مقاله مهندسی معکوس طراحی گیربکس



فصل اول
مشخصات گیربکس مورد طراحی و مهندسی معکوس قرار گرفته

این گیربکس ایتالیایی است و شماره کاتالوگ آن Rc3-22n type می باشد و احتمالاً دارای سیستم اینچی بوده است . در ساخت مجموعه guide ها مثل side guide و entry guide و … ( در مجتمع فولاد مبارکه ) بکار می رود . با توجه به اینکه قبلاً مجموعه side guide از خارج کشور و باقیمت بالا تامین می گرد قرار بر ساختن این مجموعه در داخل کشور شد این مجموعه با فکهای متحرک و با کورس 2 متر هدایت کننده ورقهای تولیدی می باشد . نقشه های موجود برای کل مجموعه حاوی مشخصات کلی بودند . یعنی یا به صورت نقشه های کارگاهی نبوده و یا بعضی از قسمتهای آن دارای نقشه های کارگاهی ناقص و پر از عیب و ایراد بودند . از جمله قسمتهایی که نقشه کارگاهی نداشت همین گیربکس بود . این گیربکس به صورت کاتالوگی بوده و باید خارج کشور تهیه می گردید ، که مقرون به صرفه نبود . کار این گیربکس نشان دادن مقدار باز شدن دهانه خروجی guide ها می باشد . که نقشه های آن در صفحات 25 و 26 می باشند . این گیربکس دارای یک نقشه به شماره 53030L 345105 که حاوی اطلاعات کلی گیربکس و یک نقشه به شماره 53003 L 345105 که نقشهمونتاژی گیربکس در مجموعه side guide است می باشد . ساخت 3 مجموعه از side guide به شرکت سداد صنعت محول گردید .
این شرکت اقدام به تهیه نقشه کارگاهی و رفع ایراد های نقشه های موجود پرداخت . برای ساخت گیربکس ابتدا از روی یک گیربکس ضایعاتی موجود در انبار فولاد مبارکه اقدام به کروکی برداری نموده و با توجه به اطلاعات جدید به دست آمده نیاز به طراحی مهندسی گیرکبس مشخص شد . این نیاز به خاطر سه سری عامل به وجود آمد :
1- معایب نقشه های اولیه
2- عدم ابزار موجود استاندارد برای ساخت به صورت کپی برداری در ایران
3- عوامل متفرقه و نیاز به بهینه سازی
در ادامه به صورت فهرست وار به اطلاعات بدست آمده از نقشه های ایتالیایی ، نقشه های کروکی برداری شده ، 3 عامل باعث طراحی مهندسی و علل آن و نیازهای طراحی پرداخته می شود و سپس روند طراحی چرخدنده ها ، شافتها ، بوشن ها ، و دیگر موارد مورد نیاز توضیح داده شده و در پی آن نقشه های کارگاهی تهیه شده آورده می شود . لازم به توضیح است که نقشه های کارگاهی زبان مهندسی و پل ارتباطی بین مهندس طراح و سازنده می باشد لذا بایستی کامل و گویا باشد . می توان گفت با وجود نقشه ای کامل هیچ نیازی به توضیح اضافی به صورت متن نویسی وجود ندارد . در نقشه های تهیه شده سعی بر این امر بوده است که تمام توضیحات لازم جهت معرفی گیربکس و ساخت آن جمع آوری گردد . لذا هر توضیحی که در متن پایان نامه است اولاً گزارشی از روند طراحی و خلاصه ای از محاسبات انجام شده می باشد ( یعنی نمونه ای از این محاسبات مشابه آورده شده و فقط جواب ننهایی بقیه محاسبات درج شده است ) .
ثانیاً : با توجه به این نکته است که بسیاری از چکهای کارگاهی خود مشخص کننده کار و تلاش متعهدانه طراح ، نقشه کش و کنترل کننده نقشه ها می باشد .
ثالثاً : اگر نکته نا مفهومی در متن ها وجود داشته باشد بایستی در نقشه ها که زبان گویای طراح بدنیال جواب گشت . در پایان ذکر این نکته حائز اهمیت است که :
طراحی و نقشه های این گیربکس که متعلق به فولاد مبارکه می باشد تایید شده و هم اکنون در حال ساخته شدن توسط شرکت سداد صنعت می باشد.

