زبررسی و معرفی جنس انواع چرخ دنده ها
پیشگفتار:
تحقیق پیشرو حاصل تلاش ۹ تن از دانشجویان دانشگا ه آزاد اسلامی واحد مشهد در نیم سال دوم تحصیلی در سال 1387 می باشد.
این کتابچه تفصیل مطالب ارائه شده در سمینار است که به طور کامل تر و دایرهی مطالب وسیعتر آماده گردیده است.
چکیدهی مطالب در یک مدیریت زمانی مناسب به عنوان سمینار ارائه و اینک نیز بصورت گزارشی مفصل خدمت استاد گرامی تحویل داده میشود.
امید است مورد توجه استاد محترم قرار گیرد.
مقدمه:
چرخدنده ها یکی از پرکاربردترین قطعات در صنعت می باشد .البته با این وجود همیشه نقشی ناپیدا را در زندگی بشر امروز ایفا کرده است .در واقع کمتر کسی است که اطلاعات مختصری در مورد چرخدنده ها داشته باشد حتی مهندسان که در صنعت فعالیت می کنند اطلاعات کمی در مورد چرخدنده ها داشته و بجز کلیات چیزی نمی دانند.
با توجه به پیشرفت صنعت و نقش انکار ناپذیر چرخدنده ها در قسمتهای مختلف صنعت لازم است که با توجه به رشد صنعتی کشور دانشجویان مکانیک آشنایی بیشتری با چرخدنده پیدا کرده و با انواع مختلف و نحوه عملکرد و نحوه تراشیدن آنها آشنا شوند. البته در این زمینه مطالب بسیاری در منابع مختلف موجود می باشد که با مراجعه با آنها می توان اطلاعات افی در این زمینه بدست آورد.
در این تحقیق سعی شده است تا مطالب کلی در مورد انواع و مزایا و معایب و مشخصات فنی آنها ارائه شده است تا منبعی منسجم و مختصر در اختیار دانشجویان قرار گیرد.
تاریخچه چرخدنده ها:
از زمان دقیق استفاده چرخدنده ها آگاهی نداریم ولی از حدود سه هزار سال پیش انسانها از چرخدنده های چوبی استفاده می کردند.بنظر می رسد نخستین چرخدنده ها از چوب ساخته شده اند.تمدنهای قدیم از چرخدنده ها استفاده های مختلفی می نمودند به عنوان مثال رومیان از چرخدنده های چوبی در آسیباب ها برای انتقال نیرو استفاده می کردند و یا یونانیان برای ادوات نجومی خود چرخدنده های کوچکی از جنس فلزات می ساختند.
در زمان قرون وسطی نیز از چرخدنده ها در آسیاب های آبی استفاده می شد و با اخترع ساعت انواع چرخدنده ها از انواع کوچک و بزرگ در ساعت های مختلف اسفاده می شد.
در قرن نوزدهم با وجود آمدن کشتیهای بخار و ماشینهای ابزار و...چرخدنده ها کابرد گستردی پیدا کردند و با آغاز قرن بیستم با به عرصه آمدن خودرو و هواپیما دریچه نوینی به روی چرخدنده سازی گشوده شد و این صنعت همراه با پیشرفت صنایع دیگر به جلو می رفت و توسعه می یافت.
چرخدنده :
چرخدنده جزئی از اجزای ماشین است که برای انتقال حرکت و توان از محور خود به چرخدنده ای دیگر و در نتیجه به محور آن از طریق دندانه هایش بکار می رود.
بوسلیقه چرخدنده ها می توان حرکت دورانی و گشتاور گردشی را بدون لغزش از محوری به محور دیگر (در فاصله محور های کم)منتقل نمود.همچنین به کمک چرخدنده ها می توان نسبت انتقال و جهت گردش مورد لزوم را بدست آورد.
شرط معمول اینست که حرکت انتقال یافته یکنواخت باشد. ازمیان دوچرخ دنده درگیرآنکه کوچکتر است که معمولا گرداننده هم هست پینیون و چرخ دنده دیگر چرخ دنده نامیده می شود.
رخدنده 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 دنده ها میتوان جهت حرکت را تغییر داد.
