طراحی و ساخت دستگاه تست چرخ دنده

    —         —    

ارتباط با ما     —     لیست پایان‌نامه‌ها

... دانلود ...

توجه : این فایل به صورت فایل ورد (Word) ارائه میگردد و قابل تغییر می باشد


طراحی و ساخت دستگاه تست چرخ دنده دارای 82 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد طراحی و ساخت دستگاه تست چرخ دنده کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.

بخشی از فهرست مطالب پروژه طراحی و ساخت دستگاه تست چرخ دنده
چکیده
مقدمه
فصل اول (مروری بر تعاریف اصلی و اندازه گیری های مکانیکی چرخ دنده)
منحنی اینولوت
تعاریف و خواص استاندارد
نکاتی عملی در رابطه با زیربرش دندانه و اصلاح ادندام
اندازه گیری ضخامت دندانه در چرخ دنده های هلیکال و ساده
روش مماسی
اندازه گیری با استفاده از غلطکها
اندازه گیری خطای جمع شونده گام
فصل دوم:روش ساخت اجزاء دستگاه تست چرخ دنده(Rolling qear tester)
سنگ زنی
ساپرت لغزنده (Spring loaded carriage)
برش اول شفت چرخ دنده اصلی
فصل سوم (مونتاژ قطعات)
همراستایی در جهات محورهای XوY و Z
فصل چهارم (تعمیم پروژه)
بررسی خطاهای دنده و تعیین درجه دقت چرخ دنده های تولیدی
استوانه خارجی
کنترل چرخ دنده های بزرگ بررسی به روش قطاع
خطای کلی پروفیل
خطای کلی اعوجاج یا فرم پروفیل در جهت پیشروی( Lead )
اساس سیستم
فصل پنجم (نقشه ها و ضمایم)

مقدمه
از زمان انقلاب صنعتی تاكنون كه پیشرفت تكنولوژی شروع شد تا به حال كنترل زیادی روی دقت سیستم ها بكار گرفته شد تا انتقال قدرت را هر چه آسانتر سازند و در این راه پیشرفتهای شگرفی نیز حاصل شده است.
بیشتر وسایل مورد استفاده برای انتقال قدرت و گشتاور از طریق واسطه هایی به نام چرخ دنده صورت گرفته است و از طرفی این مسئله كاملاً مشهود است كه قدرت دندانه های چرخ دنده باید بهبود یابد تا بتوان بار قابل انتقال را افزایش داد. البته این مشكل طراحی مهندسی است كه هدف عمده این پروژه نمی باشد، امّا تغییر مقاومت دنده ها باعث تغییرات در سیكل بار وارده بر دنده می‌شود كه این خود باعث افزایش دو عامل مهم می شود:
الف) خستگی و سایش
ب) سر و صدا
مورد دوم كه بیشتر مورد بحث این پروژه می باشد از زمانی اهمیت ویژه پیدا كرد و مورد بحث و بررسی قرار گرفت كه مسئله طراحی اتومبیل ها مطرح شد، در اتومبیل های اولیه طبیعتاً سر و صدای چرخ دنده ها در برابر سر و صدای زیاد موتور و اگزوز عملاً ناچیز بود و تحت الشعاع آن قرار می‌گرفت. ولی صدا خفه¬كن¬های تعبیه شده روی اگزوزهای قدیمی صدای دلخراش گیربكس ماشین را هر چه بیشتر آشكار می نمود و این امر استفاده از چرخ دنده های مارپیچ و همچنین كنترل های مهندسی دقیق در صنعت چرخ دنده را به ارمغان آورد.
امروزه استفاده از چرخ دنده های اسیبرال و هیپوئید و كنترل دقیق در تولید باعث كاهش سر و صدا شده ولی ساخت چرخ دنده ها به صورت تولید انبوه هنوز مورد توجه است.
به طوری كه سیكل بهبود كیفیت همچنان ادامه دارد و یكی از مهمترین قسمتهای توسعه و تكامل تجهیزات موتورها تكامل و بهبود چرخ دنده های قدیمی است، شما هم اگر در نظر بگیرید كه به كارگیری مكانیزم ها در صنعت به انتقال نیرو سیستم چرخ دنده بستگی دارد اهمیت موضوع اندازه‌گیری چرخ دنده ها فوراً برای شما آشكار خواهد شد.
اكثر نیازهای انتقال قدرت با چرخ دنده های ساده و هلیكال برآورده می شوند، چرخ دنده های مخروطی و جناقی و مخروط مارپیچ و ... مواردی هستند كه می توانند برای كاربردهای خاص مورد توجه قرار گیرند.
چرخ دنده های سیكلوئیدی هم در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند ولی در مهندسی روز كمتر مورد توجه قرار می گیرند. منحنی سیكلوئید عمدتاً در كارهای ظریف و دقیق نظیر ساعت سازی مورد استفاده قرار می گیرند كه از حوصله بحث این پروژه خارج است.
امّا انتخاب منحنی اینولوت برای پروفیل دنده های چرخ دنده ها دو مزیت عمده دارد:
الف- سرعت نسبی برای هر دو چرخ دنده اینولوت ثابت است. (صرف نظر از خطا یا تغییر در فاصله خط المركزین دو چرخ دنده).
ب- هر شانه اینولوت یك دندانه مستقیم دارد كه صرف نظر از شكل اینولوت های پیچیده برای تولید از تیغه فرز نسبتاً ساده استفاده می شود. در فصل اندازه گیری مكانیكی دنده در مورد منحنی اینولوت و تابع اینولوت بحث خواهد شد.