فصل دوم
چرخدنده های ساده

تعریف
این چرخدنده ها معمولاً به شکل استوانه ای هستند و دندانه هایشان مستقیم و موازی با محور چرخش است .
کاربرد
برای انتقال حرکت چرخشی بین محورهای موازی بکار برده می شوند : نکته دارای اهمیت نکته چرخدنده های ساده معمولاً برای آرام کار کردن و انتقال قدرت در سرعتهای زیر 3600 دور بر دقیقه و توانهای 40 اسب بخار به پایین کاربرد دارند .
تعریف واژه های مورد استفاده در چرخدنده ها و روابط آنها
دایره گام : دایره ای فرضی است که همه محاسبات بر مبنای آن انجام می گیرد دایره های یک جفت چرخدنده درگیر بر هم مماسند . در ضمن لزومی ندارد قطرهای عملی دایره های گام یک جفت چرخدنده درگیر با قطرهای گام طراحی آنها برابر باشند . با تغییر فاصله مرکزهای یک جفت چرخدنده درگیر در هنگام نصب دایره های گام جدیدی بوجود می آیند که در نقطه گام بر هم مماس می باشند لذا دایره های گام چرخدنده ها تا زمانی که یک جفت چرخدنده درگیر نشده اند حقیقتاً وجود ندارد .
قطر دایره گام -Do : همانگونه که از نامش مشخص است اندازه قطر دایره گام می باشد .
گام دایره ای -p : فاصله ای است که بر روی دایره گام که از یک نقطه بر روی یک دندانه تا نقطه مشابه بر روی دندانه مجاور اندازه گیری می شود لذا گام دایره ای برابر با جمع ضخامت و پهنای فاصله گذاری دندانه هاست . یکی از راه های تایید چرخدنده ساده ساخته شده ، گرفتن اندازه گام دایره ای است
مدول – m : نسبت قطر گام به تعداد دنده هاست و در سیستم si دارای واحد میلی متر است. M=(do/z)
چون هر مدولی به ابزار تراش جداگانه ای نیاز دارد و ساخت ابزار تراش برای هر مدول مقرون به صرفه نیست لذا فقط برای تعداد محدودی از مدولها – به صورت انبوه – ابزار تراش ساخته شده است . به اینکار اصطلاحاً استاندارد سازی مدولها می گویند . در جدول 2-1 تعدای از مدولهای رایج و نیمه رایج استاندارد شده مشاهده می شود .

جدول 2-1 : مدولهایی که مصرف عمومی دارند
رایج
1-25 ، 1-5 ، 1-2-5 ، 2-3-4-5-6-8-10-12-16-20-25-32- 40-50
نیمه رایج
125، 1-375، 1-75 ، 1-25 ، 2-75 ، 2-5 ، 3-5 ، 4-5 ، 5-7-9-11-14-18-22-28-36-45

ادندوم – a : فاصله شعاعی بین سطح بالایی و دایره گام است و معمولاً مطابق با فرمول 2-2 است .
A=m
قطر دایره ادندوم ( قطر نهایی ) – Dk : از رابطه 2-3 بدست می آید :
Dk =Do+2a Dk=(m*z)+2m Dk =(mz+2)
دیدندوم -b : فاصله شعاعی از سطح پایینی تا دایره گام است و معمولاً مطابق با فرمول 2-4 است : B=1.25m
پروفیل اینولوت : هنگامیکه پروفیلهای دندانه ، طوری طراحی شوند که در حین درگیری نسبت سرعت زاویه ای ثابت ایجاد کنند گفته می شود که آنها عمل مزدوج دارند . یکی از راه حل ها پروفیل اینولوت است که بااستثناهای اندکی برای چرخدنده ها کاربرد عمومی دارد و تنها راه حلی است که با آن سر و کار داریم . این اینولوتها حرکت چرخشی یکنواختی را انتقال می دهند و باعث ایجاد رابطه زیر می شوند :
V=r1w1=r2w2 w1/w2=r2/r1
دایره مبنا:این دایره اساس هر چرخدنده است و در ایجاد پروفیلهای دندانه استفاده می شود . دایره مبنا جزء خواص چرخدنده است یعنی با تغییر در فاصله مرکزی چرخدنده ها هنگام نصب تغییری در اندازه دایره مبنا رخ نمی دهد . رابطه قطر این دایره با قطر دایره گام و زاویه فشار طبق رابطه 2-6 برقرار می باشد : Dpb=Docos φ = cte
خط فشار ( خط مولد ) : مماس مشترک داخلی دو دایره مبنای چرخدنده های درگیر است .
زاویه فشار – φ : زاویه بین خط فشار و خط عمود بر خط المرکزین دو چرخدنده درگیر می باشد . معمولاً از زاویه فشار 20 درجه استفاده می شود ولی از 25 درجه گاهی استفاده می شود .
فاصله مرکزها – c.d. : این فاصله از نصف مجموع قطرهای دایره گام بدست می آید : c.d.=(Doi+Do2)/2
گاهی مکن است در هنگام نصب ، فاصله عملی مرکزها با فاصله طراحی شده تفاوت کند . این تغییر فاصله هیچ اثری روی دایره مبنا نمی گذارد ولی باعث تغییر در قطرهای دایره گام ، زاویه فشار و طول خط عمل می شود . یعنی افزایش c.d. باعث افزایش قطرهای دایره گام و زاویه فشار و کاهش طول خط عمل می شود . با این وجود هنوز دندانه ها در حالت مزدوج بوده و شرایط لازم برای انتقال حرکت به صورت یکنواخت برقرار می باشد و نسبت سرعت زاویه ای تغییری نمی کند .
تداخل و زیر برش :اگر اندازه دندانه ها و تماس به زیر دایره مبنا گسترش یابد از آنجایی که اینولوت زیر دایره مبنا وجود ندارد ، یک شکل غیراینولوت ( در یک مسیر شعاعی ) تا بالای دایره دیدندوم ادامه می یابد.در این قسمت دندانه قانون اساسی چرخدنده حفظ نمی شود و بنابراین سرعت ثابت نخواهند بود و معنی آن تغییر در سرعت شتاب ، و اضافه شدن بار دینامیکی است که به سرعت این قسمت از دندانه را در بر می گیرد . در ناحیه تنشهای بالاتر دندانه نازکتر می شود و شکست ناگهانی اتفاق می افتد . این وضعیت به عنوان تداخل و ضعیف شدن دندانه ، به عنوان زیر برش شناخته می شود به طور کلی تماس قسمتهایی از پروفیلهای دندانه و چرخدنده که در عمل مزدوج نیستند راتداخل می گویند .

