Кіріспе

Механикалық тісті дөңгелек – тістері кесілген немесе тісті дөңгелектерде (тістіктер деп аталады) орналасқан, айналу күшін беру үшін басқа тісті бөлікпен байланысатын айналатын машина бөлігі. Осы процесте, олар беріліп жатқан айналу моментін және айналу жылдамдығын (кері пропорционалды түрде) өзгерте алады, сондай-ақ беріліп жатқан қуаттың айналу осін өзгертеді. Екі тісті дөңгелектің тістері бірдей пішінде болады. Тісті дөңгелектердің жұмыс принципі рычагтардың жұмыс принципіне ұқсас. Әртүрлі диаметрлі тісті дөңгелектер үш өзгеріс тудырады: (i) айналу моментінің өзгеруі, механикалық артықшылықты жасау, (ii) айналу жылдамдығының кері өзгеруі және (iii) айналу бағытының өзгеруі, яғни сағат тілі бойынша айналу сағат тіліне қарсы айналуға және керісінше өзгеруі. Шығу моментінің кіріс моментіне қатынасы шығу тісті дөңгелегінің диаметрінің кіріс тісті дөңгелегінің диаметріне қатынасына тең. Бұл тісті қатынас деп аталады. Шығу айналу жылдамдығының кіріс айналу жылдамдығына қатынасы шығу тісті дөңгелегінің диаметрінің кіріс тісті дөңгелегінің диаметріне қатынасының кері шамасына тең. Тісті дөңгелектердің диаметрлері тістерінің түбірі мен ұштары арасындағы нүктеде өлшенеді, ол тістік шеңбері деп аталады. Тісті дөңгелек бейресми түрде тістік деп те аталуы мүмкін. Бір-бірімен байланысқан екі немесе одан көп тісті дөңгелектер тізбегі тісті тізбек немесе беріліс деп аталады. Берілістегі тісті дөңгелектер қиылысқан белдік шкивтер жүйесіндегі дөңгелектерге ұқсас. Тісті дөңгелектердің артықшылығы – олардың тістері сырғанауға жол бермейді. Велосипедтер, мотоциклдер және автомобильдер сияқты бірнеше тісті қатынастары бар берілістерде "тістік" термині (мысалы, "бірінші тістік") нақты физикалық тісті дөңгелекке емес, тісті қатынасқа сілтеме жасайды. Бұл термин тісті қатынасы дискретті емес, үздіксіз болған кезде немесе құрылғыда тісті дөңгелектер болмаған кезде де, мысалы, үздіксіз өзгермелі берілісте (CVT) сияқты ұқсас құрылғыларды сипаттау үшін қолданылады. Кейде CVT "шексіз өзгермелі беріліс" деп те аталады. Сонымен қатар, тісті дөңгелек тісті тізбекпен байланысып, айналудың орнына түзу сызықта қозғалыс тудыруы мүмкін (шеңбер бойында емес). Мысалы, тісті рельс және тісті дөңгелек жүйесін қараңыз.