فصل اول
مروری بر تعاریف اصلی و اندازه گیری های مكانیكی چرخ دنده

منحنی اینولوت (The Involute Curve)
منحنی اینولوت در واقع مكان هندسی نقاطی است كه بر یك خط راست واقع هستند و به دو دایره‌ای بدون لغزش پیچیده شده اند. تعریف دیگری كه برای اینولوت ارائه شده است مكان هندسی نقاطی است كه بر قطعه طنابی قرار دارد و از محیط یك استوانه در حال باز شدن جدا می شود (بطوریكه این طناب همواره حالت كشیده داشته باشد) این منحنی در شكل (1-1) نشان داده شده است. در شكل دیده می شود كه طول كشیده شده برابر است با طول كمان واقع بر دایره مبنا از نقطه تماس تا نقطه مبدأ منحنی اینولوت (یعنی نقطهA) پس خواهیم داشت:



به همین دلیل مشاهده می شود مماس بر منحنی اینولوت در هر منطقه مثلا(A2) عمود بر خط ایجاد منحنی در آن نقطه است (A2B2). نكته مهمی كه شكل اینولوت كاملاً‌ به آن بستگی دارد. قطر دایره مبناست كه منحنی توسط آن ایجاد می شود، وقتی ظهر دایره مبنا زیاد می شود انحنای منحنی اینولوت كاهش می یابد تا جائیكه برای یك دایره مبنا با قطر بی نهایت منحنی اینولوت به خط راست تبدیل خواهد شد(مانند دنده شانه ای)


تعاریف و خواص استاندارد
یك دندانه تنها از یك چرخ دنده توسط دو اینولوت مقابل هم ساخته شده است. تماس بین دندانه های یك جفت چرخ دنده در طول خطی به نام خط عمل یا خط فشار Pressure Line انجام می‌شود. این خط مماسی است كه در نقطه تماس اینولوت دو دندانه مقابل (نقطه گام) به دایره مبنا مماس می شود.



این در واقع تولید كننده هر دو اینولوت است كه بار یا فشار بین چرخ دنده ها در امتداد این خط منتقل می شود. زاویه بین این خط (خط فشار) و خط مماس بر دایره گام‌ (در نقطه تماس دو اینولوت) به نام زاویه فشار Perssure Angle شناخته می شود.
یا
Dp= قطره دایره گام
Db= قطر دایره مبنا
مقادیر استاندارد برای زوایای فشار º14.5 و º20 می باشد. º20 به عنوان زاویه فشار استاندارد می‌شود. دندانه های قویتری را تحویل می دهد و اجازه می دهد چرخ دنده هایی با تعداد دندانه كمتر ساخته شوند بدون این كه قضیه تداخل دنده ها پیش بیابد.
گام قطری (Diameteral Pitch)
عبارتست از تعداد دندانه در یك اینچ قطر دایره گام این یك مقدار فرضی است كه نمی توان آن را اندازه گرفت اما برای تعریف خصوصیات دندانه های چرخ دنده بسیار مهم است. مدول عكس دیامترال می باشد.
مدول در سیستم متریك استفاده می شود كه اكثر كشورها این سیستم را استفاده می كنند.
گام دایره ای (Circular Pitch)
عبارتست از فاصله كمان اندازه گرفته شده روی دایره گام از یك دندانه تا نقطه متناظر روی دندانه بعدی.

گام مبنا (Pb)
عبارتست از فاصله كمان اندازه گرفته شده روی دایره مبنا از مبداء اینولوت روی یك دندانه تا مبداء مشابه اینولوت روی دندانه بعدی.

ادندام (Addendum)
عبارتست از فاصله دایره گام تا نوك دندانه كه اندازه اسمی آن چنین است:

كه مقدار آن برای اجتناب از تداخل ممكن است تغییر كند.
لقی یا كلیرانس (Clearance)
عبارتست از فاصله شعاعی از دایره نوك دنده تا دایره ته دندانه چرخ دنده مقابل وقتی دندانه ها درگیر هستند و اندازه استاندارد آن چنین است:

اندازه كاربردی آن بستگی به نوع چرخ دنده و كاربردش دارد.
مقدار 0.157M عموماً برای چرخ دنده های با زاویه فشار º14.5 در استاندارد Brown و Sharp استفاده می شود.
مقدار 0.250M عموماً برای چرخ دنده های كلاس A2 و B و C و D استفاده می شود.
مقدار 0.400M عموماً برای چرخ دنده های كلاس A1 و چرخ دنده های دقیق استفاده می شود.

ددندام(Dedendum)
فاصله دایره گام تا پای دنده را گویند. Clearance + Deendum=Addendum

قطر خارجی‌ (Blank diameter)
معادل است با مجموع قطر دایره گام و دو برابر مدول


ضخات دندانه (Tooth Thickness)
عبارتست از فاصله اندازه گیری شده روی دایره گام از یك طرف دنده تا طرف دیگر.
ضخامت دندانه
در واقع ضخامت دندانه به وسیله مقدار «Back Lash» كاهش پیدا می كند و ممكن است با اصلاح ادندام تغییر كند. در نهایت این نكته قابل ذكر است كه چرخ دنده محرك را می توان به طور كامل با سه فاكتور زیر مشخص كرد:
الف- تعداد دندانه (N)
ب- گام قطری(P) یا مدول (M)
ج- زاویه فشار
در اندازه گیری چرخ دنده هایی كه از توضیحات بالا تبعیت می كنند ممكن است همه عوامل به وظایف همین سه عامل محدود شود.
چرخ دنده های مارپیچ(Helical-Gears)
چرخ دنده های مارپیچ مانند چرخ دنده های ساده راستای منحنی اینولوتشان در جهت ضخامت دنده موازی محور گردش (سوراخ داخلی) نمی باشد بلكه در یك زاویه مارپیچ یا Helix قرار دارد، چرخ دنده های مارپیچ معمولاً برای انتقال قدرت بین محورهای موازی به كار می روند و كار كرد نرمتر و آرامتر با سر و صدایی كمتر دارند. زیرا تماس بین دندانه ها تدریجی می باشد.
اندازه گیری چرخ دنده ها می تواند بر یكی از سه طرح زیر استوار باشد:
الف- طبیعت سطح Flank دندانه كه با اندیس n مشخص می شود.
ب- طبیعیت محور چرخش روی صفحه اریب كه با اندیس t مشخص می شود.

