پروژه طراحی و تحلیل گیربکس کاهنده ماشین تراش

وزارت علوم ، تحقیقات و فناوری
موسسه آموزش عالی روزبه
عنوان پروژه
طراحی و تحلیل گیربکس کاهنده ماشین تراش
پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی
در رشته مکانیک – ساخت وتولید

استاد راهنما :
جناب آقای مهندس

دانشجو :

1392

تشکر و قدردانی
منت خدای را عزوجل که طاعتش موجب قربت است و شکر اندرش مزید نعمت.
از تمامی کسانی که در عرصه علم و دانش مرا یاری کردند و از تمامی اساتید و مشوقان اصلی که پدر ومادر بزرگوارم هستند تشکر کرده و تمام آرزوهای خوب را برای ایشان از خداوند منان مسعلت دارم وامیدوارم کم و کاستی هایی که داشته ام را ببخشند.

پیشگفتار
یک ماشین شامل یک منبع نیرو و یک سامانه انتقال است که کاربرد خاصی از توان را فراهم می آورند. دیکشنری میرام وبستر انتقال را به این صورت تعریف می نماید: مجموعه ای از قطعاتی که شامل دنده های تغییر سرعت و میل گاردان هایی است که توسط آن ها توان را از موتور به یک محور تحت بار منتقل می شود. انتقال اغلب به گیرباکسی (جعبه دنده) که از دنده ها و سلسله ای از دنده ها برای فراهم آوری تبدیل سرعت و دور موتور از یک منبع چرخان به دستگاهی دیگر استفاده می کند اشاره دارد.
وظیفه گیربکس ( جعبه دنده ) اصلی در دستگاه تراش تامین 24 دور مختلف جهت اجرای کارهای مختلف و تامین نیروی محرکه جعبه دنده های دیگر می باشد که طبق دیاگرام های استاندارد ارائه شده در کاتالوگ ها دورهای حاصله و نحوه در گیری دنده های مربوط را مشخص می کنند .
در فصل اول در مورد دستگاه تراش و قسمت های آن مطالبی آورده ایم در فصل دوم توضیح مختصری از چرخدنده ها ، پارامترهای مهم در چرخدنده ها و طبقه بندی انواع آن می پردازیم در فصل سوم خلاصه ای از پروژه ، طرح کلی دستگاه و قطعات تشکیل دهنده آن می آوریم سپس در فصل چهارم مبحث مقاومت مصالح و ، تنش از قبیل تنش سطحی و خمشی در چرخدنده ها معرفی می گردد.در فصل پنجم به محاسبات مربوط به طراحی پرداخته ایم و در فصل ششم به بحث نحوه طراحی گیربکس کاهنده در نرم افزار CATIA و در فصل هفتم تحلیل استاتیکی چرخ دنده ها با نرم افزار CATIAرا انجام می دهیم.

تقدیم به
پدرم که همواره چون کوهی، استوار در افق زندگیم ایستاده است.
مادرم که لطافت هستی اش دریایی از آرامش و امید است.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
صفحه عنوان
تشکروقدردانی
پیشگفتار
تقدیم نامه
فهرست مطالب
فهرست اشکال
فهرست جداول
فهرست نمودارها
فصل اول : دستگاه تراش
1-1-دستگاه تراش
1-2-تاریخچه ماشین تراش
1-3-قسمت های مهم کنترل و تنظیم کننده
1-4-سوپرت فوقانی
1-5-صفحه مخروطی تغییر محور اصلی
1-6-جدول مقدار پیشروی رنده
1-7-بررسی عوامل موثر در انتخاب سرعت برش
1-8-وظیفه اصلی ماشین تراش
1-9-اساس ماشین های تراش
1-10-نیروهایی که بر ابزار برش اثر می گذارد
1-11-عوامل سرعت برش مناسب برای هر ماشین
1-12-فرمول مقدار سرعت برش
1-13-تعیین دور ماشین توسط دیاگرام
1-14-انواع ماشین تراش و ساختمان آن ها
1-14-1-ماشین تراش کوچک مرغکدار
1-14-2-ماشین های تراش ابزارسازی
1-14-3-ماشین تراش معمولی نرم شده
1-14-4-ماشین های تراش با قطر کارگیر و طول زیاد
1-14-5-ماشین تراش پیشانی تراش
1-14-6-ماشین تراش عمودی
1-15-اجزای اصلی ماشین تراش و وظیفه هریک
1-15-1-ریل ماشین
1-15-2-دستگاه یاطاقان محور اصلی
1-15-3-دستگاه مرغک
1-15-4-دستگاه حامل سوپرت
1-15-5-جعبه دنده بار (گیربکس)
فصل دوم : معرفی چرخدنده ها
2-1-معرفی چرخدنده ها
2-2-مزایا
2-3-معایب
2-4-مفاهیم اساسی و ابعاد چرخدنده
2-5-طبقه بندی چرخدنده ها
2-6-انواع چرخدنده ها
2-6-1-چرخدنده های ساده
2-6-2-چرخدنده های مارپیج
2-6-3- چرخدنده های مخروطی
2-6-4-چرخدنده حلزون و پیچ حلزون
2-6-5-چرخدنده های جناغی
فصل سوم : خلاصه ای از پروژه
3-1-خلاصه ای از پروژه
3-2-عملکرد گیربکس
3-3-مزایای گیربکس کاهنده
فصل چهارم : مقاومت مصالح در چرخدنده ها
4-1- مقاومت مصالح در چرخدنده ها
4-2-مقاومت به خوردگی AGMA
4-3-تنش سطحی مجاز AGMA
4-4- تنش خمشی مجاز AGMA
4-5-تنش خمشی مجاز
4-6- محاسبات تنش خمشی مجاز
4-7-محاسبات تنش سطحی
فصل پنجم : محاسبات طراحی گیربکس
5-1-انتخاب زاویه فشار دندانه
5-2-تعیین مدول چرخدنده پینیون
5-3-محاسبه فاصله محور چرخدنده
5-4-محاسبه سرعت خطی روی دایره گام
5-5-محاسبه بار وارده روی دندانه
فصل ششم : مدل سازی گیربکس کاهنده دستگاه تراش در نرم افزار CATIA
6-1-مدل سازی پوسته گیربکس کاهنده
6-1-1-روش ترسیم پوسته گیربکس کاهنده
6-2-مدل سازی اجزاء گیربکس کاهنده
6-2-1-مدل سازی چرخ دنده ها
6-2-1-1ترسیم چرخدنده idle Gear
6-2-1-2-ترسیم چرخدنده input Gear
6-2-1-3-ترسیم چرخدنده output Gear
6-3-مدل سازی بلبرینگ
6-3-1-ترسیم قطعه ی Radial ball beaing
6-4-مدل سازی شفت های ورودی و خروجی
6-4-1-ترسیم قطعه ی Shaft idle
6-4-2-ترسیم قطعه ی Shaft input
6-4-3-ترسیم قطعه ی Shaft out
6-5-ترسیم قطعه ی Driver
6-6- مدل سازی خارها
6-6-1ترسیم قطعه ی key
6-6-2-ترسیم قطعه یkey 2
6-7-مونتاژ اجزاء گیربکس کاهنده
فصل هفتم : تحلیل استاتیکی چرخ دنده های گیربکس کاهنده دستگاه تراش با نرم افزار CATIA
7-1-تحلیل استاتیکی چرخدنده Idle gear
7-2-برگه ی Report Sheet
7-3-تحلیل استاتیکی چرخدنده Input gear
7-4-برگه ی Report sheet
7-5-تحلیل استاتیکی چرخدنده output gear
7-6-برگه ی Report Sheet
منابع
پیوست
چکیده به انگلیسی
صفحه عنوان به انگلیسی

فهرست تصاویر
عنوان صفحه
شکل1-1-دستگاه تراش
شکل1-2-گیربکس دستگاه تراش
شکل 2-1-مشخصات یک چرخدنده
شکل 2-2-طبقه بندی چرخدنده
شکل2-3-چرخدنده ساده
شکل2-4-مکانیزم های چرخدنده
شکل 2-5-دو نمونه از مکانیزم چرخدنده های مارپیچ
شکل2-6- مکانیزم چرخدنده های مخروطی
شکل2-7- مکانیزم پیچ حلزون
شکل2-8- چرخدنده های دو مارپیچ و جناقی
شکل2-7- مکانیزم چرخدنده داخلی
شکل 3-1 – نمای کلی گیربکس کاهنده
شکل 3-2 -قطعه E پوسته گیربکس
شکل3-3 -قطعه D چرخدنده خروجی
شکل 3-4 -قطعه B و C چرخدنده ورودی و واسط
شکل 3-5 -قطعه H شافت خروجی
شکل 3-6 -قطعه I شافت واسط
شکل 3-7 -قطعه G – شافت ورودی
شکل 3-8 -قطعه F – یاتاقانها

فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 4-1-ضریب توزیع بار
جدول 4-2 -تنش تماسی مجاز
جدول 4-3 -ضریب قابلیت اطمینان
جدول 4-4 -ضریب الاستیسیته
جدول4-5 -تنش خمشی مجاز برای چرخ دنده های فولادی
جدول4-6 -میزان سخت کاری و جنس برای افزایش مقاومت خمشی
جدول4-7 – میزان سخت کاری و جنس برای افزایش مقاومت سطحی

فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار4-1 -ضریب هندسی
نمودار 4-2 – محدوده تنش تماسی مجاز
نمودار 4-3 -ضریب سیکل تنش
نمودار 4-4 -ضریب سختی
نمودار 4-5 -ضخامت rim
نمودار 4-6 -محدوده تنش خمشی مجاز
نمودار 4-7-ضریب سیکل تنش برای مقاومت خمشی
نمودار 4-8-ضریب دینامیکی
نمودار5-1- سرعت پینیون و قدرت انتقالی

چکیده
الکترو موتور در دستگاه تراش یک خروجی مشخص دارد . برای انتقال حرکت از الکترو موتور به جعبه دنده اصلی از گیربکسی با سه چرخدنده ساده به نام چرخدنده های تعویضی کمک گرفته شده است تا بتوان سرعت های مختلف ، پیشروی های مختلف ، عملیات مختلف پیچ تراشی و … را با دستگاه تراش میسر کرد . در این پروژه ما سعی کرده ایم این گیربکس برای حالتی که به عنوان یک کاهنده سرعت عمل می کنند را محاسبه و طراحی ، سپس آن را از نقطه نظر مقاومت مصالح و تعادل استاتیکی تحلیل نمائیم .
این انتقال حرکت وکاهش سرعت توسط سه چرخ دنده فولادی از نوع ساده برای انتقال توان 15 KW به دستگاه تراش انجام می گیرد . قدرت محرک این گیربکس از یک الکترو موتور با سرعت rpm400 تامین می گردد. سرعت مطلوب خروجی گیربکس حدود rpm 190 می باشد.

فصل اول :
دستگاه تراش

-1-1دستگاه تراش
(به انگلیسی: lathe)‏ ماشین ابزاری است که برای تراشیدن و شکل دهی به قطعات چوبی و فلزی معمولاً دوار به کار می رود. به دلیل تولید اقتصادی با دقت بالا و کیفیت دستگاه تراش را در فرمها و شکلهای مختلفی میسازند اکثر قطعات ماشین الات دارای مقاطع دایره ای بوده و قابل تولید با ماشین تراش می باشند و از طرفی به منظور ارزان بودن و سرعت بالای تراشکاری نسبت به سایر روش ها استفاده از ماشین تراش یک روش معمول و پر استفاده در صنعت می باشد.