Этимология

"Гиар" сөзі, мүмкін, көне норвеж тіліндегі gørvi (көпше түрі gørvar) – "киім, жабдық" деген сөзден шыққан, ол gøra, gørva – "жасау, құрастыру, салу; ретке келтіру, дайындау" сөздерімен байланысты. Бұл сөз көне норвеж тілінде "кітап жазудан бастап ет дайындауға" дейін көптеген жағдайларда қолданылған. Осы контексте, "машинадағы тісті дөңгелек" мағынасы алғаш рет 1520 жылдары тіркелген; "мотордың қозғалысын жеткізетін бөліктер" деген нақты механикалық мағынасы 1814 жылдан бері, ал көлік құралына (велосипед, автомобиль және т.б.) қатысты қолданысы 1888 жылдан бастау алған. Дәнекер – дөңгелектің тісі. Бұл сөз ортаңғы ағылшын тілінен cogge, көне норвеж тілінен (норвеж тіліндегі kugg ('дәнекер'), швед тіліндегі kugg, kugge ('дәнекер, тіс')), протогерман тілінен *kuggō (голланд тіліндегі kogge ('дәнекер қайығы'), неміс тіліндегі Kock), протоиндоевропа тілінен *gugā ('дөңгелек, шар') (литва тіліндегі gugà ('дөңгелек, дөңгелек, төбе'), PIE *gēw ('иілу, қабаттасу') сөздерінен шыққан. Алғаш рет 1300 жыл шамасында "тістері немесе дөңгелектері бар дөңгелек" мағынасында қолданылған; 14 ғасырдың соңында "дөңгелектегі тіс"; ал 15 ғасырдың басында – тісті дөңгелек. Тарихи тұрғыдан алғанда, дәнекерлер металдан емес, ағаштан жасалған тістер болған, ал дәнекер дөңгелегі техникалық тұрғыдан морттай дөңгелектің айналасында орналасқан ағаш тістерден тұрған, әр тіс – ерекше "өтпелі" морттай және тіректік қосылыстың түрін құрайтын. Дөңгелек ағаштан, құйма темірден немесе басқа материалдан жасалуы мүмкін. Бұрын ағаш дәнекерлерді үлкен металл дөңгелектерді кесу мүмкін болмағанда, құйылған тіс тіпті шамамен дұрыс пішінде болмағанда немесе дөңгелектің көлемі өндірісті тиімсіз еткенде қолданған. Дәнекерлер көбінесе клен ағашынан жасалған. 1967 жылы Нью-Гэмпшир штатының Ланкастер қаласындағы Томпсон өндіріс компаниясы жылына ондаған мың клен тістерін, көбінесе қағаз және ұн тартатын фабрикалар үшін, олардың кейбіреулері 100 жылдан астам уақытқа дейін сонып кеткен, өте қарқынды бизнес жүргізді. Ағаш дәнекер металл дәнекер сияқты бірдей функцияны атқаратындықтан, бұл сөз екеуіне де қолданылды және айырмашылық көбінесе жоғалды.

Қозғалтқыш механизмдермен салыстыру

Тіс тізбектерінің берілістерге беретін нақты қатынасы, сағаттар сияқты дәл жылдамдық қатынасына тәуелді дәлдік машиналарын жасауда, басқа жетегіштерге (мысалы, үйкеліс жетегіштер мен V белдіктері) қарағанда артықшылықты қамтамасыз етеді. Егер жетегіш және басқарылатын бөліктер жақын орналасса, шестернялар басқа жетегіштерге қарағанда аз бөліктерді қажет ету артықшылығына ие. Алайда, шестерняларды өндіруге көбірек шығын жұмсалады, ал оларды майлау талаптары сағаттық жұмыс шығындарын арттыруы мүмкін.

Сыртқы және ішкі берілістер

Сыртқы дөңгелек – тістері цилиндрдің немесе конустың сыртқы бетінде қалыптасқан дөңгелек. Керісінше, ішкі дөңгелек – тістері цилиндрдің немесе конустың ішкі бетінде қалыптасқан дөңгелек. Бевел дөңгелектерде, ішкі дөңгелек – тіс бұрышы 90 градустан асатын дөңгелек. Ішкі дөңгелектер шығыс білігінің бағытын өзгерте алмайды. Тіс жүктемелерінен осьтік итерме пайда болмайды. Тік тісті дөңгелектер орташа жылдамдықтарда жақсы жұмыс істейді, бірақ жоғары жылдамдықтарда шулы болады.