ج- موازی با صفحه چرخش روی صفحه محوری كه با اندیس a مشخص می شود.
در اندازه گیری كاربردی دو صفحه اریب و نرمال در نظر گرفته می شود.

شکل (4_1) صفحه نرمال و اریب در چرخ دنده هلیکال

با توجه به شكل(4-1) داریم:
زوایه مارپیچ
زاویه فشار نرمال
CPt= گام اریب

اكنون زاویه Flank پیشانی دندانه شانه ای در هر صفحه ای زاویه فشار سیستم در همان صفحه است. به شكل (5-1) دقت كنید.

شکل ( 5_1) مقاطع نرمال و اریب دنده شانه ای

در هر مقطعی DF ثابت است و همان عمق دنده می باشد ولی

در مواقعی كه قادر نیستیم زاویه فشار را به دست بیاوریم می توانیم رابطه زیر را كه مربوط به گام مبنای نرمال است در نظر داشته باشیم:

نكاتی عملی در رابطه با زیربرش دندانه (Undercutting in gear) و اصلاح ادندام:
باید توجه داشت كه مسئله زیربرش دندانه و اصلاح ادندام در صنعت تولید چرخ دنده از اهمیت بسزایی برخوردار است.
اگر در طراحی چرخ دنده سعی شود كه پنیون خیلی كوچك ساخته شود بین جفت چرخ دنده ها تداخل پیش می آید به طوریكه نوك دندانه چرخ دنده متحرك تمایل دارد ریشه دندانه محرك را بساید كه این ممكن است باعث شكست دندانه شود(در نرم كاركردن چرخ دنده ها نیز تأثیر می¬گذارد) یكی از راههای رفع تداخل زیربرش زدن دندانه است كه این عمل باعث ضعیف شدن دندانه می شود.
در حالت تداخل همانطور كه از شكل (6-1) پیداست تماس نوك دندانه متحرك در زیر دایره مبنای چرخ دنده محرك اتفاق می افتد و چون در زیر دایره مبنا فرم اینولوت وجود ندارد این دندانه تمایل به سایش دنداه مقابل خود دارد. این مقدار در شكل (6-1) با مقدار «S» نشان داده شده است.
این مقدار تداخل«S» می تواند به وسیله برش از سر دندانه برداشته شود برای رفع این مشكل باید سر دندانه چرخ دندانه متحرك (ادندام) به اندازه مقدار KW كاهش یابد و سردندانه پنیون به اندازه KP افزایش یابد.
مقادیر Kp و KW ضریب ادندام (سردنده) برای پنیون و چرخ دنده نامیده می شود رابطه مستقیم با S دارد به طوریكه داریم:

S=K.M M=Module

استاندارد BS.436 (1940) دو روش محاسبه Kp و KW را ارائه می¬كند كه مختصر بحث خواهد شد.

شکل (6_1) شرایط بوجود آمده برای ریز برش در تولید چرخ دنده

N= تعداد دندانه چرخ دنده متحرك
n= تعداد دندانه چرخ دنده محرك
زاویه مارپیچ
الف- اگر آنگاه
یا هر كدام كه بزرگتر بود مقبول تر است و Kw=-Kp
ب- اگر آنگاه و
بدیهی است برای چرخ دنده های ساده
پس از محاسبه Kp و KW خواهیم داشت
ادندام محرک
ادندام محرک

- اندازه گیری ضخامت دندانه در چرخ دنده های هلیكال و ساده:
یكی از وسایل معمول برای اندازه گیری ضخامت چرخ دنده كولیس دو فلكه می باشد این وسیله برای اندازه گیری ضخامت تك دنده به كار می رود. به طوریكه یك ورنیه در موقعیت ارتفاعی خاصی ثابت می شود و توسط ورنیه دیگر (افقی) ضخامت دندانه اندازه گیری و خوانده می شود. ورنیه عمودی روی عددh تنظیم می شود و w ضخامت دندانه خوانده می شود. این نوع اندازه گیری معمولاً‌ در دو نقطه خاص انجام می شود.
- ضخامت دندانه (Tooth Thickness) در خط گام:

شکل (7_1) اندازه گیری وتری ضخامت در خط گام
با توجه به شكل ملاحظه می شود كه w برابر با وتر AC در صورتی كه ضخامت واقعی دندانه برابر با كمان ADC می باشد و همچنین مقدار h برابر با فاصله EB است كه این مقدار به مراتب بزرگتر از فاصله ED است. با توجه به شكل (7-1) داریم:
W=2AB
در مثلث AOB
(1)

(2)

باید توجه داشته باشیم كه مقادیر h و w بدست آمده مقادیر ایده آل هستند. و در عمل h با توجه به مقدار Addenum و w با توجه به مدقار Back Lash اصلاع می شوند.
در چرخ دنده های مارپیچ ضخامت دنده در صفحه اریب در خط گام به راحتی قابل اندازه گیری نیست.
امّا ضخامت نرمال دنده را می توان به دست آورد. در محدوده دقتی كه این وسایل اندازه گیری دارند می توان گفت ضخامت نرمال دندانه (Wn) مشابه ضخامت دنده چرخ دنده ساد معمولی است كه تعداد دنده های آن از رابطه زیر به دست می آید:

- روش وتر ثابت (The Constant Chord)
در مبحث اندازه گیری ضخامت دنده متوجه شدیم كه مقادیر w‌ و h به تعداد دنده چرخ دنده بستگی دارند. اگر در یك مجموعه تعداد زیادی چرخ دنده با تعداد دنده های مختلف N بخواهیم تست كنیم هر كدام محاسبات جداگانه ای نیاز دارند و این كار مشكلی است.