روشهای حذف تداخل و بررسی این روشها
1- ریشه تراشی : اگر مجبور به انجام ریشه تراشی باشیم ،دندانه ریشه تراشی شده به طور قابل ملاحظه ای ضعیف می شود لذا در اثر حذف تداخل توسط فرایند تولید، فقط جانشین کردن مسئله دیگری به جای مسئله اصلی است البته نباید اهمیت این مسئله را بیش از حد مور تاکید قرار داد .
2- استفاده از دندانه های بیشتر : اگر قرار باشد چرخ دنده ها قدرت معینی را انتقال دهند هنگامی می توان تعداد دنده ها را افزایش داد که قطر گام افزایش یافته باشد . این کار باعث بزرگتر شدن چرخدنده ها می شود که به ندرت مطلوب است . همچنین سرعت خطی گام را نیز افزایش می دهد . افزایش سرعت خطی گام چرخدنده ها را پر سر و صدا تر می سازد و توان انتقالی رانه با نسبتی مستقیم می دهد .
3- استفاده از زاویه فشار بزرگتر : با این عمل دایره مبنای کوچکتری بدست می آید به طوری که بخش عمده پروفیل دندانه اینولوت می شود . به طور کلی ریشه تراشی یااستفاده از دندانه های بیشتر برای حذف تداخل به ندرت راه حل قابل قبولی است . لذا تمایل به استفاده از پینیونهای کوچکتر با دندانه های کمتر ، استفاده از زوایه فشار 25 درجه را مطلوب می سازد حتی اگرنیروهای اصطکاک و بارهای یاتاقان افزایش و نسبت تماس کاهش می یابد .
شرایط درگیری چرخ دنده ها :
1- شرط اصلی سینماتیکی که باید توسط پروفیل دندانه ارضا شود ثابت بودن نسبت سرعت لحظه ای است . برای انتقال حرکت با سرعت زاویه ای ثابت ، نقطه گام باید ثابت بماند ، یعنی همه خطهای عمل برای هر نقطه تماس لحظه ای باید از نقطه P بگذرند . پروفیل اینولوت حرکت چرخشی یکنواختی را ارائه می دهد .
2- پروفیل دندانه باید سرعت لغزش کم و شعاع انحنای به اندازه کافی را در نقطه تماس برای تضمین کردن راندمان بالا استحکام و عمر کارکرد زیاد تامین می کند .
3- یک جفت چرخدنده درگیر باید مدول یکسانی داشته باشند .
4- برای زاویه فشار 20 درجه حداقل تعداد دندانه های درگیر باید 18 عدد باشد .
تعداد کمینه ی دندانه های چرخدنده کوچکتر ( پینیون ) :
این مقدار از رابطه 2-8 بدست می آید :
Zmin=2Ka/Sin2φ
که در آن مقدار k برای چرخدنده های ساده مساوی 1 است . به طور مثال برای زاویه فشار 25 درجه داریم :
Zmin)25º=2/Sin 2 25 Zmin )25º = 11.2
که با گرد کردن به سمت بالا خواهیم داشت :
Zmin )25º=12
تعداد بیشینه دندانه های چرخدنده بزرگتر :
معمولاً بیشترین نسبت تبدیل در جفت چرخدنده درگیر را 6 به 1 می گویند . منظور از نسبت تبدیل نسبت تعداد دندانه های دو چرخدنده است :
E=z2/z1
با جایگذاری e=6 در رابطه 2-9 خواهیم داشت :
Zmax =6z1
به طور مثال برای زاویه 20 درجه ای که تعداد دندانه پینیون آن کمینه است ( 18 عدد ) تعداد بیشینه چرخدنده درگیر برابر است با :
Z max =6z1=6*18=108
مجموعه چرخدنده ساده :
فرض می کنیم چرخدنده 1 چرخدنده 2 را می راند . سرعت زاویه ای چرخدنده رانده شده چنین است :
N2=(z1/z2)n1=(Do1/Do2)/n1
که n = سرعت زاویه ای بر حسب دور بر دقیقه – rpm – ( rev /min ) و z = تعداد دندانه می باشد .
برای چرخدندانه های ساده جهت ها از قانون دست راست پیروی می کنند و بنابر ساعتگرد یا پادساعتگرد بودنشان منفی و مثبت هستند . مجموعه چرخدنده مورد بحث از 6 چرخدنده تشکیل شده است سرعت چرخدنده خروجی برابر است با :
n2 = (Z4/Z8)(Z5/Z7))Z3/Z6) n4
که چرخدنده های 3و4و5 عضوهای راننده و چرخدنده های6و7و8 عضوهای رانده شده اند . مقد ار e به صورت زیر تعریف می شوند :
حاصلضرب تعداد دندانه های رانده شده ها / حاصلضرب تعداد دندانه های راننده ها =e
نکته قابل ذکر این است که در معادله 2-12 از قطر گام هم می توان به جای تعداد دندانه استفاده کرد . هنگامیکه از معادله 2-12 استفاده شود اگر آخرین چرخدنده با نخستین چرخدنده همسو باشد ، e مقداری مثبت و اگرناهمسو باشد مقداری منفی خواهد داشت .
حال می توان نوشت:
Nl=enf
که nl سرعت آخرین چرخدنده ( در این بحث n2 می باشد ) و nf سرعت اولین چرخدنده ( که در این بحث n4 می باشد ) است .