Шеңберлі

Шығыршықты немесе "құрғақ бекітілген" тісті дөңгелектер, тік тісті дөңгелектерге қарағанда жақсартылған нұсқа болып табылады. Тістердің жетек жақтары айналу осіне параллель емес, белгілі бір бұрышта орналасқан. Тісті дөңгелек қисық болғандықтан, тіс пішіні спираль сегментін құрайды. Шығыршықты тісті дөңгелектерді параллель немесе қиылысқан бағытта жұптастыруға болады. Алғашқысы – біліктердің бір-біріне параллель орналасуы, бұл ең көп таралған бағыт. Екіншісінде біліктер параллель емес, және осы конфигурацияда дөңгелектер кейде "қисайған тісті дөңгелектер" деп аталады. Бұрышты тістер тік тісті дөңгелектерге қарағанда біртіндеп әрекет етеді, осылайша олар тегіс және тыныш жұмыс істейді. Параллель шығыршықты тісті дөңгелектерде әр тіс жұбы алдымен дөңгелектің бір жағындағы бір нүктеде жанасады, содан кейін жанасу қисығы тіс бетімен бірте-бірте өсіп, ең жоғары нүктеге жетеді, содан кейін тістер қарсы жақтағы бір нүктеде ажырасып бітеді. Тік тісті дөңгелектерде тістер бірден бүкіл ені бойынша сызықтық жанасуда кездеседі, бұл кернеу мен шуға себеп болады. Тік тісті дөңгелектер жоғары жылдамдықтарда ерекше қысқа ыңылдау шығарады. Осы себепті тік тісті дөңгелектер төмен жылдамдықтағы қолдануларда және шуды бақылау мәселесі туындамайтын жағдайларда қолданылады, ал шығыршықты тісті дөңгелектер жоғары жылдамдықтағы қолдануларда, үлкен қуат беруде немесе шуды азайту маңызды болғанда қолданылады. Жылдамдық 25 м/с-тан жоғары болғанда жоғары деп есептеледі. Шығыршықты тісті дөңгелектердің бір кемшілігі – дөңгелек осі бойында пайда болатын итерме күші, оны тиісті итерме подшипниктерімен өтеу керек. Алайда, бұл мәселені қанатты немесе қос шығыршықты тісті дөңгелектерді пайдалану арқылы шешуге болады, олардың осьтік итерме күші болмайды және тісті дөңгелектердің өзін-өзі реттеуін қамтамасыз етеді. Бұл салыстырмалы тік тісті дөңгелектерге қарағанда аз осьтік итерме күшіне әкеледі. Шығыршықты тісті дөңгелектердің екінші кемшілігі – жанасатын тістер арасындағы жоғары сыртқы үйкеліс, ол көбінесе майлау құрамындағы қоспалармен шешіледі.

Гипоид

Гипоидты дөңгелектер спиральді бұрышты дөңгелектерге ұқсас, бірақ білік осі қиылыспайды. Сызық беттері конустық сияқты көрінеді, бірақ біліктерінің арақашықтығын өтеу үшін, шындығында айналу гиперболоидтары болып табылады. Гипоидты дөңгелектер көбінесе 90 градус бұрыштағы біліктермен жұмыс істеу үшін жасалады. Тістердің бұрышталуына қатысты білік қай жаққа ығыстырылғанына байланысты, гипоидты дөңгелек тістерінің арасындағы жанасу спиральді бұрышты дөңгелектерге қарағанда оңай және біртегіс болуы мүмкін, бірақ айналу кезінде тістердің бойымен сырғанау пайда болады, сондықтан тістердің жанасу беттерінен майдың сығылып шығуына жол бермес үшін, әдетте жоғары тұтқырлыққа ие май қолданылады. Май әдетте HP (гипоидтық үшін) деп белгіленеді, одан кейін тұтқырлық деңгейін көрсететін сан жазылады. Бұл типтегі беріліс дифференциалмен бірге автомобильдердің күш беріліс жүйелерінде ең көп қолданылады. Кәдімгі (гипоидты емес) сақиналы және шестернялы беріліс жиынтығы көптеген қолданулар үшін қолайлы болғанымен, ол автомобильдердің күш беріліс жүйелері үшін идеалды емес, себебі гипоидты дөңгелектерге қарағанда көбірек шу мен діріл тудырады. Гипоидты дөңгелектерді жаппай өндіріс үшін нарыққа енгізу 1920 жылдардың инженерлік жетістігі болды.

Тақ тірек

Тақ тісті шектер немесе кері тісті шектер – тістері дөңгелектің жазықтығына тік бұрышта шығып тұратын, тістері коронадағы ұштарға ұқсайтын ерекше бейімделген шектер. Тақ тісті шек тек басқа бейімделген шекпен ғана дұрыс байланыса алады, бірақ кейде тақ тісті шектер тік тісті шектермен де байланысады. Тақ тісті шектер кейде механикалық сағаттардағыдай тежегіш механизмдермен де байланысады.

