دانلود مقاله سوار کردن چرخ دنده های حلزونی

سوارکردن چرخ دنده های حلزونی:

        راسل بیچ؛ راسل بیچ یک مهندس  مکانیک با بیش از 20سال سابقه کاری می باشد، که سابقه درخشانی در طراحی چرخ دنده ها دارد. تخصص ویژۀ او در طراحی چرخ دنده های بِوِل و چرخ دنده های هیپوید و آنالیز تحلیلی نویزهای مکانیکی و نواقص طراحی می باشد. اخیراً، ایشان به سمت ریاست شرکت Nissei Corp در آمریکا برگزیده شده اند.

خلاصه برنامه:

          سیستم های چرخ دنده بِوِل حساسیت ویژه ای نسبت به سوارکردن و سرهم بندی چرخ دنده ها دارند. عیوب روشن و مشخص در موقعیت و قرارگیری بادامک ها و چرخ دنده ها وجود دارد و مرتفع کردن این عیوب به یک طراحی خوب منجر می شود.

این گزارش به منظور پوشش دادن تلاش های صورت گرفته بر روی رفع نواقص کاربردی ارائه شده است. چرخ دنده های حلزونی زرول و بیول بدون داشتن "اثرات برشی کوتاه" عمل می کنند. این نوع چرخ دنده ها با فرض صحیح بودن عملکرد مکانیزم ماشین به درستی عمل می کنند، زاویه صحیح شافت محوری و محور چرخ دنده و تولید درست چرخ دنده می تواند تأثیر به سزائی داشته باشد. (شکل های 1 تا 3)

جهش دندانه چرخ دنده:

          سوار کردن صحیح چرخ دنده های بول و سری زیرول که به صورت سه جزئی می باشند برای اکثر افراد نامعین می باشد. در سوارکردن درست سری چرخ های ضرورت دارد که به درست قرارگرفتن هر دو سطح عقبی و جلویی توجه شود و از صحت آنها اطمینان حاصل شود دامنه وسیعی از انواع مختلف قله های چرخ دنده تاکنون طراحی شده است که می تواند پس زنی چرخ دنده ها را بهبود بخشد. اما تنها دامنه کوچکی از این موارد می تواند در به حداقل رسیدن نویزهای مکانیکی سیستم مؤثر باشد.

 تماس دانه ها را می توان در هنگام سرهم کردن چرخ دنده ها مشاهده کرد. تماس دندانه ها برقرار شده و درکنارهم قرار می گیرند و در این حالت نیروی کمی مابین سطح دندانه ها وجود دارد و پس از هماهنگ شدن کامل چرخ دنده ها یک سرعت دورانی کم ایجاد و بارگذاری به صورت جزیی صورت می گیرد. این مسئله با عنوان "طراحی تماس دندانه ها" شناخته شده می باشد. در اغلب موارد یک بارگذاری دندانه ای سبک نشان د هنده اینست که چگونه انتهای چرخ ها و دندانه های آنها بار اعمال می گردد.

با یک مقایسه بسیار ساده و مقدماتی پیرامون چرخ دنده های سیلندری به این مسئله توجه خواهیم کرد سطح متداولی برای تماس و سوارکردن چرخ دنده های بیول تعریف می شود که به لبه ها به طور نسبی نزدیک تر می باشد. چرخ دنده های سوپر و حلزونی به طور مشخصی دارای بعدها و دنده های ضخیم تر و دندانه های عمیق تر می باشند. (شکل 1 را مشاهده کنید)

          اما ضخامت چرخ دنده بر روی جهت طولی دندانه تأثیری ندارد. همان طور که در شکل 2 نشان داده شده است. با فرض اینکه سوارکردن دندانه ها با یک فاصله معین صورت پذیرد، برای ساخت چرخ دنده های سیلندری موقعیت قرارگیری چرخ دنده ها باید به شکل صحیح طراحی گردد.

در مورد سطح تماسی چرخ دنده های مذکور یک رابطه مشخص مابین ضخامت دندانه های چرخ دنده در هر دو جهت عمقی وجود دارد که این موضوع در شکل 4 نشان داده شده است. هم چنین در شکل 5 یک ضخامت مشخص از چرخ دنده نشان داده شد ه است که در طول دندانه ادامه می یابد.

در صورتیکه ساخت چرخ دنده به روش درستی صورت گرفته باشد سوارکردن چرخ دنده های مختلف بر روی یکدیگر نیز به درستی و بادقت کافی صورت می گیرد و در این حالت فاصله قله و خطای فاصله درنظر گرفته خواهد شد.        در صورتیکه اندازه گیری بک لَش (backlash) با تلورانس درنظر گرفته شود می توان خطای اندازه گیری ها را درنظر گرفت و در سرهم کردن چرخ ها به کار برد.