فصل سوم
جمع آوری و تحلیل اطلاعات نقشه ها و بررسی موارد نیازمند به طراحی
اطلاعات بدست آمده از نقشه های ایتالیایی

1الی 3 – نسبت دور خروجی به ورودی بایستی کاهنده ، معکوس و دقیقاً 80 به 1 باشد ( البته برای طراحی اجازه دور 0.2 +- 80 داده شد) .
4- قطر شافت خروجی به دو صورت 35 Ө و 0.011 + ،0.005 – 36 Ө در نقشه موجود است .
5- صافی سطح شافت خروجی 3 می باشد .
6- مقدار خارج شده شافت خروجی از گیربکس 65mm می باشد .
7- قطر شافت ورودی 0.009 + 0.004- 20 Ө می باشد .
8- صافی سطح شافت ورودی 3 می باشد .
9- مقدار خارج شده شافت ورودی از گیربکس 40mm می باشد .
10 الی 14 – خار شافت ورودی 32*6*6 و طبق 6604 uni و با جنس 5332 uni c40 و ترانس عرضی آن 0 0.030 – 6h9 می باشد .
15- ابعاد نهایی گیربکس 364*264*230 بدون احتساب پیچ گیره سر گیربکس می باشد .
16- فاصله انتهایی دو شفاف ورودی و خروجی 364mm می باشد .
17و18 – سوراخای کف گیربکس برای نصب روی side guide چهار عدد و با قطر 13 Ө می باشد .
19و20- فاصله سوراخهای کف از همدیگر 180 mm و به صورت مربعی است .
21- اندازه عرض نمای روبرو برای کف گیربکس و پوسته 230mm است .
22- اندازه عرض گیربکس از نمای چپ و برای کف گیربکس 215mm است .
23- فاصله گیربکس تا بالای آن ( بغیر از پیچ گیره ) برابر 264mm است .
24- فاصله مرکز گیربکس ( مرکز شافت ) تا کف برابر 140mm است .
25- ضخامت ورقهای کف گیربکس 20mm است .
26 الی 29- اندازه پیچ مورد نیاز برای اتصال گیربکس به side guide چهار عدد پیچ 60*m12 طبق 6604 uni و کلاس 8.8 می باشد .
30 الی 32 – اندازه مهره مورد نیاز برای اتصال گیربکس به side guide چهار عدد مهره m12 طبق 65-5588 uni می باشد .
33 الی 36- اندازه واشر مورد نیاز برای اتصال گیربکس به side guide چهار عدد loke washer طبق 1715 uni به اندازه 13 Ө و جنس واشر فنری می باشد .
37- مقدار نهایی چرخش شافتها به اندازه ΄30 337 می باشد . ( یعنی چرخش کامل ندارد )
38- وزن نهایی گیربکس 31 کیلوگرم می باشد .
39- تاریخ ورود نقشه به مرکز اسناد فولاد مبارکه 29/10/1367 می باشد .
40- نقشه ها مربوط به شرکت innse ایتالیا می باشد .
41الی 43- در سال 83 میلادی در اصفهان تحت Rev A ترجمه انگلیسی شده و شماره های نقشه اصلاح و چک شده است .
44- نقشه های مربوطه در اندازه A3 می باشد .
معایب نقشه های ایتالیایی :
1- مشخصات به صورت کلی گفته شده است . یعنی همان چیزی که خودمان از بیرون یک گیربکس موجود می توانیم بدست بیاوریم .
2- اطلاعات به نحوی است که قابلیت ساخت ندارد و در صورت نیاز باید خریداری شود و یا مجدداً طراحی شود که مسلماً برای تولید محدود مقرون به صرفه نیست .
3- قطر شافت خروجی اشتباهاً به جای 35 Ө به صورت 0.011 + 0.005- 36 Ө در نقشه درج شده است.
4- کپی نقشه های فرستاده شده به شرکت بعضی از اطلاعات را منتقل نمیب کند ( به علت کیفیت بد کپی ها )