Құрт

Құрттар бұрандаларға ұқсайды. Құрт тірек дөңгелегімен үйлеседі, ол тік тісті дөңгелекке ұқсас. Құрттық жұп – жоғары моментті, төмен жылдамдықты беріліс қатынасын алудың қарапайым және ықшам тәсілі. Мысалы, спиральді берілістер әдетте 10:1-ден төмен беріліс қатынасына ие, ал құрттық жұптар 10:1-ден 500:1-ге дейін өзгереді. Кемшілік – айтарлықтай сырғанау мүмкіндігі, нәтижесінде тиімділік төмендеуі. Құрттық тірек – спиральді тіректің бір түрі, бірақ оның спираль бұрышы көбінесе үлкен (90 градусқа жуық) және оның корпусы осьтік бағытта ұзын болады. Бұл ерекшеліктер оған бұранда тәрізді қасиеттер береді. Құрттық тірек пен спиральді тіректің арасындағы айырмашылық – спираль айналымында кемінде бір тіс толық айналу үшін сақталады. Егер осылай болса, ол «құрт»; әйтпесе, ол «спиральді тірек». Құрттың бір тісі ғана болуы мүмкін. Егер тіс спираль бойында бірнеше рет айналса, құрт бірнеше тісі бар сияқты көрінеді, бірақ іс жүзінде құрттың ұзындығы бойынша аралықтарда қайтадан пайда болатын бір тіс көрінеді. Бұранданың стандартты терминологиясы қолданылады: бір тісті құрт – бір жіпті немесе бір бастамалы; бірнеше тісі бар құрт – көп жіпті немесе көп бастамалы. Құрттың спираль бұрышы әдетте көрсетілмейді. Оның орнына, спираль бұрышынан 90 градус азайтылған, жетекші бұрыш көрсетіледі. Құрттық жұпта құрт әрқашан тірек дөңгелегін қозғалта алады. Дегенмен, егер тірек дөңгелегі құртты қозғалтуға тырысса, сәттілікке жете бермейді. Әсіресе жетекші бұрыш кішкентай болса, тірек дөңгелегінің тістері құрттың тістеріне жабысып қалуы мүмкін, себебі құртқа айналмалы күш компоненті үйкелісті жеңуге жеткіліксіз. Алайда, дәстүрлі музыкалық қорапшаларда тірек дөңгелегі үлкен спираль бұрышы бар құртты қозғалтады. Бұл байланыс құрт білігіне орнатылған жылдамдық шектегіш жалақтарды қозғалтады. Өзін-өзі құлыптайтын құрттық жұптарды артықшылыққа пайдалануға болады, мысалы, құртты бұра отырып механизмнің орнын белгілеу және механизмнің сол орнын сақтау қажет болғанда. Мысалы, кейбір аспаптардағы құралдың басы. Егер құрттық жұптағы тірек дөңгелегі кәдімгі спиральді тірек болса, тек бір түйісу нүктесіне қол жеткізіледі. Орташа және жоғары қуатты беріліс қажет болса, екі тістің пішіні оларды жартылай жабу арқылы жақын байланысқа ие болу үшін өзгертіледі. Бұл екі тістің де ойыс жасау және оларды ең төмен нүктеде біріктіру арқылы жүзеге асырылады; бұл конустық беріліс немесе «Қос жабу» деп аталады. Құрттық тіректер бұрандалы бұрыштар үшін қалыптасқан дәстүрге сәйкес оң немесе сол жақты болуы мүмкін.

Дөңгелек емес

Дөңгелек емес тісті шегерлер арнайы мақсаттар үшін жасалған. Кәдімгі тісті шегерлер айналма моментін басқа байланысқан бөлікке ең аз шу мен тозу және ең жоғары тиімділікпен беруге бағытталса, дөңгелек емес тісті шегерлердің басты мақсаты арақатынастың өзгеруі, осьтің жылжу осцилляциялары және басқа да мүмкіндіктер болуы мүмкін. Көбінесе тоқыма машиналарында, потенциометрлерде және үздіксіз өзгермелі берілістерде қолданылады.

Рака мен пиньон

Рака - тісті штанга немесе таяқ, оны шексіз үлкен қисықтық радиусы бар сектор тәрізді тісті дөңгелек деп қарастыруға болады. Моментті сызықтық күшке айналдыру үшін раканы дөңгелек тісті дөңгелекпен (пиньонмен) тістестіру қажет: пиньон айналады, ал рака тура сызықта қозғалады. Мұндай механизм автомобильдерді басқаруда рульдік дөңгелектің айналуын алдыңғы дөңгелектерге қосылған рульдік таяқшалардың солға-оңға қозғалысына айналдыру үшін қолданылады. Рака тісті дөңгелектер геометриясының теориясында да қолданылады, мысалы, тісті дөңгелектер жиынтығының тіс пішіні рака үшін (шексіз радиус) анықталып, содан кейін нақты радиустағы тісті дөңгелектер үшін тіс пішіндері есептеледі. Ракеттік және пиньондық механизмдер ракалық теміржолда да қолданылады.