دنده اینولوتی را در نظر بگیرید كه با قرینه خود در یك دنده شانه ای مانند شكل (8-1) درگیر شده است بدون توجه به تعداد دنده ها برای یك دندانه با اندازه مشخص و مدول M همواره تماس در نقطه A و F اتفاق می افتد. به طوری كه AF وتر ثابت نامیده می شود.

شکل(8_1) اندازه گیری صخامت دندانه در روش وتر ثابت

در مثلثABD، در نتیجه
در مثلث ABC، در نتیجه

همچنین در نتیجه
مقادیر به دست آمده در بالا كه مخصوص چرخ دنده های ساده با دندانه مستقیم هستند.
و در چرخ دنده های مارپیچ به صورت زیر اصلاح می شود.
ضخامت نرمال

اگر دندانه ها تصحیح شده باشند داریم:

اگر مقدار BackLash (b) مجاز باشد مقدار w به اندازه كم می شود به طوری كه

یك نكته جالب در مورد روش وتر ثابت اینكه قابل تبدیل به یك كمپراتور می باشد كه خیلی حساس تر از كمولیس دوفكه است.
چنین وسیله ای به وسیله شركت W.E.Sykes.Ltd ساخته شده و در شكل (9-1) نشان داده شده است كه شامل یك جفت فك قابل تنظیم برای زوایای فشار º14.5 و º20 می باشد و یك ساعت اندازه گیری كه سوزن آن روی ضخامت دنده قرار می گیرد همانطور كه در شكل نشان داده شده است. این وسیله روی یك جفت توپی مخروطی اصلی تنظیم می شود به طوری كه محل شاخص های حدی روی ساعت مشخص شود. باید به این نكته توجه داشت كه فكها طوری ساخته شده اند كه عقربه ساعت این وسیله تقریباً دو برابر مقدار واقعی را نشان می دهد. بعنوان مثال برای زاویه فشار º5/14 خطای ضخامت دنده 0.01 میلی متر مقدار 0.02 میلی متر روی ساعت نشان می دهد.

شکل (9_1) کمپراتور دنده sykesبر اساس اندازه گیری روش وتر ثابت

- روش مماسی (The Base Tangent Method)
در استفاده از كمپراتور ضخامت دنده Sykes باید به این نكته توجه داشت كه هر دو روش قبلی اندازه گیری ضخامت دنده ممكن است رضایت بخش نباشد زیرا:
الف- خود ورنیه دقتی نزدیك به 0.05‌ میلی متر و یا اگر خیلی با دقت خوانده شود 0.025 میلی متر است.
ب- اندازه گیری ها وابسته به خواندن دو ورنیه می باشد. به طوریكه هر كدام تابعی از دیگر است.
ج- چون در اندازه گیری از لبه فك استفاده می شود نه از پیشانی آن، اندازه گیری تكرارپذیری یكسانی نخواهد داشت و این مشكلات می تواند با اندازه گیری ضخامت چند دنده مانند شكل(10-1) رفع شود.

شکل (10_1) اندازه گیری دهانه ای روی تعدادی از دندانه ها با یک کولیس ورنیه

خط مستقیم AB به طول AC را در نظر بگیرید كه بین دو منحنی اینولوت A1AA2 و C1CC2 محدود شده است این وتر بر دنده وسطی در دایره مبنا مماس است به طوریكه خواهیم داشت:

بنابراین در طول این وتر مكان فكها اهمیتی ندارد.
برای به دست آوردن كمان AB كه همان ضخامت دندانه روی دایره مبناست با توجه به شكل (11—1) داریم:

(2)...

(3)

از طر فیAB=2(AC+CD) پس با توجه به روابط(2) و (3) داریم:

(4) ...

از تركیب روابط(1) و (4)

كه در روابط فوق،
N= تعداد دندانه ها
M = مدول
زاویه فشار بر حسب رادیان
S = تعداد دندانه در فاصله

شکل (11_1) اندازه گیری ضخامت دندانه روی دایره مبنا
برای چرخ دنده های هلیكال در صفحه نرمال داریم:

كه =Mn مدول در صفحه نرمال و برابر
زاویه فشار در صفحه نرمال و برابر
زاویه مارپیچ
اندازه گیری براساس روش بالا را می توان با وسیله اندازه گیری دیگری به نام میكرومتر انجام داد. این میكرومتر كه براساس روش مماسی كار می كند شامل دوفك می باشد كه می توانند از دو طرف صفر تنظیم شوند (توسط بلوكهای اندازه گیری).

شکل(12_1) کمپراتور مماسی David Brown
در این حالت w بدون در نظر گرفتن Back Lash می باشد. به طوری كه اگر مقدار اصلاح مجاز w به ازای Back Lash مجاز باشد داریم:

و اگر K برابر با مقدار تصحیح ادندام باشد تغییرات W به ازای تغییرات ادندام

بنابراین برای یك چرخ دنده اصلاح شده با BackLash‌ داریم:

اندازه گیری با استفاده از غلطكها:
در شكل زیر یك غلطك در فضای خالی بین دو دندانه قرار گرفته به طوری كه مركز آن روی دایره گام می باشد. با توجه به شكل داریم:

و OA= شعاع غلطك(r)

و قطر غلطك

شکل (13_1) اندازه گیری روی غلطکی که مرکز آن روی دایره گام است.