شکل 1-1 (دستگاه تراش)
-2-1تاریخچه ماشین تراش
•ماشین های تراش که ابتدایی ترین نوع ماشینهای افزار بشمار می روند، تاریخچه آن بین قرن ۱۷ و ۱۸ شروع شده که در ابتدا معمولی ترین و یا قدیمی ترین روش تراش، تراشیدن چوب بوسیله درخت بوده است. بدین معنی که دو سر چوب را بین دو درخت قرار داده و یک طناب به شاخه درخت بسته و آنرا حول چوب مورد نظر پیچیده و طرف دیگر طناب را شخص دیگری گرفته و با دست طناب را به حرکت در می آورد شخص دومی که در طرف مقابل قرار گرفته با رنده چوب را می تراشید این قدیمی ترین روش تراش چوب بوده است.
• اولین ماشین تراش در سال ۱۷۴۰ در فرانسه ساخته شد. در این ماشین وسیله چرخش محور اصلی بوسیله دست بود، یک دست گرداننده محور آن (محور کار) مستقیما روی دستگاه که به محور اصلی متصل است توسط دو چرخ دنده ساده به میله پیچ بری متصل می باشد قرار گرفته است. در این نوع ماشین برای تعویض چرخ دنده های متفاوت جهت پیچ تراشی پیچ های متفاوتی پیش بینی شده بود. در سال ۱۷۹۶ یک انگلیسی به نام فیدمن برای اولین مرتبه ماشین تراشی ساخت که دارای میله پیچ بری بود، که با عوض کردن چرخ دنده های روی محور اصلی و محور پیچ بری می توانست پیچهای مختلفی را بسازد.
•در سالهای ۱۸۰۰ و ۱۸۳۰ در ایالات متحده آمریکا ماشینهای تراشی ساخته شد که با بدنه چوبی و پایه آهنی مجهز بود. در سال ۱۸۳۶ شخصی به نام پانتون در ماساچوست آمریکا ماشین تراشی با میله پیچ بری ساخت. در سال ۱۸۵۳ شخصی به نام فریلند در نیویورک ماشین تراشی با ریلهایی بطول ۲۰ فوت که کارهایی به قطر ۱۰ اینچ را می توانست بتراشد ساخت بدنه آهنی و درشت آن جایگاه چرخ دنده های تعویضی بود.
• بعد از مدتی ماشینهای بهتری از نظر قدرت و دورهای بیشتری ساخته شد که بنام ماشینهای تراش جعبه دنده ای معروف است. این ماشینها دارای جعبه دنده دور و نیز جعبه بار می باشد. که به آسانی می توان ماشین را خودکار نمود و کارهای مختلف را تراشید.
-3-1قسمتهای مهم کنترل و تنظیم کننده
ماشین تراش چرخ دستی حامل سوپرت طول این چرخ دستی در قسمت جلو قوطی دستگاه حامل سوپرت طولی قرار دارد که می توان بوسیله آن دستگاه حامل سوپرت طولی را در طول بین دستگاه مرغک و دستگاه حرکت داد. وظیفه اصلی این چرخ دستی تنظیم و قرار دادن ابزار برش در هر قسمت دلخواه است، قبل از اینکه به کار بار خود کار داده شود. چرخ دستی دستگاه مرغک بوسیله چرخ دستی دستگاه مرغک می توان محور آنرا تغییر مکان داد. چرخش آن معمولاً با دست صورت می گیرد. با چرخاندن چرخ دستی، مرغک ثابت محور می تواند داخل جا مرغک که در پیشانی سمت راست قطعه کار قرار دارد جابگیرد. بعلاوه چرخش چرخ دستی موافق عقربه ساعت نیز سبب می گردد که محور (مرغک در داخل محور محکم شود.) بسمت قطعه کار جلو برود. از طرف دیگر در صورت سوار کردن مته در داخل محور دستگاه مرغک ضمن چرخاندن دسته آن می توان با جلو راندن مته، در پیشانی کار سوراخ و یا مته مرغک زد. اجزاء ماشین تراش
ماشین تراش از چهار قسمت متمایز تشکیل می گردد: 1- نگهدار مرغک ثابت (1) که همیشه در سمت چپ کارگر قرار دارد و شامل محور ماشین است.
2- نگهدار مرغک متحرک (2) که سمت راست کارگر بوده و می تواند روی میز تراش تغییر مکان دهد. مرغک می تواند از نوع مرغک ثابت (3) یا مرغک متحرک (4) باشد.

3-نگهدار ابزار(1) که به وسیلهٔ آن ابزار تراش می تواند حرکت طولی و عرضی و دورانی یا مورب بنماید.
4-میز تراش (2) که قطعات گفته شده در بالا روی آن سوار گردیده است. انتهای مخروط ناقص مرغک ثابت که با فشار، روی مقر خود در انتها ی سمت راست محور، تکیه دارد.
نگهدار مرغک ثابت با هارنه در محور d ماشین فلکه سه طبقه قرار دارند (I) که ارتباطی با محور نداشته گردش خود را به وسیله تسمه از موتور یا میل ترانیمیسیون در یافت می دارد.
و چرخ دنده (n) روی بدنه فلکه سوار می باشد. وچرخ دنده (m) با خارش به محور مربوط است و روی محور خارج از مرکز که به موازات محور قرار داردو دنده (U) و (t) می توانند با دنده های (n) و (m) مربوط به محور را می توان به توسط انگشتی (O) به فلکه مربوط کرد.
با این مکانیسم شش سرعت دورانی به محور منتقل می شود. محور D مجوف و به شکل لوله است، این محور روی دو تکیه گاه بدنه مرغک ثابت (A) تکیه دارد و بدنه به طور ثابت روی میز تراش نصب گردیده است.
-4-1سوپرت فوقانی
سوپرت فوقانی که روی سوپرت عرضی قرار دارد بوسیله دست قابل کنترل و بار دادن است از طرفی در زیر آن صفحه صاف و مدوری قرار دارد که محیط آن بین صفر تا ۱۸۰ درجه مدرج شده است. با باز کردن پیچهای آن می شود سوپرت دستی را حول محور خود ۳۶۰ درجه چرخاند. با این دستگاه می توان مخروطهای کوتاه داخلی و خارجی و مخروطهای کامل را نیز تراشید، و در ضمن جهت روتراشی هم از آن استفاده کرد روی پیچ این دستگاه حلقه مردجی وجود دارد که برای تنظیم بار دقیق مورد استفاه قرار می گیرد. با این طریق در صورتیکه بار بسیار کمی برای پرداخت کاری مورد نیاز باشد قابل تنظیم است. البته در پیچ تراشی، خشن تراشی و برداشتن بار زیاد نیز از آن استفاده می شود.
-5-1صفحه مخروطی تغییر محور اصلی
صفحه مخروطی تغییر سرعت محور اصلی روی جعبه دنده سرعت قرار گرفته است، که با چرخاندن آن بوسیله دست هریک از دورهای لازم را که قبلا تعیین شده می توان بدست آورد. سرعت ماشین برحسب اندازه و نوع قطعه کار و نوع دنده تراشی که بکار برده می شود تعیین می گردد. بطور کلی سرعت ماشین بعد از اینکه قطعه کار و دنده تراش روی ماشین قرار گرفته تنظیم و ضمنا سرعت ماشین برحسب دور در دقیقه منظور می گردد
-6-1جدول مقدار پیشروی رنده
برای تعیین مقدار بار یعنی پیشروی رنده هنگام تراش از جعبه دنده ای که در زیر جعبه دنده محور اصلی قرار گرفته است که شامل جفت چرخ دنده هایی با نسبتهای معینی می باشد استفاده می گردد مقدار پیشروی (بار) ۰٫۰۰۲ تا ۰٫۱۳۰ اینچ (۰٫۵ تا ۳٫۳ میلیمتر) در نظر گرفته شده مقدار بار لازم بوسیله دسته روی پوسته با جابجایی آن مشخص می شود.
-7-1بررسی عوامل موثر در انتخاب سرعت برش
در انتخاب سرعت برش عواملی چند تاثیری بسزا داشته و توجه به آن موجب بهبود کار و دوام ابزار خواهد شد: الف) جنس قطعه کار: با توجه به جنس قطعه کار، سرعت برش انتخاب می شود و هر چه جنس کار سخت تر می گردد، براده برداری مشکل تر شده و حرارت؛ یعنی هر چه جنس کار سخت تر باشد به همان نسبت سرعت برش کمتر انتخاب می گردد. ب) جنس ابزار :هرچه جنس ابزار سخت تر باشد و بتواند در حرارتهای بالا مقاومت خود را حفظ کرده، تحمل بیشتری در مقابل سایش داشته باشد، می توان سرعت بیشتری را انتخاب نمود.جنس ابزار با سرعت برش رابطه مستقیم دارد. ج) دوام ابزار: منظور از دوام ابزار، زمانی است که با رنده تیز شده بتوان براده برداری کرد و در صورت ثابت بودن سایر عوامل تعیین کننده، هر چه سرعت برش بیشتر انتخاب گردد، دوام ابزار کمتر خواهد بود. د) سطح مقطع براده: با افزایش سطح مقطع براده، نیروی برش زیاد تر شده و حرارت بیشتری در روی لبه برنده ایجاد می گردد.به همین دلیل سرعت برش در خشن کاری کمتر و در پرداخت کاری بیشتر خواهد شد.
ه) انتخاب زاویه صحیح رنده: صفحه تراشی با یک رنده کند و زاویه غلط، موجب افزایش سریع درجه حرارت و باعث از بین رفتن سختی ابزار و رنده می گردد و برای تیز کردن مجدد آن موجب اتلاف وقت می شود از این رو توصیه می شود که رنده ها صحیح و به موقع تیز شوند.
-8-1وظیفه اصلی ماشین تراش
وظیفه اصلی ماشین تراش تغییر در اندازه قطعات، فرم آنها، پرداخت کاری قطعات با یک یا چند عمل برش با تنظیم رنده تراش است. با سوار کردن وسائل و دستگاه های یدکی روی ماشینهای تراش دامنه فعالیت آن بسیار گسترش پیدا کرده بطوریکه می توان بوسیله آنها عملیات مختلفی انجام داد مثلا با قرار دادن ابزارهایی مانند برقو، قلاویز و مته عملیاتی چون برقوکاری، قلاویززنی و سوراخکاری روی ماشین تراش بسادگی انجام پذیر می باشد.
-9-1اساس ماشینهای تراش
بطور کلی اصول اساسی ماشینهای تراش بر مبنای عمل فلز تراش پایه گذاری شده است و نیز عمل فلز تراشی با ماشینهای تراش سبب برداشت براده توسط لبه برش دنده و حرکت براده ها در طول سطح براده رنده می باشد. در تمام عملیات فلز تراشی مانند تراشکاری، سوراخکاری، فرزکاری و یا اره کاری براده تولید خواهد شد. در این حالت نیرویی برابر بیست تن بر اینچ مربع وارد می شود، که این مقدار نیروی زیاد باعث کشش و تغییر فرم فلز و میز ایجاد حرارت می شود و حرکت براده در طول سطح برش سبب اصطکاک شده و این مقدار اصطکاک در لبه برش رنده تولید حرارت می کند، که این خود یک عامل مهم در هنگام براده برداری است
-10-1نیروهائیکه بر ابزار برش اثر می گذارند
در موقع تراش سه نیروی مختلف بر لبه برش ابزار برش اثر خواهد گذاشت این سه نیرو بطور ساده بصورت زیر بیان می شود.
۱.نیروی محوری ۲.نیروی شعاعی ۳.نیروی عمودی (مماسی)
-11-1عوامل سرعت برش مناسب برای هر ماشین
* ۱.نوع رنده
* ۱.نوع کاریکه تراشیده می شود (از نظر نرمی)
* ۲.مقدار عمق براده
* ۳.نوع تراشیکه داده می شود(خشن یا پرداختکاری)
* ۴.سن و وضعیت ماشین
* ۵.مواد خنک کننده (محلول آب و روغن)
* اصولا مسئله برش در ماشینهای افزار بخاطر پیدا کردن سرعت مناسبی برای هر نوع ماشین می باشد. زیرا وقتیکه سرعت برش بیش از حد لازم باشد باعث مستهلک شدن سریع ابزار و خراب شدن کار می گردد. سرعت برش کمتر از حد مجاز موجب کندی کار و در نتیجه عدم تولید محصول بطور سریع خواهد بود.
-12-1فرمول مقدار سرعت برش
* سرعت برش برحسب متر در دقیقه: قطر بر حسب میلی متر در عدد پی در تعداد دور تقسیم بر ۱۰۰۰
* سرعت برش برحسب فوت در دقیقه قطر بر حسب اینج در عدد پی تقسیم بر ۱۲
که در رابطه (۱) D مقدار قطر کار برحسب متر و n تعداد دور در دقیقه و سرعت برش برحسب متر در دقیقه می باشد. در رابطه (۲)D قطر کار برحسب اینچ و برحسب فوت در دقیقه خواهد بود
-13-1تعیین دور ماشین توسط دیاگرام
برای اینکه در وقت صرفه جوئی شده و از محاسبه جلوگیری گردد. در اکثر کارخانجات عدد دور ماشین را از روی دیاگرام تعیین می کنند معمولاً تابلوهایی روی بیشتر ماشینهای تراش نصب شده است که بسادگی تعداد دور ماشین را برای قطرهای مختلف کار نشان می دهد.
-14-1انواع ماشین های تراش و ساختمان آنها
۱.ماشین تراش کوچک مرغک دار ۲.ماشین تراش ابزارسازی ۳.ماشین تراش معمولی نرم شده ۴.ماشین تراش پیشانی تراش ۵.ماشین تراش عمودی
-1-14-1ماشین تراش کوچک مرغک دار
این نوع ماشین تراش برای آموزش و تراش کارهای کوچک مورد استفاده قرار می گیرد و چون اغلب کارها را بین دو مرغک می تراشند بهمین جهت آنرا ماشین تراش مرغک دار می گویند. بعلاوه چون از این ماشین برای آموزش و کارهای کوچک استفاده می شود اغلب دستگاه انتقال حرکت آنها بصورت چرخ تسمه ای ساخته می شوند. از نظر اندازه، به دو شکل تقسیم می شوند؛ ماشین تراش کوچک رومیزی و ماشین تراش کوچک پایه دار.
-2-14-1ماشین های تراش ابزار سازی
اختلاف این نوع ماشینها با سایرین در این است که ماشینهای ابزار سازی دارای دقت بیشتری نسبت به سایر ماشین ها داشته و نیز بعضی از آنها با دستگاههای مخصوص جهت تراشیدن کارهای دقیقتر مجهز می باشند. وظیفه اصلی این ماشینها تهیه ابزار و شابلن برای کارخانجات تولیدی و ماشینهای تراش تولیدی است. و چون از آنها برای کارهای کوچک و بزرگ استفاده می شود معمولاً آنها را به دو صورت رومیزی و پایه دار در دسترس قرار می دهند. از نوع رومیزی آن برای تراش قطعات کوچک و کوتاه که دارای قطر کم هستند استفاده می شود. ماشین تراش پایه دار بصورت یک ماشین تراش دقیق و نسبتا بزرگ که دارای سرعتهای مختلف است ساخته شده اند بعلاوه با دستگاه ترمز دقیق برای قطع و کنترل کردن سرعت مجهز می باشد. این ماشین بوسائل دیگری جهت تهیه سایر ابزارها و کارهاییکه احیانا مورد نیاز کارگاه می باشد خواهد بود.
-3-14-1ماشینهای تراش معمولی نرم شده
از این ماشینها اغلب در کارهای تولیدی استفاده می گردد زیرا که قدرت تولیدی آنها زیاد بوده و نیز قدری سنگین تر ساخته می شوند. از طرفی چون برای انجام کارهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند بدینجهت دارای مراحل سرعت بیشتر و نیز با بیشتر می باشد که برای انجام کارهای بزرگ بسیار مناسب است، و از نظر استحکام بر سایر ماشینها نیز برتری داشته و می توان برای تولیدهای کم مورد استفاده قرار داد.
-4-14-1ماشین های تراش با قطر کارگیر و طول زیاد
این نوع ماشینها برای تراش کارهایی که قطر آنها بزرگ و نیز دارای طول زیاد هستند مورد استفاده قرار می گیرند زیرا که میز آنها بزرگ و ارتفاع محور اصلی ماشین تا روی ریل نسبتا زیاد است. در بعضی از ماشینهای تراش که دارای طول زیاد می باشند برای اینکه بتوان از حداکثر قطر کارگیر استفاده شود، نزدیک محور اصلی در قسمت ریل یک قطعه جاگذاری شده است هنگامیکه لازم باشد می توان قطعه را از روی ریل جدا کرده و سپس قطعات با قطر زیاد را تراشید و نیز برای تراش کارهای مخصوص مورد استفاده قرار می گیرد. معمولاً این نوع ماشینها را با دورهای بسیار زیاد طراحی نمی کنند و از طرفی استحکام و قدرت برش آنها بسیار زیاد است، بدینجهت می توان با آنها حجم براده بیشتری را در یک زمان معین برداشت.
-5-14-1ماشین تراش پیشانی تراش
کارهائیکه قطر آنها زیاد و طول نسبتا کمی دارند بوسیله این ماشینها تراشیده می شوند. موارد استفاده دیگر آنها در کارخانجات لکومتیو سازی مخصوص ساختن چرخهای لکومتیو و نیز برای ساختن چرخ طیار (چرخ لنگر) بکار می برند.
-6-14-1ماشین تراش عمودی
* همانطوریکه از اسمش پیداست این ماشین بصورت عمودی قرار می گیرد، دستگاه قلم گیر بصورت منشور چند ضلعی که می تواند عمودی در طول حرکت خطی داشته باشد. دستگاه سه نظام آن بسیار بزرگ است و بطور عمودی قرار گرفته و دارای حرکت دورانی است، که برای گرفتن کارهای سنگین می باشد. در سوراخکاری هم از آن استفاده می کنند. و چون نسبتا سنگین است معمولاً دارای سرعتهای زیاد نیست.
-15-1اجزاء اصلی ماشین تراش و وظیفه هریک
سه نظام: سه نظام وسیله ای است که قطعه کار را نگه داشته و باعث دوران آن می شود سه نظام به دو صورت منظم که توسط یک مارپیچ ارشمیدوسی طراحی شده است کار می کند و غیر منظم موجود است سه نظام به اسپیندل متصل می گردد
۱-ریل (میز) ماشین
۲-دستگاه یاطاقان محور اصلی (دستگاه جعبه دنده سرعت محور اصلی)
۳-دستگاه مرغک
۴- دستگاه حامل سو پرت
۵- جعبه دنده بار
۶- الکتروموتور
-1-15-1ریل (میز)ماشین
* ریل ماشین تراش یکی از قسمتهای اساسی ماشین تراش را تشکیل می دهد که بطور دقیق طراحی و ساخته می شوند. و نیز بایستی دارای ساختمانی کاملا محکم باشد این قسمت روی پایه هایی که از چدن ساخته شده اند مستقر می باشند. دستگاههای دیگر از قبیل دستگاه حامل سو پرت و مرغک روی آن قرار می گیرند میز ماشین دارای راهنماهائی به شکل مثلثی و یا ذوزنقه است که با دقت ماشینکاری شده اند دستگاه های دیگری که روی این راهنماها قرار می گیرند نسبت به محور ماشین و یا قطعات کار بسته شده بر روی محور اصلی در یک راستا هستند