Эпициклдік берілістер

Эпициклдік берілісте бір немесе бірнеше беріліс осі қозғалады. Мысалдарға күн және планеталық берілістер (төменде көрсетілгендей), циклоидты жетек, автоматты беріліс қоробкалары және механикалық дифференциалдар жатады.

Күн мен планета

Күн және планеталық беріліс – бұл бу машиналарында қолданылған, сызықты қозғалысты айналмалы қозғалысқа түрлендіретін әдіс. Джеймс Уатт оны өзінің алғашқы бу машиналарында кривошип патентін айналып өту үшін пайдаланған, бірақ бұл әдіс сонымен қатар, инерциялық дөңгелектің (маховиктің) жылдамдығын арттыру артықшылығын берді, соның арқасында Уатт жеңіл маховик қолдана алды. Суретте күн сары, планета қызыл, иінтіректік қол көк, инерциялық дөңгелек жасыл, ал жетек білігі сұр түсті.

Гармоникалық аспаптар

Гармониялық жетек немесе толқындық жетек – өнеркәсіптік қозғалыс бақылауында, робот техникасында және ғарыш саласында дәстүрлі жетек жүйелеріне қарағанда артықшылықтары бар арнайы жетек механизмі, оның ішінде кері байланыстың болмауы, ықшамдылығы және жоғары беріліс қатынастары. Диаграмма дұрыс конфигурацияны көрсетпесе де, бұл дәстүрлі жетектерге қарағанда әлдеқайда көп тісті "уақыттандырушы жетек", дәлдігінің жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді.

Қиғаз жабдықтары

Қақпақ тісті дөңгелек, сондай-ақ шам тісті дөңгелек немесе шам тісті шеге деп те аталады, тістері цилиндрлі таяқшалардан тұрады, олар білікке параллель және оның айналасында шеңбер бойынша орналасқан, дәл сияқты дөңгелек құс қапқағындағы немесе шамдағы сымдар. Бұл құрылымды екі жағынан тісті таяқшалар мен біліктің орналасқан дискілер арқылы бекітеді. Қақпақ тісті дөңгелектер толық тісті шегелерге қарағанда тиімдірек, сондай-ақ кір таяқшалардың арасынан түсіп, тозуды арттырмайды. Тістер кесіп немесе фрезерлеп жасалмайтындықтан, оларды өте қарапайым құралдармен жасауға болады, олар тесіктерді бұрғылап, содан кейін таяқшаларды орнату арқылы жасалады. Кейде сағаттарда қолданылатын қақпақ тісті дөңгелек әрқашан тісті дөңгелекпен қозғалуы керек, оны қозғаушы ретінде пайдаланбау керек. Бастапқыда консервативті сағатшылар бұл дөңгелекті жақсы қабылдамады. Олар мұнаралық сағаттарда, лас жұмыс жағдайлары жиі кездесетін жерлерде кеңінен таралды. Америкалық тұрмыстық сағат механизмдерінде олар жиі қолданылды.

Магниттік жабдық

Магниттік берілістің әрбір тістің компонентінің барлық тіректері, жұптасқан беттерде қарама-қарсы магниттік полюстердің периодты түрде ауысуымен тұрақты магнит ретінде әрекет етеді. Беріліс компоненттері басқа механикалық берілістерге ұқсас бос кеңістікпен орнатылады. Магниттік өрістің күшімен шектелуіне байланысты, олар дәстүрлі тісті беріліс сияқты көп күш көрсетпесе де, мұндай берілістер жанаспай жұмыс істейді, сондықтан тозудан қорғалған, шу деңгейі өте төмен, үйкелістен туындаған қуат жоғалтулары минималды және зақымданусыз сыға алады, бұл оларды өте сенімді етеді. Оларды физикалық жанасуды қажет ететін және қозғаушы күшті жүктемеден толық бөлетін металл емес тосқауылмен жұмыс істей алатын берілістерде қолдануға болмайтын конфигурацияларда пайдалануға болады. Магниттік байланыс күшті герметикалық жабық корпуске радиалды вал тығыздағышын қолданбай жеткізе алады, ол ақаулы болуы мүмкін.