Rp= شعاع دایره گام
RG= شعاع اندازه گیری شده
بنابراین این اندازه با توجه به دو غلطك روبروی هم در فضالی خالی دو دندانه به صورت زیر محاسبه می شود:

با توجه به اصلاح دندانه های چرخ دنده شعاع رولر اصلاح شده به صورت زیر محاسبه می شود:

و مقدار مجاز لقی جانبی(Back Lash) مستقیماً به مقدار شعاع غلطك و به تبع آن به RG اضافه می شود.
این اندازه گیری همان طور كه مشاهده شد نیاز به یك غلطك مخصوص با شعاع اسمی دارد كه از مقدار ادندام دنده كمتر است، پس به وسیله سردندانه چرخ دنده این غلطك پوشیده خواهد شد و این امر اندازه گیری را ممكن است با مشكل مواجه كند. در این صورت از غلطك های با شعاع مناسب طبق استاندارد استفاده می شود.
برای چرخ دنده هایی با تعداد دنده های زوج می توان مستقیماً از رابطه قطری بالا استفاده نمود.
اگر تعداد دندانه ها فرد باشد باید اندازه گیری شعاعی بین مراكز چرخ دنده و غلطك انجام شود و ما از یك جفت غلطك برای اندازه گیری استفاده شده و مقدار در راستای شعاعی تصویر كنید.
- اندازه گیری گام چرخ دنده:
اندازه گیری گام چرخ دنده ممكن است به دو روش زیر انجام گیرد: الف- اندازه گیری فاصله یك نقطه روی یك دندانه تا نقطه مشابه روی دندانه بعد. ب- اندازه گیری موقعیت یك نقطه مناسب روی یك دندانه بعد از این كه چرخ دنده به اندازه زاویه ای مناسب چرخش كرد.
اندازه گیری گام از یك دندانه تا دندانه دیگر:
یكی از این روشها اندازه گیری وقتی است كه گام روی دایره مبنا را اندازه گیری می كند.
در شكل (14-1)، A1B گام مبناست كه بین دو اینولوت A1 و B قرار دارد.

شکل (14_ 1) گام مبنا برابر با فاصله خطی بین یک جفت اینولوت در راستای خط منبع اینولوت

پس هر اندازه گیری در طول مماس بر دایره مبنا بین یك جفت اینولوت مساوی با گام مبناست.


وسیله مورد نظر برای اندازه گیری آن شامل سه انگشتی است كه در شكل(15-1) نشان داده شده است.

شکل (15_1) وسیله اندازه گیری گام Mage مدل TMC
انگشتی A در مقابل یك دندانه قرار می گیرد كه تقریباً روی نقطه تماس می باشد فاصله بین A و C برابر با گام مبناست. انگشتی B نیز روی دندانه مستقر می شود و نقش ساپرت دستگاه را بازی می كند پس اگر گام ثابت باشد عدد خوانده شده روی هر دندانه با اندازه های دیگر مساوی است.
روش دیگر استفاده از دو اندازه گیری ساعت اندیكاتوری است كه مجاور دندانه نصب می شود و خطای گام دنده به دنده را به دست می دهد. وقتی چرخ دنده به صورت متوالی و گام به گام چرخانده شود. عدد ثابتی روی A خوانده می شود هر تغییری روی ساعت B خوانده شود همان خطای گام چرخ دنده است. برای به دست آوردن خطای واقعی باید عدد خوانده شده روی ساعت B از میانگین خوانده شده كم شود.
شکل(16_1) استفاده از دو ساعت اندازه گیری برای تعیین خطای گام دنده با دنده
- اندازه گیری خطای جمع شونده گام
(Measurement of Comulative Pitch Eroor)
چرخ دنده مورد نظر روی یك سنبه كه به یك دیسك متصل است و با آن می چرخد نصب شده است و به وسیله بازوی آن با دیسك به صورت هم مركز می چرخد.

شکل (17_1) وسیله شاخص مورد استفاده برای تعیین خطاهای گام جمع شونده

كلمپ A دیسك را قفل می كند و كلمپ B بازوی دیسك را قفل می كند ابتدا كلمپ A قفل می شود پس دیسك و چرخ دنده با هم قفل می شوند. روال كار به صورت زیر است:
الف- وقتی كلمپ B باز است، بازو را بالا آورده و به مقدار مناسب زیر آن بلوك استاندارد قرار می دهیم پس بازو به اندازه زاویه می چرخد.
ب- سوزن را پایین آورده و روی بلوك ها قرار می دهیم و سپس B را قفل می كنیم.
ج- كلمپ A را آزاد می كنیم و سپس A را قفل می كنیم.
این فرآیند برای همه دندانه ها و همچنین دندانه اول تكرار می شود. حال تفاوت بین اولین و آخرین مقدار خوانده شده بین اعداد خوانده شده میانی پخش می شود تا خطای جمعی هر دنده به دست آید. یك مثال در جدول زیر به همراه نمودار خطا داده شده است توجه شود شكل(3) بخاطر خطای زاویه ای است چون زاویه شاخص مساوی گام زاویه ای نیست.