-2-15-1دستگاه یاطاقان محور اصلی (پیش دستگاه با جعبه دنده سرعت)
* این قسمت در صورتیکه ساختمان جعبه دنده ای داشته باشد، شامل یک سری چرخ دنده با تعداد دنده های مختلف است به کمک چرخ دنده ها که با محور اصلی یاطاقان بندی شده اند قطعه کار گردش داده می شود. در بعضی از ماشینها محور اصلی روی جعبه دنده سرعت بوسیله بلبرینگ کارگذارده شده است. در ماشین های تراش کوچک دستگاه انتقال حرکت آنها بصورت چرخ تسمه ای است که از دو فلکه سه یا چهار پله ای تشکیل می گردد که به صورت عکس روی دو محور موازی قرار می گیرند و در این صورت با داشتن قطرهای متفاوت، محور اصلی ماشین دارای دورهای مختلفی خواهد بود
-3-15-1دستگاه مرغک
مرغک ثابت و مرغک بلبرینگی (متحرک)
دستگاه مرغک که جنس آن از چدن می باشد، می توان بر روی میز حرکت کرده و در هر نقطه که لازم باشد آنرا ثابت کرده و سپس عملیات تراشکاری را انجام داد. این دستگاه دارای محوری توخالی است که داخل آن به شکل مخروطی تراشیده شده است سطح آن کاملا دقیق تراشیده شده و به صورت اینچی و یا میلیمتری در جهت طولی مدرج شده که بوسیله پیچی می توان دستگاه مرغک را از محل اصلی خود منحرف کرد. بعلاوه به وسیله پیچ و مهره و بست می توان دستگاه مرغک را در روی میز ماشین در هر محل که لازم باشد ثابت کرد. ضمنا هنگام برقوکاری و یا سوراخکاری بوسیله ماشین تراش می توان پرهائیکه دارای دنباله مخروطی هستند مستقیما در داخل محور دستکاه مرغک قرار داده و عمل برقوکاری انجام می شود. از طرفی برای سوراخکاری از مته های دنباله مخروطی و یا سه نظام مته که دارای دنباله مخروطی است استفاده کرد. برای تراشکاری بین دو مرغک باید مرغک ثابت و یا مرغک بلبرینگی (متحرک) را در داخل محور قرار داده و تراشکاری را انجام داد
-4-15-1دستگاه حامل سو پرت
* دستگاه حامل سوپرت در شکل نمایشی با رنگ زرد مشخص شده است که سوپرت عرضی و قلم گیر و رنده تراش در روی آن بسته می شود. این دستگاه بصورت طولی بین مرغک و محور اصلی حرکتی خطی دارد.
این دستگاه از دو قسمت عمده تشکیل می شود. زین که فرمی صلیبی دارد. بر روی آن کشوهایی قرار گرفته است که بخوبی سنگ زده شده اند و دقیقا روی راهنماهای میز قرار می گیرند دوم قوطی حرکت بار که در جلو زین قرار گرفته است و دارای چرخ دنده های مختلف است این دستگاه بکمک چرخ دنده ها دارای حرکتی طولی و عرضی می باشد بوسیله دسته مخصوصی می توان دستگاه حامل سو پرت را بصورت طولی حرکت خطی داد. بعلاوه سوپرت عرضی که روی دستگاه حامل سوپرت قرار گرفته می توان بطریق عرضی حرکت کند یعنی بسمت تراشکار نزدیک و یا از او دور شود. بکمک چرخاندن دسته؛ سو پرت عرضی را می توان در عرض حرکت عرضی داد
-5-15-1جعبه دنده بار (گیربکس)
* این قسمت تامین مقدار پیشروی رنده در حالت پیچ بری (پیچ تراشی) و یا روتراشی و نیز پیشانی تراشی استفاده می گردد. باین صورت که میله پیچ تراشی و یا میله بار حرکت دورانی خود را از این جعبه دنده تغذیه می کند. با حرکت دورانی میله های پیچ بری و میله بار رنده تراشکاری در طول یا در عرض ماشین پیشروی کرده و قطعه کار تراشیده می شود، روی جعبه دنده جدولی قرار دارد که در زیر جدول شیارهایی موجود است که با قرار دادن بین دسته تعویض با در محل مناسب خود بدست می آید.

شکل 1-2 (گیربکس دستگاه تراش )

فصل دوم :
معرفی چرخدنده ها

2-1-معرفی چرخدنده ها

چرخدنده ها، از پرمصرفترین وسایل انتقال قدرت و حرکت هستند. مکانیزم چرخ دنده ها سیستمی است که حداقل از دو چرخ دنده تشکیل شده است که به صورت جفت کار می کنند. به همین دلیل آن را مکانیزم چرخدنده می نامند. از نظر انتقال قدرت، مکانیزم چرخ دنده، یک چرخ دنده محرک و یک یا چند چرخ دنده متحرک دارد. معمولاً به کوچک ترین چرخ دنده مکانیزم، پینیون و به چرخ دنده دیگر چرخ می گویند.
امروزه بیشتر دستگاههای موجود در صنعت دارای چرخدنده هستند و با پیشرفت روزافزون صنعت، چرخ دنده ها نقش انکارناپذیری دارند. چرخدنده ها برحسب موقعیت مکانی محورها نسبت به یکدیگر در شکل های گوناگونی طراحی و ساخته می شوند و حرکت چرخشی یک محور را به محور دیگر از طریق اتصال دندانه ها منتقل می کنند.

2-2-مزایا
1 – انتقال حرکت بدون لغزش صورت می پذیرد
2 – درگیری مستقل از بار است
3 – فضای کمی اشغال می کنند
4 – راندمان خوبی دارند
5 – براساس ابعاد، هر نسبت حرکت انتقالی دلخواه را دارند.

2-3-معایب
1 – عمدتاً انتقال نیرو توام با لرزش است.
2 – سر و صدای زیادی تولید می شود
3 – نیاز به فاصله محوری دقیق نسبت به ابعاد چرخ دنده ها است
4 – نسبتاً ساخت و استفاده آنها پرهزینه است.

2-4-مفاهیم اساسی و ابعاد چرخ دنده ها

شکل 2-1 ( مشخصات یک چرخدنده )
دایره گام: دایره گام، دایره نظری است که از اهمیت بالایی برخوردار است و تمام محاسبات بر اساس قطر گام انجام می پذیرد. دوایر گام یک جفت چر خدنده درگیر، همیشه مماس بر هم هستند.
گام: فاصله بین فضای خالی بین دو دنده و ضخامت یکی از دندانه ها بر روی دایره گام را گام دنده می نامیم و آنرا با حرف p نشان می دهیم.
مدول: نسبت قطر دایره گام هر چر خدنده برحسب میلی متر بر تعداد دندانه چر خدنده را مدول می نامند. مدول در چرخ دند هها، اهمیت فوق العاده بالایی دارد و ب هصورت استاندارد بین المللی درآمده به صورت جداولی ارائه شده است که می توانیم مدول موردنظر را از این جدول ها انتخاب کنیم.
ارتفاع دندانه: اندازه سردنده، فاصله شعاعی بین سطح نوک دنده تا دایره گام است و اندازه پای دنده، فاصله شعاعی بین سطح پایین دنده تا دایره گام است. مجموع اندازه سردنده با پای دنده، ارتفاع دندانه را تشکیل می دهد.
دایره لقی دندانه: دایره مماس بر دایره سر چرخ دنده درگیر را دایره لقی دندانه می گویند.
لقی سردنده: تفاوت اندازه پا یدنده با اندازه سردنده درگیر با آن را لقی سردنده می گویند.
2-5-طبقه بندی چرخ دنده ها
چرخ دنده ها بسته به موقعیت قرار گرفتن محورها طبقه بندی میشوند. در شکل 2- 2 طبقه بندی چرخ دنده ها مشاهده می شود.