Тіс профилі

Профиль – сыртқы шеңбер мен түбір шеңбері арасындағы қимадағы тістің бір жағы. Әдетте, профиль – тіс бетінің қиылысу қисығы және қалыпты жазықтыққа немесе бетке перпендикуляр жазықтық, мысалы, көлденең, қалыпты немесе осьтік жазықтық. Филе қисығы (түбір филе) – тіс профилінің тіс кеңістігінің түбімен біріктірілетін ойыс бөлігі.2 Мақаланың басында айтылғандай, жылдамдық қатынасының тұрақты болуы тістердің профиліне байланысты. Екі тістің арасындағы үйкеліс және тозу да тіс профиліне байланысты. Тұрақты жылдамдық қатынасын қамтамасыз ететін көптеген тіс профильдері бар. Көп жағдайда, кездейсоқ тіс пішіні берілгенде, жұптас тіс үшін тұрақты жылдамдық қатынасын қамтамасыз ететін тіс профилін жасау мүмкін. Дегенмен, қазіргі уақытта ең көп қолданылатыны – циклоид және инволюта. Циклоид 1800 жылдардың соңына дейін жиі қолданылды. Содан бері инволюта оны, әсіресе күш беріліс жүйелерінде, көптеген жағдайларда ығыстырды. Циклоид формасы кейбір жағынан қызықтырақ және икемдірек болғанымен, инволюта екі артықшылыққа ие: оны жасау оңай, және ол жылдамдық қатынасының тұрақтылығын бұзбай, тістердің аралық қашықтығын белгілі бір шекте өзгертуге мүмкіндік береді. Циклоидты тіс дөңгелектері тек орталық аралық қашықтық дәл болғанда ғана дұрыс жұмыс істейді. Циклоидты тіс дөңгелектері әлі де механикалық сағаттарда қолданылады. Астыңғы кесу – жасалған тіс дөңгелектерінде, филе қисығының кез келген бөлігі филемен қосылған нүктеде жұмыс істейтін профильге жүргізілген жанама сызықтың ішінде жатқан жағдай. Астыңғы кесуді аяқтау операцияларын жеңілдету үшін қасақана енгізуге болады. Астыңғы кесу кезінде филе қисығы жұмыс істейтін профильмен қиылысады. Астыңғы кесу болмаған жағдайда филе қисығы мен жұмыс істейтін профиль ортақ жанамаға ие.

Аспап материалдары

Түйіндіктерді жасауда көптеген түсті емес қорытпалар, құйма темір, ұнтақ металлургиясы және пластик қолданылуы мүмкін. Дегенмен, болаттардың жоғары салмақ-беріктік қатынасы мен төмен құнының арқасында олар ең көп қолданылады. Пластик көбінесе құн немесе салмақ маңызды болғанда қолданылады. Дұрыс есептелген пластик тісті шегер, көптеген жағдайларда болатты тісті шегердің орнын баса алады, себебі оның көптеген пайдалы қасиеттері бар, соның ішінде ластануға төзімділік, төмен жылдамдықта тісті байланыс, "сығу" қабілеті және қосымша майлауды қажет етпейтін материалдардан жасалуы. Өндірушілер пластик тісті шегерлерді көшірме машиналары, оптикалық жад құрылғылары, арзан динамолар, тұтынушы аудио жабдықтары, сервомоторлар және принтерлер сияқты тұтыну тауарларының құнын төмендету үшін пайдаланған. Пластикті пайдаланудың тағы бір артықшылығы, бұрын (мысалы, 1980-ші жылдары), кейбір қымбат машиналарын жөндеу шығындарын азайту болды. Қатты істемеу кезінде (мысалы, принтердегі қағаз істемесі), пластик тістер өз негізінен жыртылып шығып, содан кейін жетек механизмінің еркін айналуына мүмкіндік беретін (істемеге қарсы күресіп өзін-өзі зақымдаудың орнына) еді. Бұл "құрбандық" тістерді пайдалану, әлдеқайда қымбат мотор мен оған байланысты бөлшектердің бұзылуын болдырмады. Бұл әдіс жаңа үлгілерде муфталармен және айналу күші немесе тогы шектелген моторлармен алмастырылды.