شکل (18_1) نمودار خطای گام جمع شونده خوانده شده توجه شود خطای تک تک دنده ها را از کم کردن اعداد مجاور هم از یکدیگر می توان بدست آورد

- تست فرم اینولوت:
به وسیله یك ساعت اندیكاتور یك وسیله اندازه گیری می توان مسیر یك منحنی اینولوت را ترسیم نمود. تغییر در منحنی اینولوت باعث تغییر یا انحراف عقربه ساعت می شود كه می توان صحت یا سقم منحنی اینولوت را دریافت. در شكل (19-1) وسیله مورد نظر نشان داده شده است. اگر لبه مستقیم دور دایره مبنا بدون لغزش بچرخد سوزن ساعت اندازه گیری یك منحنی اینولوت را جاروب می كند.
و اگر منحنی اینولوت دندانه طبق دایره مبنا كامل باشد عقربه ساعت اندازه گیری تغییری را نشان نمی دهد.
(توجه داشته باشید كه خطاها در طول لبه مستقیم به صورت نرمال اندازه گیری می شود).
این وسیله اندازه گیری دقت زیادی ندارد چون وقتی ساعت اندازه گیری با دندانه بعدی درگیر می شود از دقت آن كاسته می شود به هر حال اساس و قاعده كلی كنترل منحنی اینولوت به صورت فوق است.
توجه:چرخ دنده روی یك دیسك كه قطرش برابر با قطر تئوری دایره مبناست نصب می¬شود(Db)

در شكل (20-1) وسیله كنترل منحنی اینولوت David Brown نشان داده شده است.

شکل (19_1) استقرار شماتیک وسیله است اینولوت David Brown

نوك سوزن مقابل منحنی اینولوت قرار می¬گیرد.كه دقیقاً بالای لبه مستقیم واقع شده است. سوزن روی یك صفحه V شكل نصب شده و طوری مهار شده است كه به موازات لبه مستقیم حركت می كند كه این حركت بوسیله عقربه ساعت نشان داده می شود كه در حقیقت همان خطای فرم اینولوت است. حركت بدون لغزش توسط حركت جانبی میله ای كه در پشت دستگاه قرار دارد حاصل می شود.

خطای مجاز در چرخ دنده های ساده:
خطای مجاز توسط استاندارد BS.436:1940 به صورت زیر بیان شده است:
= تلورانس
La= تعداد دندانه هایی كه روی آنها خطا وجود دارد.
n= تعداد دندانه های كه روی آنها خطا وجود دارد.
N= تعداد دندانه چرخ دنده
M= مدول
استاندارد Bs436 جداولی ارائه نموده است كه در آن خطای مجاز ضخامت گام و پروفیل دهنده در طول كمان La یا مشخص شده است.

فصل دوم
روش ساخت اجزاء دستگاه تست چرخ دنده
(Rolling gear tester)