محاسن چرخدنده ه
1)انتقال نیروی بیشتر:
اگر دو دستگاه ماشین تراش را یکی با چرخدنده و دیگری با چرخ تسمه است را مقایسه کنیم خواهیم دید کدامیک بهتر می باشد.بطوریکه ملاحظه می شود در ماشین تراش چرخ تسمه ای به محض بارگذاری زیاد تسمه ها سرخورده و ماشین از حرکت باز می ایستد ولی چنانچه ماشین با چرخدنده مجهز نماییم می توانیم در ماشین سرعتهای زیادتری ایجاد نماییم و همچنین می توانیم بوسلیه دستگاه جعبه دنده نیروی بیشتری را انتقال داد. بطور کلی دوام چرخدنده ها به مراتب بیشتر از چرخ تسمه ها می باشد.
2)انتقال نیرو روی محورهای مختلف:
از چرخدنده ها می توان برای انتقال نیرو در محورهای موازی و متنافر و متقاطع استفاده نمود.
3)تبدیل حرکت دورانی به خطی و بالعکس:
به طور مثال به کمک چرخ و شانه می توان می توان حرکت دورانی را به مستقیم و یا بالعکس تبدیل نمود.
معایب چرخدنده ها:
1)حرارت ایجاد شده بین دو چرخدنده ها:
اغلب اوقات دو چرخدنده که با هم درگیر بوده و عمل انتقال نیرو انجام می دهند در اثر ردش و تماس با یکدیگر و تاثیر نیروهای متقابل بین آنها حرارت ایجاد شده و در اندک مدتی احتمال شکستن و یا خراب شدن آنها خواهد بود برا جلوگیری از این عمل سعی نمود:
در محل قرار گرفتن چرخدنده ها روغن وجود داشته باشد و باید بین دو چرخدنده لقی وجود داشته باشد تا از گرم شدن و خسارت ناگهانی جلوگیری شود.
روغنهای ترکیبی چرخدنده:
این روغنها ترکیبی از مایعات پایة نفتی با 3% تا 10% چربی با روغنهای چرب مصنوعی هستند. از این روغنها معمولاً در جعبهدندههای حلزونی استفاده میشود.
روغنهای فشار بالا (روغنهای EP):
این روغنها مایعات پایة نفتی با افزودنیهای شیمیایی برای ایجاد قشر محافظ و فراهم آوردن خواص ضد خراش هستند.
روغنهای مصنوعی چرخ دنده:
این روغن ها با روش های شیمیایی برای ایجاد خواص ویژه و افزایش کارایی روغن یا افزایش سازگاری آن با شرایط سخت کاری تولید میشوند. این روغنها دارای مزایایی همچون سازگاری با دیگر سامانههای روغنکاری و عملکرد درست در محیط های مرطوب هستند.
ترکیبات رسوبی یا پَسمان:
این ترکیبات روغنهای معدنی با درجات سنگینتر هستند. معمولاً برای آسان کردن مصرف با رقیق کنندههای فرار مخلوط میشوند. مادة روغنی سنگینتر پس از تبخیر مادة رقیق کننده برجای میماند.
ترکیبات ویژه:
این ترکیبات و بعضی از گریسها با این عنوان به بازار عرضه میشوند. برای سفارش، گرانروی روغن پایه و مقدار مادة روغنی جامد آن، مانند گرافیت، باید مشخص شود.
روغنهای مخصوص چرخ دندههای پلاستیکی :
این روغنها اغلب در فرایند قالبریزی به پلاستیک افزوده میشوند. چرخدندهها بیش از این نیاز به روغنکاری ندارند.
رهنمود شمارههای روغن در جدولهای 15-2 تا 15-7 آمده است.
روغن افشانی مکانیکی نوبهای:
در این روش روغن سنگین به کار میرود. روغن سنگین طی چندین دور گردش چرخ دنده بر روی دندانههای آن باقی میماند. دستگاه روغن افشان به طور خودکار در فواصل زمانی معین، و معمولاً یک بار به ازای هر دورِ چرخدنده، تحریک میشود. جدول 15-6 را ببینید.
روغنکاری تحت فشار پیوسته:
دراین روش ازمدارگردش روغن با یک پمپ که وظیفهاش روغن افشانی پیوسته برروی دندههای چرخ دنده است استفاده میشود. جدول (15-5) را ببینید.
