چرخ دنده
چرخدنده وسیله‌ای است برای انتقال گشتاور که به کمک آن می‌توان مقدار گشتاور و یا سرعت دورانی را کاهش یا افزایش داد. همچنین به کمک چرخ دنده‌ها می‌توان جهت حرکت را تغییر داد.
ساختار
داخلی‌ترین قسمت چرخدنده توپی میباشد که به محور محرک متصل میباشد. در بیرون این قسمت جان چرخدنده] قرار گرفته‌است. بیرونی‌ترین قسمت در جهت شعاعی، محیط چرخدنده Rim میباشد که دندانه‌های چرخدنده در این قسمت قرار می‌گیرند. این بخش از چرخدنده منبع اصلی ایجاد صدا میباشد.
مهمترین اصطلاحاتی که در طراحی چرخدنده بکار می‌روند عبارت‌اند از:
دایره گام]: دایره‌ای فرضی که تمامی‌محاسبات بر اساس آن انجام می‌گیرد. دایره گام دو چرخدنده درگیر بر هم مماس می‌باشند.
گام محیطی: طول کمانی از دایره گام که بین دو نقطه متناظر از دو دندانه مجاور قرار گرفته‌است.
ارتفاع سردنده: فاصله بین بالای دندانه تا دایره گام.
ارتفاع ته‌دنده]: فاصله بین ته دندانه تا دایره گام.
لقی محیطی]: مقداری که فضای خالی بین دو دندانه یک چرخدنده از ضخامت دندانه‌های چرخدنده درگیر با آن در امتداد دایره گام بیشتر است.
چرخ‌دنده‌ها بر اساس وضعیت قرارگیری محورهای دو چرخدنده درگیر نسبت به هم به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
چرخ‌دنده‌های با محورهای موازی
چرخ‌دنده‌های با محورهای غیرموازی
انواع چرخ دنده
یک نمونه چرخدنده ساده بکار رفته در ماشین‌آلات کشاورزی.
چرخدنده ساده
ساده‌ترین و پرکاربردترین نوع چرخ‌دنده‌است. هر دنده شامل دیسکی است که دندانه‌های آن بصورت شعاعی قرار گرفته‌اند و محور هر دو دنده می‌بایست موازی هم باشد.
چرخدنده مارپیچ
دندانه‌های این چرخدنده برخلاف چرخدنده ساده موازی با محور چرخدنده نیستند، بلکه هر دندانه به شکل مقطعی از مارپیچ است. این قابلیت باعث میشود دندانه‌ها به آرامی با هم درگیر شوند، در حالی که دندانه‌های چرخدنده ساده به یکباره با هم درگیر شده و از هم جدا می‌شوند. این مسأله باعث میشود که چرخ‌دنده‌ها مارپیچ نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده آرام‌تر و با صدای کمتر کار کنند.
چرخ دنده مخروطی
بکارگیری چرخدنده مخروطی برای بالا کشیدن دریچه سرریز به واسطه پیچ مرکزی.
این نوع چرخ دنده عمدتا جهت انتقال محور دوران از حالت محور عمودی به محور افقی ویا بالعکس استفاده میشود . و در صنایع خودرو سازی از کاربرد فراوانی برخوردار است . دیفرانسیال اتومبیلهاومحور های محرکه همگی از این نوع میباشد.
چرخدنده حلزونی
یک نمونه چرخدنده حلزونی
محل کاربرد این نوع چرخ دنده‌ها که بتواند حرکتهای دورانی را به حرکتهای افقی یا عمودی تبدیل کند . مانند جعبه فرمانهای اتومبیلها.
چرخ دنده شانه ای
چرخدنده شانه‌ای
ایجاد دنده‌های مدولار روی یک محور افقی این چرخدنده را بوجود می اورد و جهت انتقات محور حرکت از حالت کشویی به حالت دورانی ویا بالعکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.
چرخدنده ها چگونه کار می کنند؟
چرخدنده ها در بسیاری از وسایل مکانِیکی استفاده می شوند.آنها کارهای متفاوت بسیاری انجام می دهند ولی مهمترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است.این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی‌تواند.
چرخدنده ها در بسیاری از وسایل مکانِیکی استفاده می شوند.آنها کارهای متفاوت بسیاری انجام می دهند ولی مهمترین آن کاهش دنده در تجهیزات موتوری است.این نقشی کلیدی است زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی‌تواند. بعنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا که نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید می کند.با دنده کاهشی سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می یابد.
کار دیگری که چرخدنده ها انجام می دهند تنظیم کردن جهت چرخش است.بعنوان نمونه در دیفرانسیل بین چرخ های عقب اتومبیل شما قدرت بوسیله میل محوری که به مرکز اتومبیل متصل است منتقل می شود و دیفرانسیل باید ۹۰ درجه نیرو را بچرخاند تا در چرخها بکار برد.
پیچیدگیهای بسیاری در انواع مختلف چرخدنده وجود دارد.در این مقاله خواهیم آموخت که دندانه های چرخدنده چگونه کار می کنند و درباره انواع مختلف چرخدنده که در همه نوع ابزارهای مکانیکی یافت می شوند خواهیم آموخت.
● اصول اولیه
در هر چرخدنده نسبت دنده با فاصله از مرکز چرخدنده تا نقطه تماس تعیین می شود.به عنوان مثال در ابزاری با دو چرخدنده ،اگر قطر یکی از چرخدنده ها ۲ برابر دیگری باشد، ضریب دنده ۲:۱ خواهد بود.یکی از ابتدایی ترین انواع چرخدنده که می توانیم ببینیم چرخی با برامدگی هایی بشکل دندانه های چوبی است.
مشکلی که این نوع از چرخدنده ها دارند این است که فاصله از مرکز هر چرخدنده تا نقطه تماس ،وقتی که چرخدنده می چرخد تغییر می کند.این بدان معنی است که ضریب دنده وقتی چرخدنده می چرخد تغییر می کند.یعنی سرعت خروجی نیز تغییر میکند. چنانچه شما در اتومبیل خود از چرخدنده هایی شبیه به این استفاده کنید،ثابت نگه داشتن سرعت در این شرایط غیر ممکن خواهد بود و شما دائما باید سرعت را کم و زیاد کنید.
دندانه های چرخدنده های نوین پروفیل مخصوصی که دنده گستران (اینولوت involute ) نامیده می شود استفاده می کنند.این پروفیل دارای خاصیت بسیار مهم ثابت نگه داشتن نسبت سرعت بین دو چرخدنده است.در این نوع ، همانند چرخ میخی بالا نقطه تماس جابجا می شود ولی فرم گستران دندانه های چرخدنده این جابجایی را جبران می کند.برای جزئیات به این قسمت مراجعه کنید.در ادامه بعضی از انواع چرخدنده ها را میبینیم
● چرخدنده ساده
چرخدنده های ساده معمولی ترین نوع چرخدنده می باشند.آنها دندانه های صافی دارندو بر روی محورهای موازی سوار می شوند.سابقا چرخدنده های ساده بسیاری برای بوجود آوردن دنده های کاهشی بسیار بزرگی استفاده می شد.