در این فصل در نظر است روش ساخت اجزاء مهم دستگاه كه در دقت نهایی دستگاه تأثیر بسزایی دارند و نیز مونتاژ این قطعات كه قسمت مهمی از كار می باشد مورد بحث و تشریح قرار گیرد. در این جا باید متذكر شد كه بسیاری از اجزاء دستگاه دارای پروسه ساخت معمولی می باشد كه با توجه به نقشه آن به راحتی قابل ساخت می باشد كه در این نوع قطعات به ذكر نام قطعه و وظیفه آن اكتفا می شود.
نام قطعه: جناقی(V Block)
شماره قطعه: 103 و 102 و 101
جناقی ها مهمترین قطعات این دستگاه را تشكیل می دهند و از دقت و حساسیت ویژه ای در ساخت و مونتاژ برخوردار هستند. زیرا همانطور كه بیشتر بحث شد اساس حركتی ساپرت لغزنده یا شناور این دستگاه كه چرخ دنده مورد آزمایش روی محور آن سوار می شود یك نوع اصطكاك غلطشی است كه توسط ساچمه های استاندارد كه درون شیار V شكل این جناقی ها قرار می گیرد میسّر می‌شود. این جناقی ها به صورت افقی و جفت جفت روبروی هم قرار می گیرند كه یك زوج روی بدنه پایین دستگاه و زوج دیگر روی كشویی لغزنده روبروی زوج پایینی نصب می شوند كه در اثر غلطش ساچمه ها درون شیار V حركت نرم و كم اصطكاك كشویی لغزنده را منجر می شوند. جنس این جناقی ها از فولاد مرغوب قابل عملیات سختكاری SPK به شماره استاندارد 1.2080 انتخاب شده است. زیرا این قطعات باید سختی بالایی داشته باشند تا در اثر سایش ساچمه ها سطح شیار V شكل آن خورده نشود.
- روش ساخت و مراحل آن
یك بلوك به ابعاد داده شده نقشه (110×23×20) فرزكاری شود باید دقت كرد تمام زوایای آن كاملاً گونیا باشد.
جای سوراخ پیچ ها و گل پیچ های آلن خور در فاصله های طراحی شده یا رزوه های لازم روی بدنه جناقی باید براده برداری شود. در این مرحله باید توجه نمود كه مكان سوراخ پیچها با توجه به محفظه شیار V از اهمیت ویژه ای برخوردار است و آن خمش قطعه پس از سنگ زنی به علّت تنشهای پسماند و غیر یكنواختی توزیع جرم یا گذشت آن در قطعه است كه این مسئله با توجه به ابعاد شیار V در طراحی مورد توجه قرار گرفته است به طوریكه محل سوراخیها به طور مناسب داده شده است.
شیار به عرض 3.5mm توسط تیغه فرز روی سطح پیشانی جناقی براده برداری می شود.
شیار V شكل به زاویه º90 توسط تیغه فرز مخصوص در همان سمت براده برداری می شود. پیشنهاد می شود برای بعد 22.5 بیش از حد معمول جهت سنگ زنی در نظر گرفته شود. زیرا بدلیل خمش قطعه در هنگام سنگ زنی پس از آن ممكن است مجبور شویم تعداد مراحل سنگ زنی را بیشتر كنیم و بین هر بار سنگ زنی یك فاصله زمانی در نظر گرفته شود تا مسئله كمانش آن در عملیات حرارتی به علت اینكه گوشت جلو و پشت آت یكی نیست حل شود.
پس از مراحل براده برداری قطعه باید تا حدود 58-60Rc سخت كاری شود.
- سنگ زنی:
پس از سنگ زنی دو سطح زیرین و فوقانی و موازی شدن این دو سطح، سطح پشتی جناقی سنگ زنی می شود سپس آخرین سطح بلوك هم سنگ زنی می شود. حال نوبت سنگ زنی سطوح داخلی شیار V است كه مهمترین سطح قطعه می باشد. یكی از راههای سنگ زنی اینكه سنگ فرمی با زاویه º90 تیز شود و سطوح شیار سنگ زده شود اما در عمل نتیجه خوبی از این روش به دست نیامده است و از لحاظ صافی مطلوب نمی باشد.
روش بهتر و عملی تر كه در مورد ساخت این قطعات انجام گرفته این كه وقتی سه سطح جناقی سنگ خورده و نسبت به هم گونیا شده اند را داخل فكهای یك گیره یونیورسال قرار داده شود (و گیره یونیورسال روی میز دستگاه قرار می¬گیرد)سپس گیره را به اندازه زاویه º45 دوران داده می¬شود كه در این حالت یكی از سطوح V كاملاً‌ افقی قرار می گیرد كه می تواند براحتی سنگ زنی شود و برای رفع خطای خوردگی ابزار بعد از هر پاس سنگ زنی یك بار قیراط می خورد. (ارتفاع الماس از كف قبلاً باید تنظیم شود).
همین عمل را برای سطح دیگر انجام می دهیم. سطوح V سنگ زنی شده و به علت اینكه موقعیت دهی از سه سطح خورده قبلی بوده اصولاً محور شیار V موازی سطوح زیرین و فوقانی و عمود بر مقطع جناقی می باشد.
آخرین مرحله این است كه قطعه مورد نظر روی بستر میز سنگ خوابانیده شود و سطح پیشانی شیار V مجدداً سنگ زنی شود با این كار متوجه خواهیم شد كه آیا قطعه بعد از سنگ زنی و گذشت زمان خمش پیدا كرده است یا خیر؟ پس از اتمام سنگ زنی سطوح شیار V باید كاملاً با ساعت اندازه گیری كنترل شود و بهتر است وقتی قطعه روی مگنت میز دستگاه سنگ است تست شود. پس از باز كردن قطعه و گذشت زمان معین حدود یك هفته قطعه را روی یك سطح صاف دقیق گذاشته و سطح مورد نظر دوباره با ساعت كنترل شود اگر قطعه تاب برداشته باشد باید مجدداً سنگ زده شود.
توجه: هر چه طول جناقی ها بلندتر باشد مسئله كمانش یا خمش و یا به اصطلاح تاب آن حادتر خواهد بود. به همین دلیل توصیه می شود در طرح های مشابه كه لازم ست از جناقی های بلند استفاده شود به جای یك جناقی بلند از چند جناقی با طول كوتاهتر كه در كنار هم و در امتداد هم مونتاژ می شوند استفاده شود.
جناقی ها با شماره نقشه 103 روی بدنه ثابت دستگاه نصب می شوند و یا به عبارت دیگر روی بدنه پیچ می شوند و جناقی های با شماره نقشه های 102 و 103 روی پله های داخلی كشویی لغزنده نصب می شوند. به همین دلیل این جناقی ها از لحاظ شكل ظاهری (سوراخها) كمی با هم متفاوت هستند. بدیهی است با توجه به یكسان بودن ابعاد جناقی ها بسیاری از عملیات براده برداری و سنگ زنی آنها می تواند به طور همزمان انجام گیرد.
نام قطعه: بدنه یا بستر دستگاه
شماره قطعه: 105
