها کارهای متفاوت بسیاری انجام می‌دهند ولی مهم‌ترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است. این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می‌تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی‌تواند .چرخ‌دنده‌ها در بسیاری از وسایل مکانِیکی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده‌ی کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید می‌کند. با دنده‌ی کاهشی، سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می‌یابد. کار دیگری که چرخ‌دنده‌ها انجام می‌دهند تنظیم کردن جهت چرخش است.به عنوان نمونه در دیفرانسیل بین چرخ‌های عقب اتومبیل، قدرت بوسیله‌ی میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است منتقل می‌شود و دیفرانسیل باید ۹۰ درجه نیرو را بچرخاند تا در چرخ‌ها بکار برد. پیچیدگی‌های بسیاری در انواع مختلف چرخ‌دنده وجود دارد. به همین خاطر درباره‌ی انواع مختلف چرخ‌دنده که در همه نوع ابزارهای مکانیکی یافت می‌شوند و اینکه هرکدام چگونه کار می کنند خواهیم آموخت.

 

 اصول اولیه‌ی چرخ‌دنده‌ها

در هر چرخ‌دنده نسبت دنده با فاصله‌ی از مرکز چرخ دنده تا نقطه‌ی تماس تعیین می شود. به عنوان مثال در ابزاری با دو چرخ‌دنده، اگر قطر یکی از آن‌ها ۲ برابر دیگری باشد، ضریب دنده ۲:۱ خواهد بود. یکی از ابتدایی ترین انواع چرخ دنده که می توانیم ببینیم چرخی با برآمدگی‌هایی به‌شکل دندانه‌های چوبی است. مشکلی که این نوع چرخ‌دنده‌ها دارند این است که فاصله‌ی از مرکز هر چرخ دنده

چرخ دنده تا نقطه‌ی تماس، وقتی که چرخ‌دنده می‌چرخد تغییر می‌کند. این بدان معنی است که ضریب دنده، وقتی چرخ‌دنده می‌چرخد تغییر می کند، یعنی سرعت خروجی نیز تغییر می‌کند. چنانچه در اتومبیل از چرخ دنده‌هایی شبیه این استفاده شود، ثابت نگه داشتن سرعت در این شرایط غیر ممکن خواهد بود و شما دائماً باید سرعت را کم و زیاد کنید.

 دندانه‌های چرخ‌دنده‌های نوین، از پروفیل مخصوصی که دنده گستران (اینولوت¹) نامیده می‌شود استفاده می‌کنند. این پروفیل دارای خاصیت بسیار مهم ثابت نگه داشتن نسبت سرعت بین دو چرخ‌دنده است. در این نوع، همانند چرخ میخی بالا نقطه‌ی تماس جابجا می‌شود ولی فرم گستران دندانه‌های چرخ دنده، این جابجایی را جبران می کند.

. در مقالات بعدی  انواع چرخ دنده‌ها را بررسی می کنیم.

 

---

1-involute

---

---

 

 

Gears are used in many mechanical devices. They do many different things, but the most important is gear reduction in motor equipment. This is a key role because often a small high-speed rotating motor can produce enough power for the device but not enough torque. The wheels are used in many mechanical devices. An electric screwdriver, for example, has a very large reduction gear because it requires a large amount of torque to turn the screw. But the engine only produces a small amount of torque at high speeds. With the gear reduced, the output speed decreases but the torque increases. Another function of the gears is to adjust the direction of rotation. For example, in the differential between the rear wheels of the car, power is transmitted by a shaft connected to the center of the car, and the differential must rotate 90 degrees to apply force to the wheels. There are many complications with different types of gears. So we will learn about the different types of gears found in all types of mechanical tools and how each one works.

The basic principles of gears

In each gear, the gear ratio is determined by the distance from the center of the gear to the point of contact. For example, in a tool with two gears, if the diameter of one of them is twice the diameter of the other, the gear ratio will be 2: 1. One of the earliest types of gears we can see is a wheel with protrusions in the shape of wooden teeth. The problem with these gears is that they have a distance from the center of each gear

The gear changes to the point of contact when the gear is rotated. This means that the gear ratio changes when the gear rotates, ie the output speed also changes. If the car uses gears like this, it will be impossible to keep the speed constant in this situation and you will have to constantly increase and decrease the speed.

New gear teeth use a special profile called gear spreader (Inolute 1). This profile has the very important property of keeping the speed ratio between the two gears constant. In this type, the contact point is displaced like the upper sprocket, but the shape of the gear teeth compensates for this displacement.

. In the following articles, we will examine the types of gears.

1-involute