نتایج به دست آمده برای خطاهای ناحیه پشتی یک اثر ثانویه بر روی موقعیت تماسی دندانه ها خواهد داشت که بر روی دنده ها تأثیر مستقیم خواهد داشت. با وجوداینکه این تأثیر در "محدوده مناسب" تعریف می شود بازهم سری های چرخ دنده ای که عموماً تغییراتی در حدود 1 اینچ داشته باشند از لحاظ موقعیت قرارگیری و از لحاظ NVH مورد بررسی قرار گرفته و نواقص احتمالی که تحت بارگذاری ایجاد می گردد بررسی می شود. استراتژی موردنظر ما برای مطمئن شدن از نتایج به دست آمده در حل مسائل درنظر گرفتن نتایج حاصل از تماس می باشد که نتیجه خوبی در برخواهد داشت.

برای به دست آوردن مفاهیم موردنظر و دریافتن مکانیسم این که چه اتفاقی به هنگام حرکت چرخ دنده ها در یکدیگر خواهد افتاد به قسمت بالایی شکل 7 نگاه کنید.

          می توانید در این شکل سطح مقطع چرخ دنده هایی که دارای سطح نسبی بالاتری در بین چرخ دنده های مختلف هستند مشاهده کنید. حرکت محوری با توجه به مقادیر، نشان دهنده این موضوع است که، مطابق با شکل های 7 و بخش پائینی آن می توان جابه جایی  را برای عمق چرخ دنده ها درنظر گرفت و نیروهای مؤثر را نیز در این حالت معادل با  تعریف کرد. به ویژه با توجه به حساسیت ناحیه پشتی محوری چرخ دنده و تغییرات آن می توان نتایج بهتری از آزمایشات به دست آورد که نشان دهنده وضعیت تماسی چرخ دنده ها می باشد. مطابق با این رخ داد تبعیت از یک سری قوانین برای نسبت های تقریبی 1: 5/2 ضروری به نظر می رسد:

تماس دندانه ها اثرات مشخصی که مرتبط با تغییر موقعیت محوری این تماس دارد، خواهد داشت. باید مطمئن شویم که موقعیت اولیه محوری به شکل صحیحی برای نحوه تماس دنده ها طراحی و تعیین شده است. ناحیه پشتی به طور مشخصی بیشتر تحت تأثیر تغییرات ناشی از جابه جایی موقعیت محوری چرخ دنده ها قرار می گیرد. با درنظرگرفتن موقعیت صحیح به سادگی می توان به بررسی حرکت چرخ دنده ها در حالات مختلف و با توجه به حرکت ناحیه back lash پرداخت.

جابه جایی های ثابت:

ما می خواهیم به توسعه مطالب با توجه به ارائه عکس های فلزی بپردازیم و ببینیم که در هنگام تماس و جابه جایی چرخ دنده ها عملا چه اتفاقی خواهد افتاد. مثال هایی که ما در اینجا ارائه می کنیم براساس سطح سری حلزونی ارائه شده است و می توان آنها را برای سطوح مستقیم چرخ دنده های استوانه ای و سری چرخ دنده های زیرول به کار برد. استاندارد بهینه موجود برای کاهش سرعت ابزارها برای بخش سیاه شده چرخ دنده و برای چرخ دنده های مختلف و چرخ دنده های زیرول و بیول تعریف شده است، و حرکت قسمت سیاه جلویی و دوران هم زمان چرخ دنده را می توان با جهت های نشان داده در شکل 8 تشریح و بررسی کرد.

 بخش های اولیه حلقه های نشان داده شده در سطح دندانه ها به عنوان نقطه تمرکز چرخ دنده بالایی نشان داده شده است. بخش های اولیه تنظیم فواصل با توجه به حرکات موجود و تماس های ایجاد شده، به صورت حلقه ای و با حالت نیمه تماسی نشان داده شده است. در حالت تحت بارگذاری توجه به بخش های تحت تماس از اهمیت بالایی برخوردار است در نقاط بالایی چرخ دنده ها مطابق با آنچه در شکل های 9 و 10 نشان داده شده است وضعیت متفاوتی وجود خواهد داشت. و در صورتیکه جهت برگشت برای چرخ دنده ها درنظر گرفته شود نواحی تمرکز به سادگی قابل تشخیص می باشد.

          با توجه به حرکات ایجاد شده و مقطع مورد بررسی جهت عمقی به صورت آنچه در ضمیمه نشان داده شده است. در نظر گرفته می شود این موضوع در شکل 11 نیز نشان داده شده است.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)

 با کاهش سطح عقبی چرخ دنده، می توانیم تماس را به شکل درستی درنظر بگیریم و فشارهای وارده عمقی را به صورت نواحی حلقه ای درنظر بگیریم. تماس موردنظر عموماً از مسیری که در شکل2 نشان داده شده بود تبعیت می کند. حرکات تماسی عمیق تر در هر دو جهت مقطعی و دنده ای درنظر گرفته می شود. شکاف های ایجاد شده بر روی بستر چرخ دنده، مطابق با آنچه در شکل 14 نشان داده است قابل تغییر خواهد بود.

(تصاویر در فایل اصلی موجود است)