Стандартты биіктіктер мен модульдік жүйе

Тісті дөңгелектерді кез келген қадаммен жасауға болады, бірақ қолданудың қолайлылығы мен алмастыру мүмкіндігі үшін стандартты қадамдар жиі қолданылады. Қадам – сызықтық өлшемдермен байланысты қасиет, сондықтан стандарттық мәндері дюймдік немесе метрикалық жүйеде болса, оның мәні әртүрлі болады. Дюймдік өлшемдерді пайдалана отырып, "дюймге" шаққандағы стандартты диаметрлік қадам мәндері таңдалады; диаметрлік қадам – бір дюймдік диаметрлі тісті дөңгелектің тістерінің саны. Тік тісті дөңгелектер үшін ең көп қолданылатын стандарттық мәндер: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 24, 32, 48, 64, 72, 80, 96, 100, 120 және 200. 1/10 және 1/20 дюйм сияқты, тік тісті рельспен жұмыс істейтін кейбір стандартты қадамдар, шын мәнінде (сызықтық) дөңгелек қадамдары болып табылады және "дюйм" бірліктерімен өлшенеді. Артықшылыққа ие стандартты модульдер: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40 және 50.

Өндiру

2014 жылдан бастап әлемде өндірілген барлық дөңгелектердің шамамен 80% дайын пішінде қалыптау арқылы жасалады. Қалыпталған дөңгелектер көбінесе ұнтақталған металлургия немесе пластиктен болады. Көптеген дөңгелектер қалыптан шыққанда дайын күйде болады (мұнда инъекциялық қалыпталған пластик және қорытқыштан құйылған металл дөңгелектер кіреді), бірақ ұнтақталған металл дөңгелектерге ысыту қажет, ал құмнан немесе инвестициялық құймадан жасалған дөңгелектерді аяқтау үшін дөңгелек тістерін кесу немесе басқа да механикалық өңдеу қажет. Дөңгелек тістерін кесудің ең көп таралған әдісі – тісті дөңгелек кесу, бірақ тісті дөңгелек пішінді кесу, фрезерлеу және тісті аралау да қолданылады. 3D-басып шығару өндіріс әдісі ретінде қарқынды дамып жатыр. Автомобильдер мен жүк көліктерінің берілісіндегі металл дөңгелектердің тістері қаттырақ және тозуға төзімді болу үшін жылумен өңделеді, ал олардың ішкі бөлігі жұмсақ және берік болып қалады. Үлкен дөңгелектердің бұрылып кетуіне қарсы, сөндіру пресі қолданылады.

Қазіргі физикадағы тетіктер моделі

Қазіргі физика арқандық модельді әртүрлі жолдармен қабылдады. XIX ғасырда Джеймс Клерк Максвелл электромагнетизмнің моделін жасады, онда магнит өрісі сызықтары қысылмайтын сұйықтықтан жасалған айналмалы түтіктер болды. Максвелл тісті дөңгелекті пайдаланып, оны "бос дөңгелек" деп атады, ол электр тогын айналмалы өріс сызықтарына қарама-қарсы бағытта айналатын бөлшектердің қозғалысы ретінде түсіндірді. Соңғы кезде кванттық физика өз моделінде "кванттық тісті дөңгелектерді" қолданады. Тісті дөңгелектер тобы бірнеше түрлі жүйелердің моделі ретінде қызмет ете алады, мысалы, жасанды түрде құрастырылған наномеханикалық құрылғы немесе сақина тәрізді молекулалар тобы. Үш толқын гипотезасы толқын-бөлшектік екіжақтылықты конус тісті дөңгелекпен салыстырады.

Табиғи әлемдегі тетіктер механизмі

Бұрын шестерне механизмі тек жасанды деп есептелген, бірақ 1957 жылы түрлі өсімдіктердің артқы аяқтарында шестернелер табылды. 2013 жылы Кембридж университетінің ғалымдары Issus coleoptratus нимфаларының жоғары жылдамдықты фотосуреттерін түсіріп, олардың қызметтік маңыздылығын анықтады. Бұл шестернелер барлық өсімдіктердің нимфа сатысында ғана кездеседі және ересекке айналғанда жоғалады. I. coleoptratus-та әр аяқта 400 микрометрлік тіс қатары, 200 микрометр радиус және 10-12 толық байланысқан тік тістер болады. Әр тістің табанында тістердің сыну қаупін азайту үшін дөңгелектелген қисықтар бар. Бұл буын механикалық шестернелер сияқты айналып, Issus секіргенде артқы аяқтарын 30 микросекунд ішінде синхрондап, бұрылудың алдын алады. Шестернелер әрдайым байланысты бола бермейді. Жауанарттың әр артқы аяғында бір шестерне орналасқан, ал секіруге дайындалғанда екі тіс қатары бірімен бірі бекітіледі. Осының нәтижесінде аяқтар дерлік толық үйлесімде қозғалып, шестернелер тоқтағанша жәндікке қосымша күш береді, содан кейін ажыратылады.