علت معایب نقشه های ایتالیایی :
1- کاتالوگی بودن گیربکس که به نوعی وادار به خریدن گیربکس از ایتالیا می کند .
2- سهل انگاری در ترسیم و چک نقشه ها که متاسفانه در بسیاری از نقشه های ایتالیایی دیده می شود .
3- زیراکس روی زیراکس گرفتن توسط مجتمع فولاد مبارکه و ارسال آن برای شرکتها
4- سختی درخواست نقشه بهترو کاغذ بازی اداری زیاد در م . ف . م . برای تعویض نقشه و رفع معایب البته در این مورد چون اطلاعات مفید برای طراحی و ساخت به اندازه کافی از نقشه ها بدست آمد برای گرفتن نقشه بهتر اقدامی نشد .
اطلاعات بدست آمده از نقشه های اولیه کروکی برداری شده :
1- تعداد 4 عدد شافت در این گیربکس بکار برده شده است .
2- تعداد چرخدنده درگیر 3 جفت می باشد ( یعنی 6 عدد چرخدنده با هم درگیر باشند ).
3- نحوه درگیری چرخدنده ها مشخص شد .
4- تعداد دندانه های بدست آمده به ترتیب برای راننده ها 15 و 14 و 14 عدد و برای رانده شده ها 56 و 60 و 70 می باشد . این تعداد دندانه با توجه به فرمول 2-12 دقیقاً نسبت 80 به 1 را می دهد .
5- زاویه فشار مورد استفاده 25 درجه می باشد .
6- شکل و قطر شافتها مشخص گردید .
7و8- تعداد خارها و شکل در پوشها مشخص گردید .
9- فاصله مراکز شافتها 70 میلی متر می باشد .
10- مقدار سختی سطحی چرخدنده ها برابر HRC 50-45 می باشد .
11- اطلاعات جزیی دیگری نیز بدست آمد که در یک سری نقشه ثانویه توسط رایانه کشیده شده و تلورانسها نیز به آن اضافه گردید . این نقشه های ثانویه د صفحات 23-27 موجود است .
معایب نقشه های ثانویه
1- اندازه های تبدیلی در این نقشه ها که از اینچی به میلی متری تبدیل شده اند غیر رند می باشند .
2- یکسان نبودن مدولهای چرخدنده های درگیر
3- استاندارد نبودن مدولها
4- عدم تبعیت مدولها و تعداد دندانه ها و قطر دایره گام از فرمول 2-1
5- عدم تبعیت قطر نهایی و مدولها و تعداد دندانه ها از فرمول : { قطر نهایی = (2+Z)m }
6- عدم ذکر بیرنگهای مورد نیاز
7- نیاز به چک انطباقات و تلورانسها
8- عدم نمایش نماهای مختلف مورد نیاز بعضی قسمتها
9- عدم چیدمان
10-ایرادهای بسیاری از چیدمان بوجود آمد مانند عدم درگیری وسط به وسط چرخدنده ها ، عدم نصب بعضی قطعات ، عدم فیکس شدن بیرنگهاو چرخدنده ها و … که در قسمت چک چیدمان آورده می شود .
علت معایب نقشه های ثانویه :
1- عدم دقت در اندازه گیری .
2- اندازه گیری سیستم اینچی به وسیله وسایل اندازه گیری سیستم میلیمتری
3- خطای وسایل اندازه گیری
4- فرسوده بودن گیربکس کروکی برداری شده
5- عدم توانایی دسترسی مجدد به گیربکس مزبور برای رفع معایب اندازه گیری
موارد نیازمند به طراحی مهندسی معکوس در چرخدنده به خاطر عدم وجود ابزار ساخت در ایران :
1- تبدیل زاویه فشار 25 درجه به 20 درجه
2- تبدیل سیستم اینچی به میلی متری
موارد متفرقه و موارد نیازمند به بهینه سازی برای طراحی مهندسی معکوس
1- استفاده زیاد از خار فنری
2- معین نبودن جنس
3- چیدمان بهتر اجزاء درگیر
محدودیتها و مشکلاتی که در طراحی مهندسی معکوس وجود داشت:
1- تبدیل مدول اینچی به مدول میلی متری ومقرون به صرفه نبودن ساخت ابزار برای مدول جدید .
2- با استاندارد سازی مدولها و یکسان سازی مدولها چرخدنده های درگیر تعداد دندانه ها به هم می خورد که باعث مشکلاتی می شود مانند : به هم خوردن نسبت تبدیل 80 به 1 ، تغییرات قطر چرخدنده ها که با محدودیت مکانی مواجه هستیم با زیاد شدن دندانه ها ، نسبت تبدیل هر جفت چرخدنده درگیر ممکن بود از 6 به 1 بیشتر شود که باید لحاظ می شد .
3- کم شدن زاویه فشار از 25 به 20 درجه باعث افزایش تعداد دندانه ها می شود به نحوی که حداقل تعداد دندانه ها باید 18 عدد باشد و این خود باعث افزایش قطر می شود که حتماً باید محدوده قطر نهایی برای چرخدنده های جدید چک شود که در ادامه می بینیم با انتخاب و طراحی چرخدنده ها مجبور به پایین آوردن کف ییوسته گیربکس تا اندازه مجاز می شویم همچنین تغییر در دندانه نسبت تبدیل 80 به 1 را عوض می کند و با زیاد شدن دندانه ها نسبت تبدیل هر جفت چرخدنده درگیر ممکن بود از 6 به 1 بیشتر شود که باید لحاظ می شد .
4- تغییر شکل در شافتها – که به خاطر : کم کردن خار فنری ، تغییر اندازه چرخدنده ها ایجاد پله ها و بهینه سازی طراحی چرخدنده های درگیر و اجزاء نصب شده برای مونتاژ می باشد . باعث اف ) تغییر در ضریب ایمنی گیربکس ب) ایجاد اشکال برای ساخت که به طور مثال در شافت 4 این مشکل به وجود آمد باکوچک شدن قطر چرخدنده شافت 4 ، این مقدار کمی از قطر خود شافت کمترشد که ایجاد اشکال برای دنده زنی می کرد و با تحقیق به عمل آمده این مشکل حل گردید . در روند طراحی توضیح کاملتر داده می شود .