شکل 2-2 ( طبقه بندی چرخدنده ها)
الف ) چرخدنده هایی که محور آنها در یک صفحه و موازی هم باشند. چرخ دنده ساده، مارپیچ، مارپیچ دوبل و ساده داخلی هستند، چرخ دنده های داخلی به صورت مارپیچ نیز ساخته می شوند. خیلی وقت ها،چرخ دنده ها با شعاع بی نهایت تولید می شوند، که به آنها چرخ دنده شانه ای می گویند. این چرخ دنده ها به صورت های ساده و مارپیچ ساخته می شوند
ب( چرخدنده هایی که محور آنها در یک صفحه واقع شده است، ولی همدیگر را قطع می کنند. اینها چرخدنده های مخروطی هستند ، چرخدنده های مخروطی نیز می توانند دندانه های ساده، مارپیچ، جناغی و منحنی داشته باشند.
پ( چرخدنده هایی که محور آن ها در یک صفحه واقع نشده اند و نسبت به هم متنافر هستند. چرخ دنده های اسپیرال هستند. نوع پیچی و حلزون )یا چرخ و حلزون( این چرخدنده، که محور آنها در فضا عمود برهم هستند، در عمل کاربرد بیشتری دارد و شامل انواع مختلفی می شود. نوع استوانه ای آن ها و نوع گلوبوئیداش دو نمونه از آن ها هستند .

2-6-انواع چرخ دنده ها
2-6-1- چرخ دنده های ساده
این چرخ دنده ها، ساده ترین نوع چرخ دنده ها به حساب می آیند، دندانه های مستقیمی دارند و با محور موازی هستند. برای کاهش سرعت و افزایش قدرت، در بسیاری از مواقع تعداد زیادی از آن ها را کنار هم قرار می دهند. روی محورهای موازی جهت حرکت یکی از آن ها خلاف جهت حرکت دیگری است. اگر بخواهند دو چرخ دنده درگیر در یک جهت حرکت کنند بین آن ها چرخ دنده سومی را قرار می دهند تا جهت حرکت ورود و خروج یکی شود. در شکل2 – 3 نمونه آنها را مشاهده می کنید. به چرخ دنده های ساده، مارپیچ و جناغی، چرخ دنده پیشانی نیز می گویند.

شکل2 -3 ( چرخدنده ساده)

شکل2- 4 (مکانیزم های چرخدنده ساده)

به دلیل ساخت آسان ارزان است و به همین دلیل کاربرد زیادی در صنعت دارد. برای مثال در ساعتهای کوکی و اتوماتیک، ماشین لباس شویی، پنکه و نمونه این ها کاربرد دارد. بزرگ ترین عیب آن ها سر و صدای زیاد است. هر بار که دندانه یک چرخ دنده به دندانه چرخ روبه رو می رسد، صدای کوچکی در اثر برخورد ایجاد میشود و زمانی که تعداد زیادی از این دندانه ها به هم برسند، صدا بیشتر می شود، تا جایی که حتی در دراز مدت، این برخوردها باعث شکستن دندانه ها می شود.
2-6-2-چرخ دنده های مارپیچ
دندانه های این چرخ دنده ها موّرب هستند و با محور چرخ دنده درحالت زاویه داری قرار گرفته اند. درهنگام چرخش یکی از چرخدنده ها، ابتدا نوک دندانه ها با هم تماس می یابند، سپس به تدریج دو دندانه درگیر می شوند و این درگیری تدریجی باعث کاهش سر و صدا میشود. همچنین مکانیزم چرخ دنده، نرم کار می کند، سطح تماس پروفیل دندهها نیز نسبت به چرخ دنده ساده بیشتر است و انتقال قدرت بزرگی انجام شود. در شکل 5 نمونه آن را مشاهده می کنید. اینگونه چرخ دنده ها در صنعت خودروسازی کاربرد زیادی دارند.

شکل(2 -5) دو نمونه از مکانیزم چرخدنده های مارپیچ

2-6-3-چرخ دنده های مخروطی
انتقال نیرو توسط این چرخ دنده ها تحت زاویه 90 درجه و یا کوچک تر از90 درجه و یا بزرگ تر از 90 درجه امکا نپذیر است، بنابراین برای انتقال قدرت تحت زاویه موردنظر، بهترین چرخدنده محسوب می شوند. البته در صنعت غالباً با محورهای عمود بر هم به کار می روند. دندانه های آن ها بر روی مخروط ناقص به صورت ساده و یا مارپیچ ساخته می شوند( شکل2 – 6 )
این چرخ دنده ها در جعبه دندهها و مخصوصاً دیفرانسیل ها کاربرد زیادی دارند

شکل( 2 – 6 ) مکانیزم چرخدنده های مخروطی

2-6-4-چرخ دنده حلزون و پیچ حلزون
این چرخ دنده ها در صنعت جایگاه ویژه ای دارند. اگر بخواهیم تغییر زیادی در سرعت یا قدرت ایجاد کنیم، از این مکانیزم بهره می گیریم. بزرگ ترین مزیت جالب این مکانیزم این است که پیچ حلزون به راحتی می تواند چرخ دنده حلزونی را به حرکت درآورد ، در صورتی که چرخ دنده حلزونی نمی تواند، پیچ حلزون را بچرخاند، زیرا زاویه دنده های پیچ حلزون به قدری کوچک است که وقتی چرخدنده حلزون میخواهد آن را بچرخاند، اصطکاک بسیار بزرگی پدید می آید و مانع از حرکت پیچ حلزون می شود. این ویژگی به ما امکان می دهد تا در جاهایی که به یک قفل خودکار نیاز داریم از این چرخ دنده بهره بگیریم. این چرخدنده ها در دستگاه هایی همچون بالابرها و جرثقیل ها کاربرد زیادی دارند. مثلاً در یک بالابر اگر موتور از کار بیفتد، چرخ دنده ها قفل می شوند و از پایین آمدن بار جلوگیری می شود. چرخ دنده پیچ حلزون در دیفرانسیل کامیون ها و خودروهای سنگین نیز کاربرد دارد ( شکل 2 – 7 )

شکل (2-7 ) مکانیزم پبچ حلزون
2-6-5-چرخدنده های جناغی
دندانه های این نوع چر خدنده ها روی محیط استوانه نسبت به هم زاویه کوچک تراز 90 درجه می سازند و به صورت عدد 7 یا 8 ساخته می شوند. این چرخ دنده ها در دستگاه های نورد غلتکی فولاد کاربرد دارند. همچنین دستگاه هایی که تحمل نیروی رانشی محوری را ندارند، از این چرخ دنده ها استفاده می کنند. به علت فرایند دشوار ساخت چرخ دنده های جناغی، امروزه بیشتر چرخ دنده های دو مارپیچ می سازند که در وسط دندانه ها یک شیار ایجاد می شود و روش ساخت را آسان می کند. چرخ دنده های جناغی در دستگاه های با سرعت بالا چندان رضایت بخش نیستند. در شکل 2-8 هر دو نمونه را مشاهده می کنید.
بیشتر تلمبه های میدان های نفتی از نوع دو مارپیچ یا جناغی هستند.

شکل(2-8) چرخدنده های دو مارپیچ و جناقی

2-6-6-چرخدنده های داخلی
چنان چه در شکل2-9 مشاهده می شود دو محوراین چرخدنده ها به همدیگر خیلی نزدیک است. به این چرخ دنده ها، سیاره ای نیز میگویند. دندانه های آ نها می تواند هم ساده و هم مارپیچ باشد و در کوپلینگ های انعطاف پذیر )ارتجاعی( کاربرد دارند.

شکل 2-9 مکانیزم چرخدنده داخلی

فصل سوم :
خلاصه ای از پروژه

3-1-خلاصه ای از پروژه
طرح کلی گیربکس در شکل زیر آورده شده است :

شکل 3-1 ( نمای کلی گیربکس کاهنده)

A : کوپل خروجی الکترو موتور با سرعت زاویه ای برابر 400 rpm که محرک ما در این گیربکس محسوب می گردد.
B : چرخدنده ساده پینیون با تعداد 18 دندانه با قطر گام 72 mm با مدول 4 که سرعت زاویه ای معادل 400 rpm دارد و محرک چرخدنده واسط محسوب می گردد . تمامی محاسبات مربوط به تحلیل و طراحی در این گیربکس بر اساس این چرخدنده صورت می گیرد که در فصل های بعدی به طور کامل به آن می پردازیم .
C : چرخدنده واسط : به دلیل الزام فیزیکی مسئله فاصله محور چرخ دنده ورودی و خروجی باید حدود 190 سانتی متر باشد. می توان این فاصله را با یک چرخ دنده با مدول 4 پر نمود به طوری که فاصله محوری مورد نیاز حاصل گردد. در این پروژه چرخ دنده وسط به نام Idle نام گذاری شده و و از نظر مشخصات کاملا مطابق چرخ دنده پینیون است. (دارای مدول 4 و تعداد 18 دندانه می باشد.) باید توجه نمود که چرخ دنده واسط جهت حرکت را عکس می کند.
D : چرخدنده خروجی با 38 دندانه و سرعت زاویه ای 190 rpm ، نسبت دندانه های درگیر در این چرخدنده برابر 2.11 می باشد ، محاسبات مربوط به تعداد دندانه و … در فصل ….. آورده شده است .
E : پوسته گیریبکس : محفظه یا نگهداره قطعات ذکر شده محسوب می شود که ابعاد مربوط به آن در ادامه قابل مشاهده می باشد. نکته قابل توجه این است که نشیمنگاه بلبرینگ ها روی بدنه یا پوسته باید دارای شکل و پرداخت مناسب و مطابق موازین فنی و عاری از هر گونه خراش و ناهمواری باشد ، بلبرینگ باید با فشار متعادل جازده شود .
F یاتاقانها : برای تحمل و خنثی کردن بارهای وارده از چرخدنده از یاتاقانهای غلتشی یا بلبرینگ ها استفاده شده است . بلبرینگ ها از نوع شیار عمیق یک ردیفه انتخاب شده است بطوری که علاوه بر بار شعاعی ، بار محوری را از هر دو طرف تحمل می کنند . این نوع یاتاقان ها در دو طرف محور مونتاژ شده است .
G : شافت ورودی از الکترو موتور به پینیون می باشد ، سرعت زاویه ای این محور نیز 900 rpm می باشد ، توسط یاتاقان های معرفی شده بر روی پوسته مهار می شود.
شافت ها میله های استوانه ای شکلی هستند که دارای طول وقطر متفاوت بوده و درون یاتاقان ها قرار می گیرند . شافت های بلند ممکن است از چندین قطعه که بوسیله کوپلینگ بهم متصل می شوند تشکیل شده باشند . قطعات گردنده بسیاری از قبیل چرخدنده ، چرخ زنجیر ، دیسک ها ، پولی ها و … بطور افقی معمولی و مایل بر روی شافت ها سوار می شوند .
شافت ها بوسیله خارهای مختلفی با چرخدنده ها و چرخ تسمه ها محکم می شوند . درنقشه ی مربوط به این محور جای خارها مشخص می باشند .
H : شافت خروجی با سرعت زاویه ای برابر 190 rpm مطابق با نقشه های ارائه شده در آخر فصل
I : شافت چرخدنده واسط

3-2-عملکرد گیربکس
با چرخش الکتروموتور کوپل A با سرعت 400 rpm شروع به چرخش کرده و همزمان ، محور G و پینیون را با همین سرعت زاویه ای می چرخاند با مشخصات در نظر گرفته برای پینیون ( گام و قطر و … ) سرعت خطی پنیون 1.51 m/s می باشد ، با نسبت تبدیل 2.11 و زاویه فشار 20 درجه ، انتقال حرکتی صورت گرفته و با توجه به چرخدنده واسط چرخدنده D با سرعت زاویه ای 190 rpm شروع به حرکت می کند . در نتیجه محور خروجی H نیز با همین سرعت می چرخد . برای این انتقال حرکت ، محاسبات مربوط به انتخاب قطرها و … و محاسبه نیروی وارد شده بر روی چرخدنده ها و تنش اعمالی و همچنین تعادل استاتیکی به طور کامل در فصل های بعدی ذکر شده است .
3-3-مزایا
با استفاده از این گیربکس تبدیل سرعت و دامنه سرعت افزایش می یابد، این گیربکس مهم برای تعیین سرعت های پیشروی مختلف و پیچ بری های مدولی می باشد ، لغزش کمتر ، نسبت تبدیلات بیشتر و فضای کمتری اشغال می کند .
نقشه های کامل قطعات را در ادامه نشان می دهیم :

شکل 3-2 (قطعه E پوسته گیربکس)
شکل3-3 (قطعه D چرخدنده خروجی)

شکل 3-4 (قطعه B و C چرخدنده ورودی و واسط)

شکل 3-5 (قطعه H شافت خروجی)

شکل 3-6 (قطعه I شافت واسط)

شکل 3-7 (قطعه G – شافت ورودی)

شکل 3-8 (قطعه F – یاتاقانها)
فصل پنجم :
مقاومت مصالح در چرخ دنده ها

4-1-مقاومت مصالح در چرخ دنده ها
در این بخش اطلاعاتی که دانستن آنها پیش از آغاز طراحی چرخ دنده های هلیکال (مورب), به منظور لحاظ نمودن مقاومت کافی در برابر خمش و فرسایش (خرابی سطح دندانه ها (Pitting) در دندانه ها لازم است ارائه میگردد.
خطای خمشی زمانی رخ میدهد که تنش پدید آمده در دندانه ها برابر یا بیش از حد تحمل چرخ دنده گردد. خرابی سطح دندانه زمانی رخ میدهد که تنش تماسی برابر یا بیشتر از حد تحمل چرخ دنده گردد.
انجمن سازندگان چرخ دنده آمریکا AGMA (American Gear Manufacturing Association) سالهاست که مسئولیت ابعاد و پارامترهای قابل کاربرد در طراحی و محاسبات چرخ دنده ها را بعهده دارد.
این بخش از جزوه با توجه به اطلاعات استاندارد AGMA 218.01 تهیه گردیده است.

