طراحی گیربکس های سه سرعته و نوشتن برنامه ای جامع جهت انجام مراحل متنوع طراحی

مقدمه
در شروع بهتر است توضیح دهیم که گیربکس چیست و چرا ما به گیربکس نیاز داریم:
تعریف گیربکس:گیربکس ماشینی است که برای انتقال توان مکانیکی از یک منبع تولید توان به یک مصرف کننده وهچنین برآورده ساختن گشتاور و سرعت دورانی  مورد نیاز مصرف کننده به کار می رود.
گیربکس در واقع یک واسطه بین منبع توان و مصرف کننده توان می باشد که بین منبع توان و مصرف کننده توان یک انعطاف پذیری بر قرار میکند.
به دلیل عدم هماهنگ بودن گشتاور و سرعت دورانی منبع تولید توان با مصرف کننده نیاز به ماشینی که بتواند این هماهنگی را به صورت یک واسطه برقرار کند امری ضروری به نظر می رسد دستگاهی که این خواسته ها را میتواند تامین کند گیربکس نام دارد.
منبع تولید توان مهم نیست که با چه نوع سوخت یا منابع انرژی توان را تولید میکند بلکه این مهم است که در شفت ورودی به  گیربکس توان تولید شده را به صورت گشتاور به گیربکس منتقل کند دستگاههایی که میتوانند توان مورد نیاز گیربکس را تامین کنند شامل:
موتورهای الکتریکی ، موتورهای دیزل ، موتور های بنزینی ، موتورهای گاز سوز، توربین های بخار ، توربین های گاز،توربین های آبی، توربین های بادی ، موتورهای جت ، و منابع تولید توانی که انرژی خود را از خورشید تامین میکنند می باشند.
مصرف کننده میتواند هر نوع ماشینی باشد فقط کافی است که مصرف کننده بتواند توان خروجی از گیربکس را بصورت گشتاور دریافت کند.  به عنوان مثال میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
خودروها، پمپها، هلیکوپترها، هواپیماها، کشتی ها ، ماشین های تراش و…
در دستگاههایی که برای آنها تنوع سرعت اهمیت ندارد بلکه افزایش سرعت وکاهش گشتاور  یا کاهش سرعت و افزایش گشتاور اهمیت دارد از گیربکسی که بتواند این کاهش یا افزایش گشتاور را در یک مرحله یا چند مرحله انجام دهد استفاده می کنیم  این نوع از گیربکس ها  گیربکس یک سرعته نام دارند مثل گیربکسی که در بعضی از انواع آسانسورها بکار میرود.
در بعضی از ماشین آلات و دستگاهها ما در عین حال که نیازبه افزایش یا کاهش سرعت دورانی داریم  نیاز به یک تنوع سرعت نیز داریم مثلا خودروها وقتی از سر بالایی میخواهند بالا روند بیشتربه گشتاور بالاتر نیاز دارند تا سرعت بیشتر تا بتوانند از سر بالایی ، بالا روند و وقتی که در اتوبان ها حرکت میکنند بیشتر نیاز به سرعت بیشتر دارند تا گشتاور بالا،لذا برای تامین این تنوع سرعت ها و گشتاورها از گیربکسی که بتواند این تنوع سرعت ها را برآورده سازد استفاده می شود به این نوع از گیربکس ها که می تواند این تنوع سرعتها وگشتاورهای مورد نیاز را برآورده سازد گیربکس چند سرعته گفته میشود پس حالا ما متوجه شدیم که چرا به گیربکس چند سرعته نیاز داریم با توجه به کاربردهای فراوانی که گیربکس دارد نیاز به برنامه ای کامپیوتری که بتواند محاسبات پیچیده مربوط به ساخت یک گیربکس را انجام بدهد و بتواند بهینه ترین گیربکس را طراحی کند امری  ضروری به نظر میرسد از آنجا که انجام این محاسبات در زمان و توانایی انسان نمیگنجد همین امر ما را بر آن داشت تا جهت نوشتن برنامه ای که بتواند این محاسبات را انجام دهد اقدام کنیم واسلوب و چارچوبی را بنا کنیم که با توجه به این چارچوبها بتوان برنامه را در آینده بسط وگسترش داد و بتوان با توجه به این چارچوبها و تجربیات برنامه را برای گیربکس هایی با تنوع سرعت بیشتر وتوان های بیشتر نوشت.  به طوری که با این اسلوبی که ساخته شده در آینده میتوان با توجه به همین الگوریتم ها برنامه را میتوان برای انواع متنوعی از چرخدنده ها مثل چرخدنده های مارپیچ و حلزونی و حتی ترکیبی از انواع متفاوتی از چرخدنده نوشت.
البته لازم به ذکر است که تنها یک مهندس مکانیک یا کسی که به طراحی اجزا ماشین تسلط لازم را داشته باشد و به یکی از زبان های برنامه نویسی مسلط باشد قادر به ادامه کار یا تا حدودی قادر به درک برنامه های نوشته شده میباشد و درک کامل برنامه با مشاهده برنامه و چند بار خواندن برنامه میسر نخواهد گشت به دلیل اینکه حجم برنامه و پیچیدگی برنامه بشدت بالاست پیشنهاد میشود شخص علاقه مند با توجه به چارچوبهای گفته شده و با کمک گرفتن از برنامه ها سعی در نوشتن یکی از این برنامه ها که گیربکس سه سرعته ساده ترین آنهاست برآید تا با روند کار و خطاها و مشکلاتی که در نوشتن برنامه پیش می آید آشنا شود و مواردی که در درس و دانشگاه و کتابها به آن ذکر نشده با گرفتن این خطاها ومشکلات و با بررسی آنها سعی دریافتن علت بروز خطاها و حل این خطاها سعی در افزودن تجربه خود و بالا بردن کیفیت و کمیت برنامه برآید.
برنامه نوشته شده با گرفتن اطلاعات ورودی زیر و با استفاده از روابط طراحی که به تفصیل توضیح داده خواهد شد مشخصات گیربکس را به صورت خروجی ها ی زیر ارائه میدهد.
چارچوبهای پروژه:
_ ورودی ها که عبارتند از:
توان  و تعداد سرعت ها ومحدوده سرعت ها،
_ خروجی ها که عبارتند از:
ابعاد و تعداد چرخدنده ها ( چرخدنده ها از نوع ساده Spur )
طراحی شفت ها
محاسبات و انتخاب یاتاقان های غلتشی (یاتاقان ها از نوع Deep groove ball bearings )
طراحی پوسته گیربکس ( شامل آببندی و پله های مربوط به کاسه نمد)
ارائه نقشه ساخت قطعات ومحورهاوپوسته گیربکس با ذکر تلرانس ها
بهینه سازی گیربکس از نظر سایز و اندازه

فهرست مطالب :

فصل 1 3
مقدمه
فصل 2   10
مراحل طراحی گیربکس
فصل 3   31
شمای گیربکس های در نظر گرفته شده
فصل 4 46
طراحی سینماتیکی و تحلیل نیروها و گشتاورها
فصل 5 72
طراحی اجزای گیربکس
فصل 6 88
نحوۀ اجرای برنامه و فایلهای جانبی
فصل 7 96
ذکر چند مثال
فصل 8  114
نقشه های کلی از گیربکس های طراحی شده
فصل9   513
متن برنامه
فصل 10 169
مراجع