موارد مورد نیاز برای طراحی مهندسی معکوس :
1- طراحی چرخدنده ها به طور کامل
2- خارها
3- شافتها
4- انطباقات
5- بوشن های جایگزین خار فنری
6- انتخاب بیرنگها
7- چک نهایی : خارها در پوش ها ، بدنه ، چیدمان
8- چیدمان
9- اصلاحات معایب چیدمان
10-کشیدن کامل نقشه های کارگاهی و نماهای مختلف آن

فصل چهارم
طراحی گیربکس و چک طرح

ثابت گرفتن بعضی از مقادیر طراحی :
جهت طراحی چرخدنده ها بهتر است ابتدا از میان متغیرها ، مواری ثابت در نظر گرفته شود :
1- فاصله مرکزی شافتهای چرخدنده ها : طبق نقشه کروکی برداری شده این فاصله از همدیگر 70 میبلیمتر است . این فاصله را خیلی نمی توان تغییر داد ، لذا ثابت در نظر گرفته می شود . البته در صورت نیاز اجازه تغییرات در حد 5 میلیمتر برایش در نظر گرفته می شود .
2- زاویه فشار : به خاطر مقرون به صرفه نیبودن ساخت گیربکس با زاویه فشار 25 درجه از زاویه فشار 20 درجه استفاده می شود .
3- تعداد کمینه دندانه های پنیون : با توجه به تبدیل زاویه فشار 25 به 20 درجه بایستی تعداد کمینه دندانه های پنیون 18 عدد باشد .
4- ابعادهندسی گیربکس : به خاطر نصب گیربکس در مجموعه side guide اندازه های ظاهری بایستی طبق آنچه کروکی برداری شده است ثابت بمان البته در قسمتهای محدودی مثلکف پوسته گیربکس می توان تا حدود 5 میلی مترنیز تغییر مکان ( به سمت پایین ) ایجاد کرد .
5- قطر نهایی چرخدنده های شافتی پایینی : این مقدار – با توجه به نقشه های کروکی برداری شده و محدودیتهای هندسی – بایستی کمتر از 12 میلی متر باشد تابه کف پوسته گیر نکند . البته در صورت ضرورت و با پایین آوردن کف گیربکس می تواند تا مقدار 122 میلی لیتر هم برسد.
چهار ثابت در نظر گرفته شده به غیر از ابعاد هندسی به صورت خلاصه در زیر می آید :
c.d.=70mm zp≥ 18
φ =20 { Dk8, Dk 7} ≤ 112-122
روش انتخاب مدولها و تعداد دندانه برای رسیدن به نسبت تبدیل 0.2 +- 80 :
ابتدا چرخدنده های راننده و رانده شده ای که با هم درگیر می شوند مشخص می شوند . پینیونهای راننده 3 و 4 و 5 به ترتیب باچرخدنده های رانده شده 6 و 7 و 8 درگیر می شوند سپس برای هر سه جفت چرخدنده درگیر یک مدول ( مثلاً 2) و تعداد دندانه 18 برای پینیونها در نظر گرفته می شود با توجه به فرمول 2-1 قطر گام پنیون بدست می آید :
M=Dop/Zp 2=Dop/18 Dop=36mm
با استفاده از قطر گام پنیون بدست آمده و رابطه 2-7 و ثثابت بودن فاصله مرکزها ( 70 میلی متر) قطر گام چرخدنده ها رانده شده که با Dop نشان داده می شود بدست می آید :
c.d.= Dop+Do2/2 Do2=140-Dop=104mm
با استفاده از رابطه 2-1 و Do2 تعداد دندانه چرخدنده رانده شده بدست می آید :
M=Do2/z2 2=104/z2 z2=52mm
حالا با استفاده از رابطه 2-12 نسبت تبدیل بدست می آید :
E=z8*z7*z6 / z4*z5*z3 e=52*52*52 / 18*18*18 e=24.1
با مقایسه 24.1 و 80 با یکدیگر خطای زیاد مدول و تعداد دندانه انتخاب شده مشخص می شود. در ادامه با توجه به اینکه مقدار 104 میلی متری بدست آمده برای قطر گام ، نزدیک به مقدار 112 میلی متر است ( ثابت پنجمی که در بخش 4-1 در نظر گرفته شد ) تهداد دندانه را نمی توان خیلی افزایش داد .
در مراحل بعدی مشخص می شود با کاهش مدول نسبت تبیل به 80 نزدیک می شود . با تغییر مدول برای هر جفت چرخدنده قطرهای مختلفی بدست می آید که نهایتاً نسبت تبدیل مجموعه چرخدنده بررسی می شود در ضمن برای مدول 1.5 میلیمتری نیاز به تغییر در c.d. به اندازه (mm ) k 0.5 داریم تا تعداد دندانه ها عدد صحیحی بشوند در محاسبات انجام شده مشخص می شود که با تغییر درc.d. از دیگر مدولهای استاندارد کوچکتر از 2 نمی توان استفاده کرد ( به خاطر صحیح نبودن تعداد دندانه ها ) و از طرفی مدول 1.5 میلی متری هم به تنهایی جوابگوی نسبت تبدیل 80 به 1 نیست . پس از این مدول در ادامه محاسبات سعی و خطا استفاده نمی شود . در ادامه با سعی وخطا بوسیله کاهش و افزایش مدول و تعداد دندانه ها به نسبت تبدیلهایی مختلفی می رسیم که بایستی دو مورد همواره چک شوند . اولاً نسبت تبدیل بدست آمده در محدوده 0.2 +- 80 باشد و ثانیاً محدودیتهای ذکر شده د فصل سوم رعایت شود . برای اینکار جدولی تشکیل داده و روند گفته شده بطور خلاصه در این جدول آورده می شود . یعنی ابتدا مدولها و تعداد دندانه هایی برای پینیونها انتخاب شده ، سپس قطر گام پینیون قطر گام رانده شده ها ، تعداد دندانه های رانده شده ها و نهایتاً نسبت تبدیل مجموعه چرخدنده محاسبه می شود .
اینکار تا آنجاییکه نسبت تبدیل در محدوده خود ( 0.2+- 80 ) قرار بگیرد ادامه پیدا می کند . مختصری از جدول ذکر شده در جدول صفحه بعدی (4-1) آورده می شود . سپس محدودیتها بررسی می شود .
1:Dop = m*zp 2: Do2= 140 – Dop 3: z2=Do2/m
4: e=z8*z7*z6 / z4*z5*z3