بعد از ساخت جناقی ها می تواند بدنه دستگاه را ساخت، بدنه دستگاه در واقع تكیه گاه و موقعیت دهنده قطعاتی مانند جناقی هاست و از طرفی سایر قطعات نیز روی آن مونتاژ می شود بنابراین از دقت ویژه ای برخوردار است، با توجه به نیاز خط تولید چرخ دنده و این كه چرخ دنده هایی كه تست می شوند در چه بازه قطری هستند می توان ابعاد كلی بدنه را طراحی نمود. بدنه بهتر است از چدن ریخته گری ساخته شود و سپس سطوح لازم ماشین كاری شوند در این پروژه بدنه از جنس آهن معمولی St37 استفاده شده و تمام قسمتها ماشین كاری شده است.
قسمتها و سطوح مهم ماشین كاری شده بدنه عبارتند از:
سطوح قائمی كه جناقی ها روی آن پیچ می شوند.
شیارهای T شكل با ا بعاد مشخص شده روی نقشه كه كشویی ثابت روی آن نصب می شود كه درون شیارT،12 دو عدد خار تخت برای موقعیت دهی كشویی قرار می گیرد به همین دلیل از صافی سطح و دقت بالایی باید برخوردار باشد.
شیار زیرین بدنه برای تعبیه جای فنر برگرداننده كشویی لغزنده كه دقت بالایی ندارد و در صورتی كه بدنه ریخته گری می شود می تون آن را با ریخته گری بدست آورد.
سوراخ كاری ها و قلاویز كاری های روی بدنه
روش و مراحل ساخت:
ابتدا سطح زیرین ماشین كاری می شود تا بعد از این قطعه روی این سطح كه مبنای كار است قرار گرفته و سایر قسمتها ماشین كاری شود.
سپس سطوح A و C و D كه روی نقشه مشخص شده اند و همچنین شیارهای T شكل و سایر سطوح خشن كاری می شوند.
یكی از مهمترین سطوح بدنه سطوحA‌ و B می باشد كه عمود بر هم هستند. دلیل اهمیت آنها این كه به جناقی های سنگ خورده موقعیت می دهند و از طرفی چون سطوح جناقی ها كاملاً عمود ساخته شده این سطوح باید بریكدیگر كاملاً‌ عمود باشند و در هنگام پرداخت كاری پس از اینكه قطعه از بالا(سطح A) و از بغل (سطح B) در جهت طول و عرض كاملاً ساعت شد (البته می توان سطح D را هم به عنوان سطح ساعت انتخاب نمود) پارامترهای ماشین كاری از قبیل سرعت و پیشروی روانكاری باید مناسب پرداخت كاری انتخاب شود و سپس ابزار فرزانگشتی (پرداخت) پس از صفر شدن روی یك سطح مبنا در جهت ارتفاع (مانند سطحD) سطوح A‌ و B را با هم و در یك مرحله ماشین كاری می كند و بدون این كه ابزار در جهت ارتفاع (محور Z دستگاه) تغییر موقعیت یابد سطح قرینه ماشین كاری شود.
پس از این مرحله می توان شیار T، 12 را كه مربوط به كشویی ثابت می باشد پرداخت كاری نمود. شایان ذكر است درون این شیار دو عدد خار تخت با ابعاد عرض 12 قرار می گیرد كه از حركت عرضی و چرخش این ساپرت جلوگیری می كند به همین دلیل این شیار به علت وظیفه موقعیت دهی كه دارد از دقت بالایی برخوردار است و شیار 12 با توجه به تلرانس مجاز خار (به تلرانس مجاز دستگاه هم مربوط است) پرداخت كاری می شود.
توجه: در پروژه مورد نظر این سطوح پس از پرداخت كاری اولیه روی فرز NC مدل FP4K به طریقی كه شرح داده شده روی دستگاه جیگ بورینگ NC كه از دقت 0.001mm برخوردار است پرداخت كاری نهایی شده است. همه این مراحل را می توان با همان روش گفته شده سنگ زنی هم نمود.
ماشین كاری بقیه سطوح از دقت و حساسیت بسیار بالایی برخوردار نیست (موقعیت دهنده نیستند) و صرفاً جهت مونتاژ قطعات لازم است لذا شرح پروسه تولید آنها در اینجا ضرورتی ندارد و فقط به معرفی آنها و وظیفه ای كه در مونتاژ ایفا می كنند اكتفا خواهیم كرد.
شیارT شكل: همانطور كه قبلاً در نظر گرفته شده است. به طوریكه نری T شكل داخل شیار قرار می گیرد پس از اینكه ساپرت ثابت كه شفت چرخ دنده اصلی روی آن سوار است با توجه به فاصله مراكز دو چرخ دنده در جای مناسب قرار گرفت به وسیله پیچ از بالا كلمپ می شود به نقشه قطعات به شماره (118) و (111) نگاه كنید.
6 عدد رزوه M6 روی سطح A قرار دارد كه جناقی های مربوطه را به بدنه متصل می كند.
محفظه خالی سمت راست بدنه با توجه به نقشه كه برای بازی رفت و برگشت ساپرت شناور در نظر گرفته شده است. (ابعاد 100×33).
سوراخ برای عبور شفت بادامك (شماره قطعه 119) در نظر گرفته شده است.
دو عدد سوراخ رزوه شده M6 در دو طرف سوراخ برای محدود كردن حركت دورانی دسته بادامك در نظر گرفته شده است. (میله ای با طول مناسب با یك سر روزه شده درون این سوراخها قرار می گیرد).
سوراخ در سمت چپ بدنه در فصل مشترك مكان ساپرت ثابت و شناور برای قرار گرفتن پیچ و مهره تنظیم فنر زیرین دستگاه تعبیه شده است.
چهار عدد سوراخ M8 در چهار گوشه بدنه از قسمت زیرین بدنه برای نصب پایه های دستگاه در نظر گرفته شده است.
دو عدد سوراخ رزوه شده M6 در قسمت جانبی بدنه به فاصله 20 میلی متر از یكدیگر وجود دارند كه برای نصب پایه سطح مقابل سوزن ساعت اندازه گیری در نظر گرفته شده است. (نگاه كنید به قطعه شماره117).
توضیحات بیشتر برای روشن شدن جزئیات كامل دستگاه و وظایف قطعات مختلف در فصل مونتاژ داده خواهد شد.
نام قطعه: ساپرت لغزنده(Spring Loaded Carriage)
شماره قطعه:106
این قطعه در صفحات قبل معرفی شده است. سطوح دقیق این قطعه سطوح A و B می باشند كه به جناقی های بالایی موقعیت می دهند. در ضمن بوشهای حامل محور چرخ دنده مورد آزمایش روی این ساپرت نصب می شوند ...

بخشی از منابع و مراجع پروژه طراحی و ساخت دستگاه تست چرخ دنده
1.”Metrology for Engineers” , By J. F.W. Galyer & C.R.Shotbolt, 1969 Cassell & Co.Ltd.
2. “Engineering Metrology” , By D.M.Anthony , 1986 Pergamon Books Ltd.
3. “Gears , Gear Production And Measurement “, By A.C Parkinson & W.H. Dawney , 1948 , London – Sir Isaac Pitman & Sons , Ltd .
4.” The Potentialities of Accerate Measurement and Automatic and Automatic Control in Production Engineering “ , J.I. Prod . E , 39 , No.12,1960.

لینک کمکی