فهرست مطالب
فصل اول(معرفی چرخدنده و انواع آن)
تاریخچه چرخدنده ها
محاسن چرخدنده ها
معایب چرخدنده ها
شرایط فیزیکی لازم در چرخدنده ها
انواع چرخدنده ها
چرخدنده ساده
چرخدنده های مارپیچ
چرخدنده های مارپیچ موازی
چرخ دنده های مارپیچ متقاطع
چرخدنده تک مارپیچ
چرخدنده های دومارپیچ
چرخدنده های شانه ای
چرخدنده حلزونى
چرخ دنده حلزونى دوپوش
موارد کاربرد چرخ دنده های حلزونی
چرخدنده های مخروطی
کاربرد چرخدنده های مخروطی
معایب و مزایای چرخدنده های مخروطی
چرخدنده های هیپوییدی
کاربرد چرخدنده های هیپوییدی
جعبه دنده ها (چرخ دنده های خورشیدی)
طرز کار مجموعه دنده سیاره ای
سیستم های دنده سیاره ای کمپوند
طرز کار گیربکس اتوماتیک
مجموعه دنده های سیاره ای و نسبت انتقال دور
اجزای مجموعه دنده های سیاره ای
دنده های گیربکس اتوماتیک
فصل دوم
روشهای ساخت چرخدنده ها
چرخ دنده ها وچرخ دنده تراشی
عملیات چرخدنده تراشی
تراشکاری چرخدنده های ساده
تراشکاری چرخدنده های مارپیچ
تراشکاری چرخدنده ی شانه ای
تراشکاری دندانه های حلزون و چرخ حلزون
روش های استفاده شده در صنعت برای ساخت چرخدنده
روش هابینگ
توسط دستگاه صفحه تراشی
توسط ماشین کله زنی
روش ریخته گری
توسط قالبهای fine blanking
فصل سوم
روغنکاری چرخ دنده ها
روغنهای فشار بالا
روغنهای مخصوص چرخ دندههای پلاستیکی
روغن افشانی مکانیکی نوبهای
فصل چهارم
معرفی استانداردها و نمایش برخی جداول
فصل پنجم
معرفی نرم افزارها، سایت ها و ...
فصل ششم(گزارش تحقیقات انجام شده) تحقیق 1 : شکست حاصل از خوردگی در چرخ دنده های مارپیچ ماشینهای سنگین
تحقیق 2 : خوردگی و سایش در چرخ دنده های ساده
تحقیق 3 : شبیه سازی دینامیکی چرخ دنده وتخمین بزرگی خطا
فصل هفتم
ضمایم (اصل مقالات)
فصل هشتم
منابع و مآخذ
جعبه دنده یا گیربوکس اتوماتیک
گیربکس اتوماتیک
اگر شما یک ماشین با گیربکس اتوماتیک رانده باشید ، دو تفاوت بزرگ بین گیربکس های اتوماتیک و گیربکس های دستی را می شناسید : خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک پدال کلاچ ندارند . خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک نیازبه تعویض دنده دستی ندارند . یک بار شما دنده را در حالت drive قرار می دهید ، همه چیز ها دیگر خودکار عمل می کند . گیربکس اتوماتیک ( بعلاوه مبدل گشتاور ) و گیربکس دستی ( با کلاچ ) دقیقاً مانند هم عمل می کنند ، اما از راه های کاملاً متفاوت. روش گیربکس اتوماتیک برای تعویض دنده کاملاً شگفت انگیز است .
محل قرار گرفتن گیربکس اتوماتیک ما در این مقاله طرز کار گیربکس اتوماتیک را خواهیم گفت . ابتدا با اساس کلی سیستم شروع می کنیم :
دنده های سیاره ای .
