چرخ‌دنده استوانه‌ای دنده‌ای و شفت چرخ‌دنده نسبت سرعت ثابت فاصله مرکز انعطاف‌پذیری

چرخ‌دنده استوانه‌ای اینوولوت و شفت چرخ‌دنده، نسبت سرعت ثابت، فاصله مرکز انعطاف‌پذیری

بخش 1: چرخ‌دنده استوانه‌ای اینوولوت

1. مقدمه
چرخ‌دنده استوانه‌ای اینوولوت، اساسی‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده در انتقال قدرت مکانیکی مدرن است. پروفیل دندانه‌های آن بر اساس منحنی اینوولوت است. این هندسه، نسبت سرعت ثابت، عملکرد روان و عدم حساسیت به تغییرات کوچک در فاصله مرکز را تضمین می‌کند و ویژگی‌های درگیری عالی را ارائه می‌دهد. این نوع چرخ‌دنده برای انتقال قدرت بین شفت‌های موازی (درگیری خارجی یا داخلی) استفاده می‌شود.

2. مزایا

• نسبت سرعت ثابت: پروفیل اینوولوت، نسبت سرعت آنی ثابت را تضمین می‌کند و انتقال حرکت دقیق، نرمی بالا و کاهش ضربه و نویز را تضمین می‌کند.

• انعطاف‌پذیری فاصله مرکز: تغییرات جزئی در فاصله مرکز نصب شده، بر نسبت انتقال تأثیری نمی‌گذارد، که دقت مورد نیاز برای ساخت و مونتاژ را کاهش می‌دهد و قابلیت کاربرد را افزایش می‌دهد.

• فرآیند تولید بالغ: ابزارهای برش استاندارد و فناوری‌های تولید بالغ (به عنوان مثال، هابینگ، شکل‌دهی، سنگ‌زنی) تولید انبوه با دقت بالا را نسبتاً آسان و مقرون به صرفه می‌کند.

• ظرفیت بار بالا: تماس دندانه‌ها خطی است و امکان انتقال قدرت و گشتاور قابل توجهی را فراهم می‌کند.

3. پارامترهای فنی کلیدی

• ماژول / گام قطری: اساسی‌ترین پارامتر تعیین‌کننده اندازه دندانه‌ها.

• تعداد دندانه‌ها: قطر گام را همراه با ماژول تعیین می‌کند.

• زاویه فشار: معمولاً 20 درجه (طراحی مدرن) و 14.5 درجه (طراحی قدیمی)، بر استحکام چرخ‌دنده و ضخامت ریشه تأثیر می‌گذارد.

• عرض صورت: عرض محوری چرخ‌دنده، که بر ظرفیت بار تأثیر می‌گذارد.

• درجه دقت: بر اساس استانداردهای ISO یا AGMA (به عنوان مثال، ISO 1328 کلاس‌های 5-9) رتبه‌بندی می‌شود. عدد کلاس پایین‌تر نشان‌دهنده دقت بالاتر و عملکرد روان‌تر است.

• ضریب شیفت پروفیل: برای جلوگیری از زیر برش، تنظیم فاصله مرکز یا بهبود تعادل استحکام بین چرخ‌دنده‌های جفت‌شونده استفاده می‌شود.

4. کاربردها
بسیار گسترده، که تقریباً در هر زمینه‌ای که نیاز به انتقال قدرت دارد یافت می‌شود:

• صنعت خودرو: گیربکس‌ها، دیفرانسیل‌ها.

• تجهیزات صنعتی: کاهنده‌ها، ماشین‌ابزارها، سیستم‌های نقاله، اتصالات ربات.

• لوازم خانگی: ماشین‌های لباسشویی، ابزارهای برقی.

• هوافضا: سیستم‌های درایو لوازم جانبی موتور.

بخش 2: شفت چرخ‌دنده

1. مقدمه
شفت چرخ‌دنده یک جزء خاص است که در آن چرخ‌دنده و شفت به عنوان یک قطعه یکپارچه واحد ساخته می‌شوند. این فقط یک «چرخ‌دنده + شفت» نیست، بلکه یک قطعه عملکردی متحد است. معمولاً زمانی استفاده می‌شود که قطر ریشه پینیون به قطر شفت نزدیک باشد، یا زمانی که به سفتی و قابلیت اطمینان عملیاتی بسیار بالایی نیاز باشد.

2. مزایا (در مقایسه با چرخ‌دنده و شفت جداگانه)

• استحکام و سفتی بالا: از تمرکز تنش و سایش اصطکاکی مرتبط با اتصالات کلیدی جلوگیری می‌کند. ساختار یکپارچه می‌تواند بارهای بیشتر و گشتاور را تحمل کند.

• قابلیت اطمینان بالا: خطر خرابی در عناصر اتصال مانند کلیدها یا پین‌ها را از بین می‌برد. ساختار ساده‌تر نقاط خرابی بالقوه کمتری دارد.

• ساختار فشرده: فضای نصب را ذخیره می‌کند و منجر به طراحی‌های تمیزتر می‌شود.

• تراز عالی: بخش‌های چرخ‌دنده و شفت به طور طبیعی هم‌محور هستند و از عدم تراز مونتاژ جلوگیری می‌کنند.

3. پارامترهای فنی کلیدی
پارامترهای شفت چرخ‌دنده شامل پارامترهای آن به عنوان یک چرخ‌دنده (ماژول، تعداد دندانه‌ها، زاویه فشار و غیره) و پارامترهای آن به عنوان یک شفت:

• نوع پشتیبانی: شفت دوار (گشتاور را منتقل می‌کند و لحظات خمشی را تحمل می‌کند)، محور ثابت (فقط لحظات خمشی را تحمل می‌کند).

• مواد و عملیات حرارتی: معمولاً از فولادهای آلیاژی (به عنوان مثال، 40Cr، 20CrMnTi) ساخته شده و با فرآیندهایی مانند کوئنچ و تمپرینگ یا کربوریزاسیون برای اطمینان از سطوح دندانه سخت و یک هسته مقاوم، عملیات حرارتی می‌شود.

• ابعاد و تلرانس‌های ژورنال: قطر و دقت بخش‌هایی که با یاتاقان‌ها جفت می‌شوند.

• جای خار / شیار (در صورت وجود): برای اتصال به اجزای دیگر.

4. کاربردها
معمولاً در کاربردهایی با تقاضای بالا برای فضا، وزن و قابلیت اطمینان استفاده می‌شود:

• کاهنده‌ها / گیربکس‌ها: به خصوص پینیون با سرعت بالا اغلب به عنوان شفت چرخ‌دنده ساخته می‌شود.

• موتورهای خودرو: میل‌بادامک‌ها، شفت‌های درایو پمپ روغن.

• هوافضا: سیستم‌های انتقال قدرت که نیاز به قابلیت اطمینان بالا دارند.

• ابزارهای دقیق: کاربردهایی که نیاز به تراز بالا و لرزش کم دارند.