4-2- مقاومت به خوردگی AGMA (Pitting resistance)

Sc = (N/mm2 ) تنش تماسی
Cp = (N/mm2 )0.5 ضریب الاستیسیته(جدول4)
Wt = (N ) بار مماسی
Ko =ضریب بیش باری (over load)
Kv =(شکل9)ضریب دینامیکی =>
V= سرعت بر حسب متر بر ثانیه
Ks =ضریب اندازه
Km =ضریب توزیع بار (جدول 1)
Cf =ضریب شرایط سطح برای تنش سایشی
F = (mm) عرض باریک ترین قسمت دندانه
I = (شکل1)ضریب هندسی دندانه برای مقاومت سایشی
d = (mm) قطر گام پینیون=
C = (mm) فاصله مرکز محورها
mG = (mm) نسبت چرخ دنده ها(نسبت تبدیل که همیشه بزرگتر از 1 است)ا

4-3-تنش سطحی مجاز AGMA

Sac = (N/mm2 ) (شکل 2 و جدول 2)تنش تماسی مجاز
ZN =(شکل3 )ضریب سیکل تنش برای مقومت سایشی
CH =(شکل4)ضریب سختی برای مقاومت سایشی
SH =ضریب اطمینان برای مقاومت سایشی (over load)
KT =ضریب دما
KR =ضریب قابلیت اطمینان (جدول3)

4-4-تنش خمشی مجاز AGMA

Sc = (N/mm2 ) تنش خمشی
KB =rimضریب ضخامت ((شکل5
J = (شکل6)ضریب هندسی دندانه برای مقاومت خمشی
Pd = (1/mm) گام قطری=
4-5-تنش خمشی مجاز

Sat = (lb/in2 ) (شکل 7و جدول4)تنش خمشی مجاز
KL =(شکل8 )ضریب سیکل تنش برای مقاومت خمشی
SF =ضریب اطمینان برای مقاومت خمشی

4-6- محاسبه تنش خمشی مجاز

Sat = (N/mm2 ) تنش خمشی
J = (شکل1)0.315
Pd = (1/mm) گام قطری= تعداد دندانه در واحد قطر=
Wt =9933N
Ko =1

Ks =1
Km =1
KB =1
F =30 (mm)

* با توجه به جدول 6, عملیات حرارتی با ایجاد سختی 240 BH (برینل) مورد نیاز می باشد.

4-7-محاسبه تنش سطحی (تماسی)

Sc = (N/mm2 ) تنش تماسی
Cp =0.2MPa (جدول4)
Wt = 9933(N )
Ko =1ضریب بیش باری
Kv =0.8(شکل9)ضریب دینامیکی =>
Ks =1 ضریب اندازه
Km =1.6ضریب توزیع بار (جدول 1)
Cf =1ضریب شرایط سطح برای تنش سایشی
F =30 (mm) عرض باریک ترین قسمت دندانه
I = 0.315ضریب هندسی دندانه برای مقاومت سایشی
d = (mm) قطر گام پینیون=
C = (mm) فاصله مرکز محورها
mG = (mm) نسبت چرخ دنده ها(نسبت تبدیل که همیشه بزرگتر از 1 است)

با توجه به ناچیز بودن مقدار تنش سطحی ناشی از این سرعت زاویه ای نیازی به سخت کاری سطحی وجود ندارد ولی در موارد ضروری برای تعیین میزان سختی سطحی مورد نیاز از شکل 2 یا جدول 7 میتوان استفاده نمود.

برخی از پارامترهای بکار رفته در فرمولهای محاسباتی دارای مفهومی به شرح زیر هستند:
– Ks ضریب اندازه: این ضریب برای لحاظ کردن عدم یکنواختی جنس به دلیل سایز دندانه, قطر, عرض دندانه و غیره در نظر گرفته می شود. AGMA برای چرخ دنده های معمولی Ksمعرفی نکرده است. Ks را برابر 1 در نظر بگیرید مگر اینکه لزوم در نظر گرفتن عدد بزرگتر اعلام گردد.
– Km ضریب توزیع بار: Km برای لحاظ کردن عدم تزیع یکنواخت بار در طول خط تماس که میتواند ناشی از خطای دندانه ها و یا خطای نصب یا خیز دندانه ها رخ دهد در نظر گرفته می شود. در صورت نیاز به در نظر گرفتن Km در فرمول, مقادیر Km از جدول 1 قابل استخراج است.
– Cf ضریب شرایط سطح: Cf از شرایط ساخت چرخ دنده (برش, تراش, سنگ, ساچمه زنی و …) تاثیر می پذیرد. AGMA برای چرخ دنده های معمولی Cf معرفی نکرده است. Ks را برابر 1 در نظر بگیرید مگر اینکه لزوم در نظر گرفتن عدد بزرگتر اعلام گردد.
– ضرایب هندسی I و J : این ضرایب مربوط به شکل دندانه در نقطه تماس و نقطه ای که بیشترین بار به آن وارد میشود دارد و از روی نمودار قابل استخراج میباشد.

4-8-انتخاب جنس چرخ دنده
– فولادهای کربنی بطور گسترده ای بعنوان جنس اقتصادی مورد مصرف قرار می گیرند.
– بطور مشابه, چدن برای چرخ دنده های بزرگ یا با شکل پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد.
– فولادهای آلیاژی و یا کربنی عملیات حرارتی شده برای کاربردهای تحت بار شدید و مقاوم به سایش به کار می روند.
– پینیون ها معمولا از جنس سخت تر نسبت به سایش انتخاب می شوند.
– چرخ دنده های قوی و مقاوم به سایش ترکیبی از فولادهای با هسته آلیاژی عملیات حرارتی شده با دندانه های سخت کاری شده ساخته میشوند.
– جنس برنز بویژه برای چرخ دنده های حلزونی و هلیکال مورب متقاطع استفاده میشوند.
– فولادهای ضد زنگ (staneless steel) محدود به کاربردهای مخصوص محیط های مقاوم به خوردگی ویژه میباشند.
– آلیاژهای آلمینیوم برای چرخ دنده های تحت بار سبک مفید می باشند.
نکته: میزان سخت کاری مورد نیاز روی پینیون و چرخ دنده خروجی, با توجه به جنس آنها از روی جدول 6 و 7 قابل استخراج می باشد.

شرایط قابل کاربرد
عرض دندانه بر حسب اینچ
0-2 6 9 16up
نصب دقیق,لقی تماسی کوچک,چرخدنده های دقیق, خیز کم
1.8
1.5
1.4
1.3
دقت نصب کمتر, چرخ دنده کم دقت تر, تماس در کل عرض
2.2
1.8
1.7
1.6
دقت نصب و تماس کمتر از حالت تماس کل عرض دندانه
بیش از 2.2
جدول 4-1(ضریب توزیع بار)

جدول 4-2 (تنش تماسی مجاز)

جدول 4-3 (ضریب قابلیت اطمینان)

جدول 4-4 (ضریب الاستیسیته)

جدول4-5 (تنش خمشی مجاز برای چرخ دنده های فولادی)

جدول4-6 (میزان سخت کاری و جنس برای افزایش مقاومت خمشی)

جدول4-7 (میزان سخت کاری و جنس برای افزایش مقاومت سطحی)

نمودار4-1 (ضریب هندسی)

نمودار 4-2 ( محدوده تنش تماسی مجاز)

نمودار 4-3 (ضریب سیکل تنش)

نمودار 4-4 (ضریب سختی)

نمودار 4-5 (ضخامت rim)

نمودار 4-6 (محدوده تنش خمشی مجاز)

نمودار 4-7ضریب سیکل تنش برای مقاومت خمشی

نمودار 4-8ضریب دینامیکی

فصل پنجم :
محاسبات طراحی گیربکس کاهنده

در این فصل هدف طراحی یک گیربکس کاهنده با سه چرخ دنده فولادی از نوع spur برای انتقال توان kw15 به یک دستگاه تراش میباشد. قدرت محرک گیربکس از یک الکترو موتور با سرعت rpm400 تامین می گردد. سرعت مطلوب خروجی گیربکس حدود rpm 190 میباشد.

5-1-انتخاب زاویه فشار دندانه ها ←
نسبت تبدیل V.R=

5-2-تعیین مدول چرخ دنده پینیون
با توجه به نمودار زیر با معلوم بودن سرعت پینیون و قدرت انتقالی ، مدول و گام قطری مورد نیاز بدست می آید.

نمودار5-1( سرعت پینیون و قدرت انتقالی)

n1=400 rpm => Modul=4
power = 15 kw dp<100(mm)

با توجه به جدول تعداد دندانه پینیون برابر 18 انتخاب می شود:
Np = 18 => dp=m x Np => dp = 4 x 18=72 mm

بعد از تعیین مشخصات هندسی چرخ دنده پینیون، باید مشخصات هندسی چرخ دنده خروجی را تعیین کنیم و ببینیم آیا الزامات مسئله برآورده میشود یا خیر؟

=> تعداد دندانه باید عدد صحیح باشد در نتیجه مقدار حاصل
را گرد می کنیم یعنی NG=38
به دلیل الزام فیزیکی مسئله فاصله محور چرخ دنده ورودی و خروجی باید حدود 190 سانتی متر باشد. میتوان این فاصله را با یک چرخ دنده با مدول 4 پر نمود به طوری که فاصله محوری مورد نیاز حاصل گردد. در این پروژه چرخ دنده وسط به نام Idle نام گذاری شده و و از نظر مشخصات کاملا مطابق چرخ دنده ÷ینیون است. (دارای مدول 4 و تعداد 18 دندانه میباشد.) باید توجه نمود که چرخ دنده واسط جهت حرکت را عکس میکند.

5-3-فاصله محور چرخدنده pinion و Gear

C1+C2=184 mm

5-4-محاسبه سرعت خطی روی دایره گام:

5-5-محاسبه بار وارده روی دندانه
توان= نیرو x سرعت
P=Wt xV => نیروی عمودی وارد شده روی سطح دندانه

* توجه: این نیرو بعنوان نیروی عمودی در تحلیل استاتیکی دندانه ها روی یک دندانه اعمال خواهد شد.

فصل ششم :
مدلسازی گیربکس کاهنده دستگاه تراش در نرم افزار CATIA

6-1-مدل سازی پوسته گیربکس کاهنده
پس از مشخص شدن مشخصات هندسی چرخ دنده ها از روش محاسبات و فرمول های ارائه شده در هندبوکها, با دانستن فاصله محوری چرخ دنده ها و نیز قطر آنها بعلاوه در نظر گرفتن الزامات کاربردی گیربکس از نظر ابعادی، پوسته را طوری طراحی میکنیم که کلیه شرایط دینامیکی, استاتیکی و هندسی مسئله را ارضاء نماید.
6-1-1-روش ترسیم پوسته گیربکس کاهنده
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان Posteوارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید . بر روی دکمه کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور شکل زیر را رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 400 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

بر روی دستور کلیک کنید لبه را با توجه به شکل زیر انتخاب کنید و مقدار Radius را برابر 25 وارد کنید. تا لبه ها باشعاع 25 میلی گرد شود .

بر روی دستور کلیک کنید لبه را با توجه به شکل زیر انتخاب کنید و مقدار Radius را برابر 50 وارد کنید. تا لبه باشعاع 50 میلی گرد شود .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور مستطیلی به صورت زیر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 5 را در قسمت Depth وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

بر روی دستور کلیک کنید لبه ها را با توجه به شکل زیر انتخاب کنید و مقدار Radius را برابر 30 وارد کنید. تا لبه ها باشعاع 30 میلی گرد شود .