سپس چگونگی درگیر کردن دنده ها را خواهیم دید ، و چگونگی کنترل کار آنرا خواهیم آموخت و در مورد ریز کاریهای پیچده مربوط به کنترل گیربکس بحث خواهیم کرد درست مثل جعبه دنده های دستی ، کار اصلی گیربکس های اتوماتیک این است که به موتور ( که دارای دامنه محدود سرعت است ) اجازه می دهد که سرعت خروجی با دامنه وسیعی داشته باشند .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقایسه جعبه دنده های اتوماتیک و معمولی........................................................................2
جعبه دنده های هیدرولیکی و جعبه دنده های الکتروهیدرولیکی.........................................3
هیدرولیک جعبه دنده های اتوماتیک................................................................................4
کاربرد روغن جعبه دنده اتوماتیک....................................................................................5
تورک کنورتور ..............................................................................................................6
کلاچ تورک کنورتور ....................................................................................................9
پمپ روغن جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................................12
پمپ نوع هلالی ...........................................................................................................12
پمپ نوع پره ای ..........................................................................................................13
اجزای کنترل هیدرولیکی ..................................................................................... ..........15
صفحه سوپاپ الکترو- هیدرولیکی ................................................................................16
سوپاپهای تعویض .........................................................................................................16
تنظیم فشار .......................................................................................................................18
عناصر کارانداز ...............................................................................................................20
باندها و کلاچهای چند صفحه ای ................................................................................20
باندهای ترمزی .............................................................................................................22
کلاچهای یکطرفه .........................................................................................................23
مجموعه دنده سیاره ای ...................................................................................... .............24
انواع مجموعه های سیاره ای ...........................................................................................25
مجموعه سیمپسون ........................................................................................... ...........26
مجموعه راوینیو ...........................................................................................................27
مجموعه ویلسون ..........................................................................................................28
مجموعه لپتییر ..............................................................................................................29
عملکرد مجموعه دنده سیاره ای .................................................................... .................30
کنترل تعویض .................................................................................................................37
فهرست مطالب
عنوان صفحه
هدف سیستم .........................................................................................................................40
انواع سیستم های کنترلی جعبه دنده اتوماتیک ........................................................................42
شناسایی جعبه دنده اتوماتیک .................................................................................................44
اجزای سیستم .......................................................................................................................47
مدول کنترل جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................................48
سنسورهای سرعت ...........................................................................................................49
سنسور دمای روغن ..........................................................................................................50
سوئیچ پایی / مدار .............................................................................................................51
سوئیچ ترمز ......................................................................................................... .............52
سوئیچ سلکتور وضعیت جعبه دنده اتوماتیک .....................................................................53
سوئیچ برنامه جعبه دنده اتوماتیک ......................................................................................55
اجزای استپترونیک ............................................................................................. .............56
سوپاپهای مگنتی ...............................................................................................................57
سولنوئیدهای تنظیم فشار ................................................................................................... 58
مدول مکاترونیک ..............................................................................................................59
نمایش دهنده جلوی داشبورد ................................................................................ ............60
عملکرد و خصوصیات جعبه دنده اتوماتیک ........................................................................... 62
کنترل فشار هیدرولیکی تطابقی ........................................................................... .................62
حمایت از تعویض به دنده پایین ........................................................................ ..................63
قفل تعویض معکوس .......................................................................................... ................63
سیکل گرم کردن موتور ......................................................................................................63
مداخله تعویض ASC/DSC ............................................................................................63