راننده ها ( پینیون ) : 3و4و5 رانده شده ها : 6و7و8
نهایتاً دو جواب بدست می آید که هر دو در محدوده 0.2+-80 می باشند . با وجود اینکه به خاطر کاهنده بودن نسبت تبدیل و اثرات اضطکاک بهتر است عدد انتخاب شونده زیر عدد 80 باشد عدد 57 ،80 انتخاب می شود . زیرا اولاً این عدد نسبت به عدد 80 نزدیکتر از عدد 85،79 است ثانیاً قطر گام نهایی چرخدنده 8 در این ترکیب کوچکتر است .
بررسی طرح و محدودیتها :
با انتخاب و طراحی انجام شده نوبت به این می رسد که آیا این انتخاب با محدودیتهای ذکر شده در فصل سوم ( 3-9) تعارض دارد یا خیر ؟ برای این کار ابتدا مقادیر چرخدنده ها را محاسبه نموده و نتایج آن در جدول 4-2 آورده می شود . به طور مثال قطر نهایی چرخدنده 3 از رابطه 2-4 به صورت زیر بدست می آید :
Dk3=,(z3+2) Dk3 =1.75 * (18+2) Dk3 =35

جدول 4-2 : مقادیر چرخدنده های گیربکس
Dk
Do
φ
m
z
چرخدنده
35
31.5
20
1.7
18
3
24
22
20
1
22
4
28.75
21
20
1.25
21
5
112
108.5
20
1.75
62
6
116.25
113.75
20
1.25
91
7
120
118
20
1
118
8
حال محدودیت های ذکر شده در فصل سوم به ترتیب آورده شده و بررسی می شود .
1- نسبت تبدیل دور ورودی به خروجی : این نسبت با توجه به دور 57 ،80 تایید می شود .
2- محدودیتهای ابعادی پوسته گیربکس : با توجه به اینکه قطر نهایی چرخدنده 8 به اندازه 120 میلی متر رسید ، لذا کف پوسته گیربکس به اندازه 5 میلی متر پایین آورده می شود تا به چرخدنده گیر نکند .
3- نسبت تبدیل هر جفت چرخدنده درگیر : این نسبت که حداکثر باید 6 باشد بررسی می شود:
E3.6 = z6 /z3 e3.6 = 62 /18=3.44< 6
همانطور که مشاهده می شود E4.8= z8 / z4 e4.8 = 118 / 22 = 5.36 <6
این نسبت رعایت شده است E3.6= z6 / z3 e3.6=62 / 18 = 3.44 <6
4- تغییرات شکل شافتها و ایجاد اشکال در ساخت و کم شدن ضرایب ایمنی : با بررسی شافتها مشخص می شود که فقط شافت 4 برای ساخت ایجاد اشکال کوچکی می کند . قطر نهایی چرخدنده این شافت برابر 24 میلیمتر است . قطر قبل از چرخدنده – همانطور که در شکل این شافت مشاهده می شود برابر 25 میلی متر است . و این موضوع ممکن بود برای دنده زنی ایجاد اشکال می کرد که با سوال کردن از سازنده مشخص شد به خاطر کم بودن اختلاف 5 و 0 میلی متری در شعاع – نیازی به کم کردن قطر 25 میلی متری نیست . در این صورت ضریب ایمنی نیز کم نمی شود .
5- در نهایت چیدمان این گیربکس باتمام اجزاء آن انجام شده و معایب آن بر طرف گردید.
با توجه به تبدیل مدولها و استاندارد سازی آنها و طراحی چرخدنده ها و عدم ایجاد تعارض غیر قابل اصلاح با محدودیتها مقادیر طراحی شده چرخدنده ها برای گیربکس تایید می شود .
کم کردن خار فنری : در بعضی موارد به خاطر این کار بوشنی مثل بوش شماره 14 نقشه ها طراحی شد . در بعضی دیگر هم ایجاد پله با قطر بیشتری به جای خار فنری باعث ایمنی بالاتر گردید .
انتخاب بیرینگها : در این گیربکس به خاطر وارد نشدن نیروهای زیاد به شافتها نیاز به محاسبات زیاد برای انتخاب بیرینگها نبود . لذا ابعاد بیرینگها ازحیث قطر داخلی عرض و قطر خارجی در کاتالوگ SKF مورد انتخاب قرار گرفتند .