بر روی دستور کلیک کنید لبه را با توجه به شکل زیر انتخاب کنید و مقدار Radius را برابر 20 وارد کنید. تا لبه ها باشعاع 20 میلی گرد شود .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید . بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور دایره به قطر 30 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود

با استفاده از دستور قسمت های اضافی ترسیمه را پاک کنید . تا به شکل زیر در آید .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 20 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور ترسیمی مانند شکل زیر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit در تعیین Type نوع Up to nextو با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

با استفاده از دستور قسمت های اضافی ترسیمه را پاک کنید .
با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 5 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید فرمان را انتخاب کنید . با استفاده از دستور ترسیمی مانند شکل زیر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

دوباره با استفاده از دستور یک دایره به قطر 6 رسم کنید. سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .با استفاده از دستور ترسیمه را با تعداد مورد نظر تکرار کنید.در پنجره Rotation Defination تعداد تکرار ترسیمه را 7 و مقدار زاویه را 45.75 وارد کنید .

برای دو دایره دیگر نیز همین کار ها را انجام دهید .

با استفاده از دستور قسمت های اضافی ترسیمه را پاک کنید . تا به شکل زیر در آید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید با استفاده از دستور ترسیمی مانند شکل زیر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 25 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

صفحه ی xy را انتخاب کنید .بر روی دستور کلیک کنید تا صفحه ی جدیدی تعریف کنید. مقدار offset را برابر 200 وارد کنید .

بر روی دستور کلیک کنید درپنجره Mirror Definition در قسمت Mirroring element صفحه جدید تعریف شده را انتخاب کنید و در قسمت Object to mirror نمایه Feaure list را انتخاب کنید .

صفحه جدید تعریف شده را انتخاب کنید .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 75را در قسمت length وارد کنید وگزینه Mirrored extent در حالت انتخاب باشد و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید. با استفاده از دستور دایره ای به قطر 31 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 50را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

با استفاده از دستور سه سطح نشان داده شده در شکل را انتخاب کنید.

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید با استفاده از دستور و دستور ترسیمه ای به شکل زیر رسم کنید.

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit در تعیین Type نوع Up to lastو با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید .

صفحه نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید . بر روی دستور کلیک کنید درپنجره Mirror Definition در قسمت Mirroring element صفحه جدید تعریف شده را انتخاب کنید و در قسمت Object to mirror نمایه Feaure list را انتخاب کنید .

6-2-مدل سازی اجزاء گیربکس کاهنده
6-2-1-مدل سازی چرخ دنده ها
6-2-1-1-ترسیم چرخدنده idle Gear
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یShape قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Generative Shape Designکلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان idle Gear وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Formula را انتخاب کنید .

با باز شدن پنجره زیر ابتدا نوع پارامتر (Real) را از منوی آبشاری انتخاب کرده و با کلید New Parameter of Type در قسمت Edit name or Type نام پارامتر را وارد کنید ''z'' و مقدار 17 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''m'' نوع پارامتر را Real انتخاب کنید و مقدار 3 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''a'' نوع پارامتر را Angle انتخاب کنید و مقدار 20deg را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .

حال نمودار درختی پس از وارد کردن پارامترهای a,m,z به صورت مقابل در می آید .

نکته :
پس از واردکردن فرمول مورد نظر در صورت عدم نمایش در نمودار درختی با باز کردن پنجره تنظیمات و انتخاب سرشاخهInfrastructure و زیر شاخه Part Infrastructure از قسمت درختی سپس با انتخاب سر برگ Display می توانیم با فعال سازی گزینه های چون Relation , Parameters اطلاعات مورد نظر را در نمودار درختی مشاهده کرد.

بار دیگر ابزار Formula را انتخاب کرده و نوع پارامتر (Real) را انتخاب کرده و روی New Parameter of Type کلیک کنید و پارامتر ''r'' را تعریف کرده و بر روی گزینه Add Formula کلیک کنید تا پنجره زیر باز شود .
در پنجره زیر در محل مشخص شده فرمول پارامتر ''r'' را وارد کنید :''m*z/2*1mm'' و کلید ok را فشار دهید .

به ترتیب این مراحل را برای پارامترهای Rb, Rf, Rk نیز با فرمول های مشخص شده انجام دهید :
Rb=r*cos(a)
Rf=r-1.25*m*1mm
Rk=r+m*1mm
تا در نمودار درختی شاخه Reiations به صورت شکل زیر در آید .

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Fog را انتخاب کنید .

پنجره ای بنام Law Editor باز شده که در آن شما بایستی نام X را برای Law name انتخاب کنید .

سپس پنجره زیر باز می شود که ابتدا بایستی دو پارامتر t وx را از نوع Real و length تعریف کرد پس از آن در سمت چپ فرمول زیر را نوشته و کلید ok را فشار دهید.
X=Rb*(sin(t*PI*1rad))-Rb*t*PI*cos(t*PI*1rad)

سپس همین مراحل را برای y پی می گیریم .
ابتدا دو پارامتر t وx را از نوع Real و length تعریف کرد پس از آن در سمت چپ فرمول زیر را نوشته و کلید ok را فشار دهید.
Y=(Rb*cos(t*PI*1rad))+((Rb*t*PI)*sin(t*PI*1rad))
حال در نمودار درختی در زیر قسمت Reiations باید fogx و fogy را مشاهده کنید .

در این مرحله با استفاده از معادلات نقاطی را رسم می کنیم تا بتوانیم به کمک از این نقاط منحنی ترسیم کنیم .وارد محیط Generative Shape Design شده و با استفاده از ابزار Point ازجعبه ابزار wireframe تا پنجره Point Definition فعال شود حال با انتخاب گزینه On Plane صفحه XY انتخاب کنید و بر روی قسمت H راست کلیل کرده و گزینه Edit Formula را انتخاب کنید .

همانطور که در پنجره زیر ملاحظه می کنید از Membe of All بر روی Relations/x دابل کلیک کنید.

و سپس همانند شکل زیر از بخش Dictionary گزینه Law را انتخاب کرده و بر روی بخش Evaluate(Real) دابل کلیک کنید و مقدار 0 را به ازای عدد Real قرار دهید تا عبارت مقابل حاصل شود و ok کنید .

مراحل فوق را برای v در پنجره Point Definition نیز انجام می دهیم با این تفاوت که در پنجره Formula بر رویRelations /y دابل کلیک کنید و بار دیگر از بخشDictionary گزینه Law را انتخاب کرده و بر روی بخش Evaluate(Real) دابل کلیک کنید و مقدار 0 را به ازای عدد Real قرار دهید تا عبارت مقابل حاصل شود و ok را فشار دهید .
پس از ترسیم اولین نقطه 5 نقطه دیگر به همین ترتیب ترسیم می کنیم با این تفاوت که بجای 0 در پرانتز Evaluate یک بار 0.1 و 0.2 و 0.3 و 0.4 و 0.5 قرار می دهیم .
حال این 6 نقطه را به کمک ابزار Spline به همدیگر متصل می کنیم تا منحنی مورد نظر ترسیم شود .

برای ترسیم دایره در محیط Generative Shape Design پس از انتخاب Circle ازجعبه ابزار wireframe در پنجره Circle Definition با راست کلیک کردن و انتخاب Creat Point و تعریف نقطه ای در مرکز محور مختصاتی و ok در قسمت Support با راست کلیک کردن و انتخاب صفحه XY و سپس در قسمت Radius با راست کلیک کردن و انتخاب Edit Formula در پنجره Formula Editor مقدار Rb را بجای مقدار شعاع از پارامتر ها انتخاب کرده و ok را فشار دهید

ابزار Extrapolate از جعبه ابزار Operation را انتخاب می کنیم .

پس از باز شدن پنجره Extrapolate Definition در قسمت Boundary نقطه ی یک و در قسمت Extrapolate منحنی یک Spline.1 را وارد می کنید . Type را Length انتخاب کرده بر روی مقدار راست کلیک کرده و گزینه Edit Formula را انتخاب می کنید و مقدار آن را برابر (Rb-Rf)*1.5 وارد می کنید و ok را فشار دهید . تا امتداد خط ترسیم شود .

برای ترسیم دایره ایدیگر همانند دایره قبل مراحل را به ترتیب ادامه می دهیم و فقط در قسمت مقدار شعاع در Edit Formula مقدار Rf را از پارامترها انتخاب می کنیم .
از محیط Sketcer خارج شده وارد محیط Generative Shape Design می شویم در این محیط از ابزار corner از جعبه ابزار wireframe انتخاب کرده تا پنجره زیر باز شود .در پنجره Corne Definition المان اولی را دایره دوم و المان دوم Extrapolate انتخاب می کنیم و شعاع برابر 1 قرار می دهیم .

حال با استفاده از ابزار قسمت های اضافی ترسیم را حذف می کنیم . همانند شکل زیر :

صفحه ای به موازات صفحه yz و در راستای چرخش محور z با زاویه تابع از فرمول (360/z)/4*-1deg تعریف کنید .

با استفاده از دستور منحنی تریم شده بالا را Symmetry کنید .

پس از انجام مراحل فوق بار دیگر وارد محیط Sketcher شده دایره ای با شعاع ''Rk'' همانند دوایر قبلی ترسیم کنید.

حال از محیط Sketcher خارج شده و به کمک ابزار دایره جدید و خطوط ترسیمی را با همدیگر ویرایش کنید تا شکل یک دندانه از چرخدنده حاصل شود.

در این مرحله با Hide کردن دایره بیرونی و نقاط اضافی شکل ترسیمتان را ساده کنید .

با کمک ابزار از جعبه ابزار Replication دندانه ی طراحی شده را به تعداد 17 حول محور z تکرار کنید. بدین ترتیب که دندانه را به عنوان Object و محور z را به عنوان Reference element و نوع پارامتر را Complete Crown و Instance را 17 تعیین کنید .

حال همانند شکل مقابل برای از بین بردن خطوط زاید از ابزار استفاده می کنیم .

در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 30 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

سطح نشان داده در شکل زیر را انتخاب کنید . بر روی دکمه کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور شکل زیر را رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 30را در قسمت Depth وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

6-2-1-2-ترسیم چرخدنده input Gear
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یShape قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Generative Shape Designکلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان input Gear وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Formula را انتخاب کنید .

با باز شدن پنجره زیر ابتدا نوع پارامتر (Real) را از منوی آبشاری انتخاب کرده و با کلید New Parameter of Type در قسمت Edit name or Type نام پارامتر را وارد کنید ''z'' و مقدار 18 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''m'' نوع پارامتر را Real انتخاب کنید و مقدار 4 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''a'' نوع پارامتر را Angle انتخاب کنید و مقدار 20deg را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .

حال نمودار درختی پس از وارد کردن پارامترهای a,m,z به صورت مقابل در می آید .

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Fog را انتخاب کنید .

پنجره ای بنام Law Editor باز شده که در آن شما بایستی نام X را برای Law name انتخاب کنید .

همانطور که در پنجره زیر ملاحظه می کنید از Membe of All بر روی Relations/x دابل کلیک کنید.

ابزار Extrapolate از جعبه ابزار Operation را انتخاب می کنیم .

حال با استفاده از ابزار قسمت های اضافی ترسیم را حذف می کنیم . همانند شکل زیر :

صفحه ای به موازات صفحه yz و در راستای چرخش محور z با زاویه تابع از فرمول (360/z)/4*-1deg تعریف کنید .

با استفاده از دستور منحنی تریم شده بالا را Symmetry کنید .

پس از انجام مراحل فوق بار دیگر وارد محیط Sketcher شده دایره ای با شعاع ''Rk'' همانند دوایر قبلی ترسیم کنید.

در این مرحله با Hide کردن دایره بیرونی و نقاط اضافی شکل ترسیمتان را ساده کنید .

با کمک ابزار از جعبه ابزار Replication دندانه ی طراحی شده را به تعداد 18 حول محور z تکرار کنید. بدین ترتیب که دندانه را به عنوان Object و محور z را به عنوان Reference element و نوع پارامتر را Complete Crown و Instance را 18 تعیین کنید .

حال همانند شکل مقابل برای از بین بردن خطوط زاید از ابزار استفاده می کنیم .

6-2-1-3-ترسیم چرخدنده output Gear
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یShape قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Generative Shape Designکلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان out put gearوارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Formula را انتخاب کنید .

با باز شدن پنجره زیر ابتدا نوع پارامتر (Real) را از منوی آبشاری انتخاب کرده و با کلید New Parameter of Type در قسمت Edit name or Type نام پارامتر را وارد کنید ''z'' و مقدار 38 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''m'' نوع پارامتر را Real انتخاب کنید و مقدار 4 را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .
برای پارامتر ''a'' نوع پارامتر را Angle انتخاب کنید و مقدار 20deg را به آن بدهید و کلید ok را فشار دهید .

حال نمودار درختی پس از وارد کردن پارامترهای a,m,z به صورت مقابل در می آید .

از جعبه ابزار Knowledge ابزار Fog را انتخاب کنید .

پنجره ای بنام Law Editor باز شده که در آن شما بایستی نام X را برای Law name انتخاب کنید .