کاهش گشتاور .................................................................................................. ................64
برنامه اضطراری ..................... ............................................................................................64
حسگر بار کمپرسور A/C ..................................................................................................65
عنوان صفحه
قفل تعویض ................................................................................................. ........................66
کنترل سولنوئید تعویض ................................................................................. .......................66
تنظیم فشار ................................................................................................... .........................67
برنامه های تعویض ........................................................................................ ........................68
استپترونیک ................................................................................................. ........................70
خصو صیات تطابقی .................................................................................................................76
خصوصیات تأثیر گذار راننده .................................................................................................77
خصوصیات اثر گذار محیطی ..................................................................................................78
ارتباطات شبکه CAN ............................................................................................................80
تشخیص و شناسایی عیب .......................................................................................................... 86
ایجاد کردن برنامه عیب یابی ....................................................................... ...........................87
کدهای خطا ............................................................................................................................88
شناسایی صفحه ............................................................................................... .......................89
برنامه عیب یابی ............................................................................................... .......................90
مدولهای تست ................................................................................................. .......................91
راهنمایی های عیب یابی ................................................................................... .......................92
منابع اطلاعاتی ................................................................................................. ........................93
برنامه ریزی و کد گذاری TCM .......................................................................................... ....94
اطلاعات روغن جعبه دنده اتوماتیک ................................................................... ....................97
مراحل بررسی سطح روغن جعبه دنده................................................................... ....................98
کاربرد روغن جعبه دنده .......................................................................................................... ...99
ابزار و وسایل جعبه دنده اتوماتیک ....................................................................................... ....100
بررسی چرخ دنده و انواع آن
چرخ دنده ها
معمولاً چرخ دنده ها برای یکی از کاربردهای زیر استفادهمی شوند
1- تغییر جهت چرخش
2- افزایش یا کاهش سرعت چرخش
3- انتقال حرکتدورانی به یک محور دیگر
4- همزمان سازی حرکت دو محور
وارد 1 و 2 و 3 را می توانید در مدل سازی بالا مشاهده کنید. چرخها در جهت عکسهمدیگر می چرخند، چرخ کوچکتر با سرعت بیشتر از چرخ بزرگ می گردد و حرکت دورانی از محور چرخ بزرگ به محور چرخ کوچک منتقل شده است
قطر چرخ سمت چپ دو برابر چرخدیگر است. اصطلاحاً می گوییم نسبت این دو چرخ دنده 2:1 (بخوانید "دو به یک") استاگر دقت کنید می بینید که هر بار که چرخ بزرگ یک دور می زند، چرخ کوچک دو دور به دور خود می چرخد. پس سرعت چرخش دو برابر شده است
مفهوم نسبت چرخ دنده
اگر بدانید که محیط یک دایره چگونه محاسبه می شود، به راحتی می توانید مفهوم نسبت چرخ دنده ها را درک کنید. محیط دایره برابر است با حاصلضرب عدد پی در قطر آن. بنابراین نسبت قطر دو چرخ دنده، در واقع همان نسبت محیط های آنها است. در مدل سازی زیر رابطه بین قطر و محیط یک دایره نشان داده شده است
انواع چرخ دندهها
چرخ دنده های ساده
این چرخ دندهها ساده ترین چرخ دنده هایی هستند که دیده اید. آنها دندانه های مستقیم دارند و محور دو چرخ نیز موازی با یکدیگر قرار گرفته اند. گاهی تعداد زیادی از آنها را در کنار هم قرار میدهند تا سرعت را کاهش و قدرت را افزایش دهند. شکل 1
در تعداد زیادی از وسایل از این چرخ دندهها استفاده میشود. مثلاً ساعت های کوکی، ساعت های اتوماتیک، ماشین لباسشویی، پنکه و ... . اما در اتومبیل به کار نمی آیند، چون سر و صدای زیادی دارند. هر بار که دندانه یک چرخ به دندانه چرخ روبرو میرسد، صدای کوچکی در اثر برخورد ایجاد میشود. میتوانید مجسم کنید وقتی تعداد زیادی از این چرخ دندهها با هم کار کنند، چه سر و صدایی راه میاندازند؟ تازه این برخوردها در دراز مدت، باعث شکستن دندانهها میشود. برای کاهش سر و صدا و افزایش عمر چرخ دندهها در بیشتر اتومبیلها از چرخ دنده های مارپیچ استفاده میکنن
چرخ دنده های مخروطی
این چرخ دندهها بهترین وسیله تغییر جهت هستند. معمولاً از آنها برای تغییر جهت 90 درجه استفاده میشود، ولی میتوان طراحی را طوری انجام داد که در زاویه های دیگر نیز کار کنند. شکل 3
دندانه های آنها ممکن است مستقیم یا پیچ دار باشد. اما اگر دندانهها صاف باشد همان مشکل چرخ دنده های ساده را دارند. در دندانه های پیچ دار این مشکل برطرف شده است، ولی در هر دوی آنها باید محور چرخ دندهها در یک صفحه قرار داشته باشد. شکل 4
گاهی میخواهیم محور چرخها در یک صفحه نباشند. در چنین شرایطی از چرخ دنده هایی مانند شکل روبرو استفاده میکنیم. شکل 5
در دیفرانسیل بسیاری از اتومبیلها از این چرخ دندهها استفاده میشود. این طراحی امکان آن را ایجاد میکند که محور چرخ دنده بیرونی پایین تر از محور چرخ دنده حلقوی قرار داده شود. شکل روبرو محور بیرونی ورودی را نشان میدهد که در تماس با چرخ حلقوی قرار گرفته است. از آنجایی که محور محرک (Drive Shaft) ماشین به چرخ بیرونی متصل میشود، پایین آمدن چرخ بیرونی امکان پایین آوردن محور محرک را هم ایجاد میکند، پس میتوان محور را پایینتر آورد و د