فصل پنجم
نقشه های کارگاهی گیربکس

همزمان با طراحی نقشه های ثانویه کشیده شده اصلاح می گردید تا دید بهتری نسبت به آنچه طراحی شده بود پیدا شود . این کار کمک بسیار بزرگی برای رفع معایب و نهایتاً چیدمان انجام داد . سعی شده است در این نقشه ها تمام استانداردهای لازم نقشه کشی رعایت گردد تا کمک بیشتری برای مباحث علمی و ساخت گیربکس باشد . واضح است که نقشه های کارگاهی زبان گویای بین طراح و سازنده میباشد پس هر چه اینزبان علمی و دقیق تر باشد طراح هدف خود را بهتر بیان کرده و سازنده نیز آسان و دقیق تر هدف طراح را دنبال می کند . صفحات 25 و 26 مربوط به نقشه های ایتالیایی است . در صفحات 27 تا 33 نقشه های ثانویه شافتها و چرخدنده ها و در صفحات 34 تا 52 نیز مجموعه کامل نقشه های گیربکس آمده است در نقشه صفحه 34 لیست کامل قطعات مورداستفاده در گیربکس و تعداد آنها و چیدمان گیربکس آماده است . در چیدمان نمای برش خورده چپ و نمای بالای شافتها و چرخدنده های درگیر کشیده شده است . نمای چپ دو بار رسم شده است . یکبار نمای گیربکس چیدمانی شامل : درپوشها ، بدنه اصلی ، بیرینگها ، بوشن ها و شافتها و چرخدنده ها به جز شافت 3 و چرخدنده 6 ترسیم شد . بار دیگر شافت 3 و چرخدنده 6 جایگزین شافت 5 و چرخدنده 8 گردید . علت این کار بهتر نمایش دادن شافتها و چرخدنده ها و نحوه درگیری آنها و بررسی معایب چیدمانی باشد . در نمای بالای جایگیری شافتها و چرخدنده 7 و نحوه درگیری آن و عدم تداخلش با شافتهای 2 و 4 مهم بود . لذا از ترسیم دیگر اجزای گیربکس صرف نظر گردید . بعضی از اندازه های مهم هندسی نیز در این نماها آورده شده است که تایید رعایت محدودیتهای هندسی را در بر دارد . شماره گذاری قطعات روی نماها در جداول ایننقشه مشخص شدهاست . در جدول این نقشه شماره ، اسم ، جنس ، تعداد ، شماره نقشه جزییات و توضیحات تمامی قطعات آمده است . در جدول پایینی هم نام گیربکس همراه با شماره نقشه گیربکس و تعداد لازمش درهر مجموعه SIDE GUIDE ، نماد و نام شرکت مهندسی سداد صنعت ، اسامی ( طراح – نقشه کش – چک کننده و دو تایید نهایی ) اسکیل شکلها ، اندازه کاغذ ترسیمی و تعداد آنها و دیگراطلاعات مفید آمده است . در ادامه نقشه های جزییات قطعات غیر استاندارد به ترتیب شماره آورده شده است.
نقشه کامل و گویا بوده و نباز به توضیحات اضافی ندارد .

فهرست مطالب
فصل اول 1
مشخصات گیربکس مورد طراحی و مهندسی معکوس قرار گرفته 1
فصل دوم 5
چرخدنده های ساده 5
تعریف 6
کاربرد 6
تعریف واژه های مورد استفاده در چرخدنده ها و روابط آنها 6
جدول 2-1 : مدولهایی که مصرف عمومی دارند 7
روشهای حذف تداخل و بررسی این روشها 10
شرایط درگیری چرخ دنده ها : 11
تعداد کمینه ی دندانه های چرخدنده کوچکتر ( پینیون ) : 12
تعداد بیشینه دندانه های چرخدنده بزرگتر : 13
مجموعه چرخدنده ساده : 13
فصل سوم 15
جمع آوری و تحلیل اطلاعات نقشه ها و بررسی موارد نیازمند به طراحی 15
اطلاعات بدست آمده از نقشه های ایتالیایی 15
معایب نقشه های ایتالیایی : 18
علت معایب نقشه های ایتالیایی : 18
اطلاعات بدست آمده از نقشه های اولیه کروکی برداری شده : 19
معایب نقشه های ثانویه 20
علت معایب نقشه های ثانویه : 21
موارد نیازمند به طراحی مهندسی معکوس در چرخدنده به خاطر عدم وجود ابزار ساخت در ایران : 21
موارد متفرقه و موارد نیازمند به بهینه سازی برای طراحی مهندسی معکوس 21
محدودیتها و مشکلاتی که در طراحی مهندسی معکوس وجود داشت: 22
موارد مورد نیاز برای طراحی مهندسی معکوس : 23
فصل چهارم 24
طراحی گیربکس و چک طرح 24
ثابت گرفتن بعضی از مقادیر طراحی : 25
بررسی طرح و محدودیتها : 29
جدول 4-2 : مقادیر چرخدنده های گیربکس 30
فصل پنجم 33
نقشه های کارگاهی گیربکس 33

16