همانطور که در پنجره زیر ملاحظه می کنید از Membe of All بر روی Relations/x دابل کلیک کنید.

ابزار Extrapolate از جعبه ابزار Operation را انتخاب می کنیم .

حال با استفاده از ابزار قسمت های اضافی ترسیم را حذف می کنیم . همانند شکل زیر :

صفحه ای به موازات صفحه yz و در راستای چرخش محور z با زاویه تابع از فرمول (360/z)/4*-1deg تعریف کنید .

با استفاده از دستور منحنی تریم شده بالا را Symmetry کنید .

پس از انجام مراحل فوق بار دیگر وارد محیط Sketcher شده دایره ای با شعاع ''Rk'' همانند دوایر قبلی ترسیم کنید.

در این مرحله با Hide کردن دایره بیرونی و نقاط اضافی شکل ترسیمتان را ساده کنید .

با کمک ابزار از جعبه ابزار Replication دندانه ی طراحی شده را به تعداد 38 حول محور z تکرار کنید. بدین ترتیب که دندانه را به عنوان Object و محور z را به عنوان Reference element و نوع پارامتر را Complete Crown و Instance را 38 تعیین کنید .

حال همانند شکل مقابل برای از بین بردن خطوط زاید از ابزار استفاده می کنیم .

6-3-مدل سازی بلبرینگ
6-3-1-ترسیم قطعه ی Radial ball beaing
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان Radial ball beaing وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور شکل زیر را رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Shaf Definition باز شود . در قسمت Profile/Surface ترسیمه و در قسمت Axisمحور رسم شده را انتخاب کنید . و با کلیک بر دکمه ok پنجره Shaf Definition را ببندید .

صفحه ی zx را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور شکل زیر را ترسیم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با استفاده از دستور نمایه انتخاب شده را به صورت دورانی تکرار کنید .بر روی دستور کلیک کنید تا پنجرهDefinition Circle Pattern باز شود در قسمت Object to Pattern نمایهShaft 2 را انتخاب کنید .در قسمت Reference element محور دوران را معرفی کنید .
نوع Parameters را Complete Crown انتخاب کنید تا نمایه های مورد نظر با زاویه ای برابر حول محور دوران پخش شود . و در قسمت Instance(s) تعداد تکرار نمایه را 17 وارد کنید .

بر روی دستور کلیک کنید لبه ها را با توجه به شکل زیر انتخاب کنید و مقدار Radius را برابر 1 وارد کنید. تا لبه ها باشعاع 1 میلی گرد شود .

6-4-مدل سازی شفت های ورودی و خروجی
شفت های گیربکس کاهنده استوانه های ساده ای هستند که روی آنها جای خار تعبیه شده است.
6-4-1-ترسیم قطعه ی Shaft idle
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان Shaft idle وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور دایره به قطر 30 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 192 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

صفحه ی yz را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا صفحه ی جدیدی تعریف کنید. مقدار offset را برابر 15 وارد کنید .

صفحه جدید رسم شده را انتخاب کنید .

6-4-2-ترسیم قطعه ی Shaft input
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان Shaft out وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی zx را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا صفحه ی جدیدی تعریف کنید. مقدار offset را برابر 20 وارد کنید .

صفحه جدید رسم شده را انتخاب کنید .

با کلیک بردستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 11 را در قسمت Depth وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

سطح دایره را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور دایره به قطر 6.300 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

6-4-3-ترسیم قطعه ی Shaft out
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان Shaft out وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دکمه کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور دایره به قطر 30 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دکمه از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 400 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

صفحه ی zx را انتخاب کنید .

بر روی دستور کلیک کنید تا صفحه ی جدیدی تعریف کنید. مقدار offset را برابر 20 وارد کنید .

صفحه جدید رسم شده را انتخاب کنید .

با کلیک بر دکمه از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pocket Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 11 را در قسمت Depth وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pocket Definition را ببندید .

6-5-ترسیم قطعه ی Driver
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان driver وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور دو دایره با مرکز یکسان و به قطرهای 60 میلیمتر و 29 میلیمتر رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 14 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

6-6- مدل سازی خارها
6-6-1ترسیم قطعه ی key
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان key وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دصتور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور مستطیلی به اندازه 8 *10 رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دستور از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 40 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

6-6-2-ترسیم قطعه یkey 2
در نوار منوی پنجره Catia V5 روی منوی start یک بار کلیک کرده نشانگر ماوس را روی گزینه یMechanical Design قرار دهید تا منوی دیگری باز شود در منوی جدید روی گزینه Part Design کلیک کنید .

پنجره ای با نام New Part باز می شود نام قطعه با عنوان key وارد کنید و دکمه ok را بزنید وارد محیط طراحی قطعه می شوید.

صفحه ی xy را انتخاب کنید .
بر روی دستور کلیک کنید تا وارد صفحه ی ترسیم شوید . با استفاده از دستور مستطیلی به اندازه 8 *10 رسم کنید . سپس با دستور ترسیمه را اندازه گذاری کنید تا قید گذاری شود .

با کلیک بر دکمه از محیط کاری ترسیم خارج و وارد محیط طراحی قطعه می شوید . بر روی دستور کلیک کنید تا پنجره Pad Definition باز شود . در قسمت First limit مقدار عدد 30 را در قسمت length وارد کنید و با کلیک بر دکمه ok پنجره Pad Definition را ببندید .

6-7-مونتاژ اجزاء گیربکس کاهنده

فصل هفتم :
تحلیل استاتیکی چرخ دنده های گیربکس کاهنده با نرم افزار CATIA

7-1-تحلیل استاتیکی چرخدنده Idle gear
قبل از ورود به محیط آنالیز اولین کار را که باید انجام داد تعیین نوع ماده تشکیل دهنده ی چرخدنده می باشد . برای این کار با استفاده از ابزار بر روی چرخدنده کلیک کرده و ا سربرگ Metal ماده ی Steel را انتخاب کنید و کلید ok را فشار دهید .

از منوی Start بخش Analysis & simulation را انتخاب کرده و بر روی Generative Structural Analysis کلیک کنید تا وارد محیط آنالیز شوید .

در این محیط با انتخاب گزینه Staic Analysis کلید ok را فشاردهید .

حال با انتخاب ابزار از جعبه ابزار Restraints در داخل حفره مرکزی چرخدنده تکیه گاه قرار دهید . بدین نحو که پس از انتخاب ابزار 4 سطح از داخل حفره را کلیک کرده و کلید ok را فشار دهید .

پس از انتخاب ابزار از جعبه ابزار Loads بر روی 17 لبه از لبه های چرخدنده در راستای پاد ساعتگرد کلیک کنید و سپس در قسمت Presure مقدار 5 نیوتن بر متر مربع را وارد کنید و ok را فشار دهید.

برای آنالی باید ابتدا پس از بارگذاری و تعیین تکیه گاه با استفاده از ابزار از جعبه ابزار Compute در واقع به محاسبه پرداخت بدین ترتیب که پس از انتخاب ابزار و کلیدok دو پنجرهComputation Status وComputation Resource Estimation باز می شود و با فشار دادن کلید Yes مراحل محاسبه را ادامه می دهیم.

با استفاده از ابزارهای Deformation و Von Mises Steress و Displacement از جعبه ابزار Image تغییرات را می توانید مشاهده کنید .

برای گرفتن برگه ی گزارش بر روی ابزار کلیک کنید در پنجره Report Generation گزینه ok را فشار دهید.

7-2-برگه ی Report Sheet
idle gear
MESH:

Entity
Size
Nodes
5910
Elements
24547
ELEMENT TYPE:

Connectivity
Statistics
TE4
24547 ( 100.00% )
ELEMENT QUALITY:

Criterion
Good
Poor
Bad
Worst
Average
Stretch
24547 ( 100.00% )
0 ( 0.00% )
0 ( 0.00% )
0.330
0.619
Aspect Ratio
22249 ( 90.64% )
2298 ( 9.36% )
0 ( 0.00% )
4.880
1.940
Materials.1

Material
Steel
Young's modulus
2e+011N_m2
Poisson's ratio
0.266
Density
7860kg_m3
Coefficient of thermal expansion
1.17e-005_Kdeg
Yield strength
2.5e+008N_m2
Static Case
Boundary Conditions

Figure 1
STRUCTURE Computation
Number of nodes
:
5910

Number of elements
:
24547

Number of D.O.F.
:
17730

Number of Contact relations
:
0

Number of Kinematic relations
:
0

Linear tetrahedron
:
24547

RESTRAINT Computation
Name: Restraints.1
Number of S.P.C : 1089
LOAD Computation

Name: Loads.1
Applied load resultant :
Fx
=
1
.
684e-017
N
Fy
=
1
.
183e-017
N
Fz
=
-1
.
698e-007
N
Mx
=
1
.
195e-008
Nxm
My
=
1
.
272e-008
Nxm
Mz
=
-3
.
035e-004
Nxm
STIFFNESS Computation
Number of lines
:
17730

Number of coefficients
:
339975

Number of blocks
:
1

Maximum number of coefficients per bloc
:
339975

Total matrix size
:
3
.
96
Mb

SINGULARITY Computation
Restraint: Restraints.1
Number of local singularities
:
0

Number of singularities in translation
:
0

Number of singularities in rotation
:
0

Generated constraint type
:
MPC

CONSTRAINT Computation
Restraint: Restraints.1
Number of constraints
:
1089

Number of coefficients
:
0

Number of factorized constraints
:
1089

Number of coefficients
:
0

Number of deferred constraints
:
0

FACTORIZED Computation
Method
:
SPARSE

Number of factorized degrees
:
16641

Number of supernodes
:
1525

Number of overhead indices
:
98244

Number of coefficients
:
2346066

Maximum front width
:
471

Maximum front size
:
111156

Size of the factorized matrix (Mb)
:
17
.
8991

Number of blocks
:
3

Number of Mflops for factorization
:
5
.
844e+002

Number of Mflops for solve
:
9
.
467e+000

Minimum relative pivot
:
9
.
627e-002

Minimum and maximum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.1323e+008
Tz
4709
-8.5990e+000
1.7190e+001
-1.6802e+001
2.9357e+009
Tz
916
1.8944e+001
-1.0686e+001
-1.3217e+001

Minimum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.2168e+008
Tz
4417
1.6735e+001
1.4702e+001
-2.8660e+001
1.2960e+008
Ty
2361
2.3712e+001
-1.1089e+001
-2.3709e+001
1.3023e+008
Tx
4709
-8.5990e+000
1.7190e+001
-1.6802e+001
1.3125e+008
Tz
2361
2.3712e+001
-1.1089e+001
-2.3709e+001
1.3503e+008
Tz
1459
-1.7917e+001
-1.3758e+001
-1.8776e+001
1.4222e+008
Ty
4710
-6.9991e+000
2.0154e+001
-1.6783e+001
1.4321e+008
Ty
4552
-1.9920e+001
-5.5686e+000
-1.5727e+001
1.4670e+008
Tx
1459
-1.7917e+001
-1.3758e+001
-1.8776e+001
1.4858e+008
Tz
5520
-1.9364e+001
1.0571e+001
-6.2587e+000

Translational pivot distribution
Value
Percentage
10.E8 –> 10.E9
6.1991e+001
10.E9 –> 10.E10
3.8009e+001
DIRECT METHOD Computation
Name: Static Case Solution.1
Restraint: Restraints.1

Load: Loads.1
Strain Energy : 6.573e-015 J
Equilibrium
Components
Applied
Forces
Reactions
Residual
Relative
Magnitude Error
Fx (N)
1.6839e-017
-1.3817e-017
3.0222e-018
2.0585e-014
Fy (N)
1.1831e-017
-5.5769e-018
6.2536e-018
4.2594e-014
Fz (N)
-1.6983e-007
1.6983e-007
4.9064e-019
3.3418e-015
Mx (Nxm)
1.1950e-008
-1.1950e-008
1.0213e-019
2.3188e-014
My (Nxm)
1.2722e-008
-1.2722e-008
6.1546e-020
1.3973e-014
Mz (Nxm)
-3.0353e-004
3.0353e-004
-5.9631e-019
1.3538e-013
Static Case Solution.1 – Deformed mesh.2

Figure 2
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Static Case Solution.1 – Von Mises stress (nodal values).2

Figure 3
3D elements: : Components: : All
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Global Sensors

Sensor Name
Sensor Value
Energy
0J

7-3-تحلیل استاتیکی چرخدنده Input gear
قبل از ورود به محیط آنالیز اولین کار را که باید انجام داد تعیین نوع ماده تشکیل دهنده ی چرخدنده می باشد . برای این کار با استفاده از ابزار بر روی چرخدنده کلیک کرده و ا سربرگ Metal ماده ی Steel را انتخاب کنید و کلید ok را فشار دهید

از منوی Start بخش Analysis & simulation را انتخاب کرده و بر روی Generative Structural Analysis کلیک کنید تا وارد محیط آنالیز شوید .

