مقاله ی 4 : انواع چرخ دنده ها 1/ Article 4: Types of Gears
چرخ دنده‌ی‌ساده
چرخ‌دنده‌های ساده معمولی‌ترین نوع چرخ‌دنده می باشند. آن‌ها دندانه‌های صافی دارند و بر روی محورهای موازی سوار می‌شوند. سابقاً چرخ‌دنده‌های ساده‌ی بسیاری برای به‌وجود آوردن دنده‌های کاهشی بسیار بزرگی استفاده می‌شد .چرخ‌دنده‌های ساده در دستگاه‌های بسیاری استفاده می شوند. مانند پیچ‌گوشتی الکتریکی، آب‌پاش نوسانی، ساعت زنگی، ماشین لباسشویی و خشک‌کن لباس اما در اتومبیل خود تعداد زیادی از آن را نخواهیم یافت زیرا چرخ دنده‌ی ساده واقعاً می تواند پر سروصدا باشد. هر وقت دندانه‌ی چرخ دنده، یک دنده را با چرخ‌دنده‌ی دیگری درگیر کند دنده‌ها برخورد کرده و این ضربه، صدای بلندی تولید می‌کند، همچنین فشار روی چرخ دنده را افزایش می دهد برای کاهش دادن صدا و فشار روی چرخ‌دنده اغلب چرخ دنده‌های اتومبیل مارپیچی می‌باشند.
چرخ‌دنده‌های مارپیچ
وقتی دو دنده بر روی سیستم چرخ‌دنده‌ی مارپیچ درگیر می‌شوند تماس از انتهای یکی از دنده‌ها شروع شده و به‌تدریج با چرخش چرخ‌دنده گسترش میابد تا زمانی که دو دنده بطور کامل درگیر شوند. درگیر شدن تدریجی، چرخ‌دنده‌های مارپیچی را وادار می‌کند که آرام‌تر و ملایم‌تر از چرخ‌دنده‌های ساده عمل کنند. به همین دلیل چرخ‌دنده‌های مارپیچی تقریباً در جعبه‌دنده‌های همه‌ی اتومبیل‌ها مورد استفاده قرارمی گیرد. به علت زاویه‌ی دنده‌ها در چرخ دنده‌ی مارپیچ وقتی که دنده ها درگیر می شوند بار محوری بوجود می آورند. دستگاه هایی که از چرخ‌دنده‌های مارپیچ استفاده می کنند یاتاقان‌هایی دارند که می‌توانند این بار محوری را نگه دارند. یک نکته‌ی جالب درمورد چرخ‌دنده‌های مارپیچ این است که اگر زوایای دندانه‌های چرخ‌دنده صحیح باشند می‌توانند روی محور عمودی سوار شده، زاویه چرخش را روی ۹۰ درجه تنظیم کنند.
چرخ‌دنده‌ی مخروطی
چرخ‌دنده‌ی مخروطی زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مسیر چرخش محور نیاز به تغییر کردن دارد و معمولاً بر محورهای ۹۰ درجه سوار می‌شوند ولی می‌توانند طوری طراحی شوند که در زوایای دیگر نیز به همین خوبی عمل کنند. دندانه‌ها روی چرخ دنده‌های مخروطی می‌توانند صاف، مارپیچی و یا قوسی باشند. دندانه‌های چرخ‌دنده‌های مخروطی صاف، در‌حقیقت مشکلی مشابه دنده‌ی چرخ‌دنده‌های ساده دارند که وقتی هر دنده درگیر می‌شود به دنده‌ی متناظر، در آن لحظه ضربه می‌زند، درست مانند چرخ‌دنده‌ی ساده. راه حل این مشکل انحنا دادن به دندانه‌های چرخ دنده است. این دندانه‌های مارپیچی درست مانند دندانه‌های مارپیچی درگیر می‌شوند بدین صورت که تماس از یک انتهای چرخ دنده شروع می شود و به صورت تصاعدی در سرتاسر دندانه گسترش می‌یابد. در چرخ‌دنده‌های مخروطی صاف و مارپیچی، محورها باید بر هم عمود باشند و همچنین در یک صفحه واقع شوند. اگر دو محور را پشت چرخ دنده امتداد دهیم همدیگر را قطع خواهند کرد. از طرف دیگر چرخ‌دنده‌های قوسی1می‌توانند با محورهای در صفحات مختلف (محور های متنافر)، درگیر شوند. این خصوصیت در دیفرانسیل اتومبیل‌های بسیاری استفاده می‌شود. چرخ دنده‌ی بزرگ مخروطی، دیفرانسیل و چرخ دنده‌ی کوچک ورودی (پنیون)، هر دو از نوع قوسی (هیپوئیدی) هستند. این به پنیون ورودی امکان می‌دهد که پایین‌تر از محور چرخ دنده‌ی بزرگ مخروطی، سوار شود. شکل بالا پنیون ورودی درگیر با چرخ دنده‌ی مخروطی بزرگ در دیفرانسیل را نشان می‌دهد. زمانی که محور محرک اتومبیل به پنیون ورودی متصل می‌شود پایین‌تر قرار می‌گیرد. این بدان معنی است که محور محرک در قسمت سواری جایی را اشغال نمی‌کند و فضای بیشتری برای سرنشینان و بار ایجاد می‌شود.
1- hypoid gear
Simple gear
Simple gears are the most common type of gear. They have smooth teeth and mount on parallel axes. In the past, many simple gears were used to produce very large reduction gears. Simple gears are used in many devices. Like electric screwdrivers, oscillating sprinklers, alarm clocks, washing machines and tumble dryers, but we will not find many in our cars because simple gears can be really noisy. Whenever the gear engages one gear with another gear, the gears collide and this impact produces a loud noise, as well as increases the pressure on the gear. To reduce noise and pressure on the gear, most car gears are spiral.
Spiral gears
When two gears engage on the helical gear system, the contact starts at the end of one of the gears and gradually expands as the gear rotates until the two gears are fully engaged. Gradual engagement forces the helical gears to operate more slowly and gently than the simple gears. For this reason, helical gears are used in the gearboxes of almost all cars. Due to the angle of the gears in the helical gear, they create an axial load when the gears engage. Devices that use helical gears have bearings that can hold this axial load. An interesting point about helical gears is that if the angles of the gears are correct, they can be mounted on a vertical axis to adjust the angle of rotation to 90 degrees.
Cone gear
The conical gear is used when the axis of rotation needs to be changed and is usually mounted on 90 degree axes but can be designed to work just as well at other angles. The teeth on the conical gears can be straight, spiral or arched. The gears of flat conical gears actually have the same problem as the gears of a simple gear, which, when each gear engages, strikes the corresponding gear at that moment, just like a simple gear. The solution to this problem is to curve the gear teeth. These helical teeth engage just like helical teeth in that the contact starts at one end of the gear and extends exponentially across the tooth. In flat and helical conical gears, the axles must be perpendicular to each other and also on a plane. If we extend the two axles behind the gears, they will intersect. Arc gears, on the other hand, can engage axles on different planes (opposite axes). This feature is used in the differential of many cars. The large conical gear, the differential, and the small inlet gear (penion) are both arcuate (hypoid). This allows the inlet pinion to mount below the axis of the large conical gear. The figure above shows the input penion engaged with a large conical gear in the differential. It is lowered when the drive shaft of the car is connected to the input penion. This means that the drive shaft does not take up space in the passenger compartment and creates more space for passengers and cargo.
1- hypoid gear