در این محیط با انتخاب گزینه Staic Analysis کلید ok را فشاردهید .

پس از انتخاب ابزار از جعبه ابزار Loads بر روی 18 لبه از لبه های چرخدنده در راستای پاد ساعتگرد کلیک کنید و سپس در قسمت Presure مقدار 5 نیوتن بر متر مربع را وارد کنید و ok را فشار دهید.

با استفاده از ابزارهای Deformation و Von Mises Steress و Displacement از جعبه ابزار Image تغییرات را می توانید مشاهده کنید .

برای گرفتن برگه ی گزارش بر روی ابزار کلیک کنید در پنجره Report Generation گزینه ok را فشار دهید.

7-4-برگه ی Report sheet
Input gear
MESH:

Entity
Size
Nodes
4963
Elements
20094
ELEMENT TYPE:

Connectivity
Statistics
TE4
20094 ( 100.00% )
ELEMENT QUALITY:

Criterion
Good
Poor
Bad
Worst
Average
Stretch
20084 ( 99.95% )
10 ( 0.05% )
0 ( 0.00% )
0.259
0.607
Aspect Ratio
17369 ( 86.44% )
2720 ( 13.54% )
5 ( 0.02% )
5.709
1.998
Materials.1

Material
Steel
Young's modulus
2e+011N_m2
Poisson's ratio
0.266
Density
7860kg_m3
Coefficient of thermal expansion
1.17e-005_Kdeg
Yield strength
2.5e+008N_m2
Static Case
Boundary Conditions

Figure 1
STRUCTURE Computation
Number of nodes
:
4963

Number of elements
:
20094

Number of D.O.F.
:
14889

Number of Contact relations
:
0

Number of Kinematic relations
:
0

Linear tetrahedron
:
20094

RESTRAINT Computation
Name: Restraints.1
Number of S.P.C : 471
LOAD Computation

Name: Loads.1
Applied load resultant :
Fx
=
-2
.
384e-018
N
Fy
=
-1
.
941e-017
N
Fz
=
-2
.
865e-007
N
Mx
=
-2
.
942e-008
Nxm
My
=
-5
.
696e-008
Nxm
Mz
=
-6
.
151e-004
Nxm
STIFFNESS Computation
Number of lines
:
14889

Number of coefficients
:
282003

Number of blocks
:
1

Maximum number of coefficients per bloc
:
282003

Total matrix size
:
3
.
28
Mb

SINGULARITY Computation
Restraint: Restraints.1
Number of local singularities
:
0

Number of singularities in translation
:
0

Number of singularities in rotation
:
0

Generated constraint type
:
MPC

CONSTRAINT Computation
Restraint: Restraints.1
Number of constraints
:
471

Number of coefficients
:
0

Number of factorized constraints
:
471

Number of coefficients
:
0

Number of deferred constraints
:
0

FACTORIZED Computation
Method
:
SPARSE

Number of factorized degrees
:
14418

Number of supernodes
:
1340

Number of overhead indices
:
87459

Number of coefficients
:
2125044

Maximum front width
:
531

Maximum front size
:
141246

Size of the factorized matrix (Mb)
:
16
.
2128

Number of blocks
:
3

Number of Mflops for factorization
:
5
.
840e+002

Number of Mflops for solve
:
8
.
572e+000

Minimum relative pivot
:
1
.
387e-001

Minimum and maximum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.4831e+008
Ty
2407
-3.1529e+001
1.9240e+001
-2.1107e+001
5.5357e+009
Tx
3862
-3.0006e+001
-4.6310e+000
-1.0168e+001

Minimum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.6809e+008
Tz
2711
-3.2784e+001
-1.5174e+001
-7.0264e-015
1.7137e+008
Tx
4453
-3.0006e+001
-1.2503e+001
-2.0001e+001
1.7379e+008
Tz
1186
-1.7205e+001
-2.5787e+001
-2.2502e+001
1.8205e+008
Tz
3093
-7.0667e+000
3.0761e+001
-2.8194e+001
1.8314e+008
Tz
2015
3.5667e+001
-6.9459e+000
-1.0026e+001
1.8561e+008
Ty
2619
2.2505e+001
1.5003e+001
-3.0000e+001
1.8740e+008
Tx
1308
-3.6569e+001
-1.6207e+001
-1.5365e+001
1.9325e+008
Ty
787
2.7794e+001
-1.3730e+001
-2.4974e+000
1.9341e+008
Ty
1717
-5.8743e+000
3.3315e+001
-7.4985e+000

Translational pivot distribution
Value
Percentage
10.E8 –> 10.E9
4.3161e+001
10.E9 –> 10.E10
5.6839e+001
DIRECT METHOD Computation
Name: Static Case Solution.1
Restraint: Restraints.1

Load: Loads.1
Strain Energy : 2.457e-014 J
Equilibrium
Components
Applied
Forces
Reactions
Residual
Relative
Magnitude Error
Fx (N)
-2.3836e-018
-1.1411e-017
-1.3795e-017
1.9877e-014
Fy (N)
-1.9407e-017
8.0292e-017
6.0885e-017
8.7731e-014
Fz (N)
-2.8647e-007
2.8647e-007
-9.3256e-018
1.3438e-014
Mx (Nxm)
-2.9421e-008
2.9421e-008
7.8805e-019
2.8454e-014
My (Nxm)
-5.6962e-008
5.6962e-008
6.9297e-019
2.5021e-014
Mz (Nxm)
-6.1506e-004
6.1506e-004
-9.7578e-019
3.5233e-014
Static Case Solution.1 – Deformed mesh.2

Figure 2
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Static Case Solution.1 – Von Mises stress (nodal values).2

Figure 3
3D elements: : Components: : All
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Global Sensors

Sensor Name
Sensor Value
Energy
0J

7-5-تحلیل استاتیکی چرخدنده output gear
قبل از ورود به محیط آنالیز اولین کار را که باید انجام داد تعیین نوع ماده تشکیل دهنده ی چرخدنده می باشد . برای این کار با استفاده از ابزار بر روی چرخدنده کلیک کرده و ا سربرگ Metal ماده ی Steel را انتخاب کنید و کلید ok را فشار دهید

از منوی Start بخش Analysis & simulation را انتخاب کرده و بر روی Generative Structural Analysis کلیک کنید تا وارد محیط آنالیز شوید .

در این محیط با انتخاب گزینه Staic Analysis کلید ok را فشاردهید .

پس از انتخاب ابزار از جعبه ابزار Loads بر روی 38 لبه از لبه های چرخدنده در راستای پاد ساعتگرد کلیک کنید و سپس در قسمت Presure مقدار 7 نیوتن بر متر مربع را وارد کنید و ok را فشار دهید.

با استفاده از ابزارهای Deformation و Von Mises Steress و Displacement از جعبه ابزار Image تغییرات را می توانید مشاهده کنید .

برای گرفتن برگه ی گزارش بر روی ابزار کلیک کنید در پنجره Report Generation گزینه ok را فشار دهید.

7-6-برگه ی Report Sheet
Analysis1
MESH:

Entity
Size
Nodes
9830
Elements
41450
ELEMENT TYPE:

Connectivity
Statistics
TE4
41450 ( 100.00% )
ELEMENT QUALITY:

Criterion
Good
Poor
Bad
Worst
Average
Stretch
41450 ( 100.00% )
0 ( 0.00% )
0 ( 0.00% )
0.307
0.629
Aspect Ratio
38728 ( 93.43% )
2722 ( 6.57% )
0 ( 0.00% )
4.071
1.905
Materials.1

Material
Steel
Young's modulus
2e+011N_m2
Poisson's ratio
0.266
Density
7860kg_m3
Coefficient of thermal expansion
1.17e-005_Kdeg
Yield strength
2.5e+008N_m2
Static Case
Boundary Conditions

Figure 1
STRUCTURE Computation
Number of nodes
:
9830

Number of elements
:
41450

Number of D.O.F.
:
29490

Number of Contact relations
:
0

Number of Kinematic relations
:
0

Linear tetrahedron
:
41450

RESTRAINT Computation
Name: Restraints.1
Number of S.P.C : 180
LOAD Computation

Name: Loads.1
Applied load resultant :
Fx
=
3
.
071e-005
N
Fy
=
-1
.
083e-004
N
Fz
=
-4
.
018e-005
N
Mx
=
-3
.
169e-006
Nxm
My
=
-2
.
814e-006
Nxm
Mz
=
-4
.
941e-003
Nxm
STIFFNESS Computation
Number of lines
:
29490

Number of coefficients
:
568542

Number of blocks
:
2

Maximum number of coefficients per bloc
:
499992

Total matrix size
:
6
.
62
Mb

SINGULARITY Computation
Restraint: Restraints.1
Number of local singularities
:
0

Number of singularities in translation
:
0

Number of singularities in rotation
:
0

Generated constraint type
:
MPC

CONSTRAINT Computation
Restraint: Restraints.1
Number of constraints
:
180

Number of coefficients
:
0

Number of factorized constraints
:
180

Number of coefficients
:
0

Number of deferred constraints
:
0

FACTORIZED Computation
Method
:
SPARSE

Number of factorized degrees
:
29310

Number of supernodes
:
2091

Number of overhead indices
:
165363

Number of coefficients
:
5162469

Maximum front width
:
678

Maximum front size
:
230181

Size of the factorized matrix (Mb)
:
39
.
3865

Number of blocks
:
6

Number of Mflops for factorization
:
1
.
680e+003

Number of Mflops for solve
:
2
.
080e+001

Minimum relative pivot
:
9
.
686e-002

Minimum and maximum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.0568e+008
Tx
2861
7.5045e+001
1.3747e+001
-7.4955e+000
1.0381e+010
Tz
2208
-5.2817e+001
4.8703e+001
-7.7908e+000

Minimum pivot
Value
Dof
Node
x (mm)
y (mm)
z (mm)
1.0749e+008
Tx
6142
6.7033e+001
1.0740e+001
-1.0313e+001
1.1446e+008
Ty
6712
3.1628e+001
-4.1535e+001
-2.2946e+001
1.1716e+008
Tz
2349
-2.8915e+001
6.5769e+001
-2.7877e+000
1.1760e+008
Ty
4107
-5.7739e+001
3.7393e+001
-3.0000e+001
1.1966e+008
Tz
2861
7.5045e+001
1.3747e+001
-7.4955e+000
1.2016e+008
Tz
6876
2.2921e+001
-6.5231e+001
-1.2488e+001
1.2038e+008
Tz
2709
5.0030e+001
5.5307e+001
-2.0003e+001
1.2096e+008
Tx
9663
-4.2526e+001
5.5033e+001
-1.7502e+001
1.2265e+008
Tz
6142
6.7033e+001
1.0740e+001
-1.0313e+001

Translational pivot distribution
Value
Percentage
10.E8 –> 10.E9
3.8987e+001
10.E9 –> 10.E10
6.1003e+001
10.E10 –> 10.E11
1.0235e-002
DIRECT METHOD Computation
Name: Static Case Solution.1
Restraint: Restraints.1

Load: Loads.1
Strain Energy : 1.498e-012 J
Equilibrium
Components
Applied
Forces
Reactions
Residual
Relative
Magnitude Error
Fx (N)
3.0706e-005
-3.0706e-005
-4.7281e-016
3.3873e-014
Fy (N)
-1.0828e-004
1.0828e-004
-8.9888e-016
6.4398e-014
Fz (N)
-4.0179e-005
4.0179e-005
1.0272e-016
7.3591e-015
Mx (Nxm)
-3.1689e-006
3.1689e-006
-4.9141e-017
4.4036e-014
My (Nxm)
-2.8136e-006
2.8136e-006
1.2224e-017
1.0954e-014
Mz (Nxm)
-4.9411e-003
4.9411e-003
2.2551e-017
2.0209e-014
Static Case Solution.1 – Deformed mesh.2

Figure 2
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Static Case Solution.1 – Von Mises stress (nodal values).2

Figure 3
3D elements: : Components: : All
On deformed mesh —- On boundary —- Over all the model
Global Sensors

Sensor Name
Sensor Value
Energy
0J

پیوست :

منابع :

Abstract
Electric motor lathe has a specified output. For transmission of electric motors to move the main gear transmission with three substitutes Spur gears are used to allow different speeds, leading several different operations, and Bolt cutters … Made possible with CNC machine.
In this project we have tried this case as a speed reducer gearbox to do the calculation and design, strength of materials, and then the point of static equilibrium of charges..
This reduces the transmission rate by three steel gears to transfer power from 15 KW to simple type milling machine is done. The transmission of an electromagnetic actuator motor power supply is rpm400. Optimal speed rpm 190 output is about.

Ministry of Science, Research and Technology

Roozbeh Institute for Higher Education

Project Title
Design and Analysis of Gear Reducer lathe

To receive a Bachelor's degree thesis Degree in
Mechanic – Manufacturing

Supervisor:
Mr.

Student:

2013

تعداد صفحات : 212 | فرمت فایل : WORD

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود