齒輪的發展曆史起源

出土的古希臘齒輪裝置

      在西方
，公元前300年古希臘哲學家亞裏士多德在《機械問題》中，就闡述了用青銅或(huo)鑄(zhu)鐵(tie)齒(chi)輪(lun)傳(chuan)遞(di)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)的(de)問(wen)題(ti)。希(xi)臘(la)著(zhu)名(ming)學(xue)者(zhe)亞(ya)裏(li)士(shi)多(duo)德(de)和(he)阿(e)基(ji)米(mi)德(de)都(dou)研(yan)究(jiu)過(guo)齒(chi)輪(lun)

，希(xi)臘(la)有(you)名(ming)的(de)發(fa)明(ming)家(jia)古(gu)蒂(di)西(xi)比(bi)奧(ao)斯(si)在(zai)圓(yuan)板(ban)工(gong)作(zuo)台(tai)邊(bian)緣(yuan)上(shang)均(jun)勻(yun)地(di)插(cha)上(shang)銷(xiao)子(zi)，使(shi)它(ta)與(yu)銷(xiao)輪(lun)齧(nie)合(he)，他(ta)把(ba)這(zhe)種(zhong)機(ji)構(gou)應(ying)用(yong)到(dao)刻(ke)漏(lou)上(shang)。這(zhe)約(yue)是(shi)公(gong)元(yuan)前(qian)150年的事。在公元前100年，亞曆山人的發明家赫倫發明了裏程計，在裏程計中使用了齒輪。公元1世紀時，羅馬的建築家畢多畢斯製作的水車式製粉機上也使用了齒輪傳動裝置。到14世紀，開始在鍾表上使用齒輪。

漢初青銅人字形齒輪

       東漢初年（公元 1世紀）已yi有you人ren字zi齒chi輪lun。三san國guo時shi期qi出chu現xian的de指zhi南nan車che和he記ji裏li鼓gu車che已yi采cai用yong齒chi輪lun傳chuan動dong係xi統tong。晉jin代dai杜du預yu發fa明ming的de水shui轉zhuan連lian磨mo就jiu是shi通tong過guo齒chi輪lun將jiang水shui輪lun的de動dong力li傳chuan遞di給gei石shi磨mo的de。史shi書shu中zhong關guan於yu齒chi輪lun傳chuan動dong係xi統tong的de最zui早zao記ji載zai，是shi對dui唐tang代dai一yi行xing、梁令瓚於 725年製造的水運渾儀的描述。北宋時製造的水運儀象台（見中國古代計時器）運用了複雜的齒輪係統。明代茅元儀著《武備誌》（成書於1621年）記載了一種齒輪齒條傳動裝置。1956年發掘的河北安午汲古城遺址中
，發現了鐵製棘齒輪，輪直徑約80毫米，雖已殘缺
，但鐵質較好，經研究，確認為是戰國末期（公元前3世紀）到西漢(公元前206～公元24年)期間的製品。1954年在山西省永濟縣蘖家崖出土了青銅棘齒輪。參考同坑出土器物，可斷定為秦代(公元前221～前206)或西漢初年遺物，輪40齒，直徑約25毫米。關於棘齒輪的用途，迄今未發現文字記載，推測可能用於製動，以防止輪軸倒轉。1953年陝西省長安縣紅慶村出土了一對青銅人字齒輪。根據墓結構和墓葬物品情況分析，可認定這對齒輪出於東漢初年。兩輪都為24齒，直徑約15毫米。衡陽等地也發現過同樣的人字齒輪。

       早在1694年
，法國學者PHILIPPE DE LA HIRE首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人M.CAMUS提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節點。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節圓)純滾動時，與輔助瞬心線固聯的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的，這就是CAMUS定理。它考慮了兩齒麵的齧合狀態；明確建立了現代關於接觸點軌跡的概念。1765年，瑞士的L．EULER提出漸開線齒形解析研究的數學基礎，闡明了相齧合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關係。後來，SAVARY進一步完成這一方法，成為EU-LET-SAVARY方程。對漸開線齒形應用作出貢獻的是ROTEFT WULLS
，他提出中心距變化時
，漸開線齒輪具有角速比不變的優點。1873年，德國工程師HOPPE提出，對不同齒數的齒輪在壓力角改變時的漸開線齒形，從而奠定了現代變位齒輪的思想基礎。

       19世shi紀ji末mo，展zhan成cheng切qie齒chi法fa的de原yuan理li及ji利li用yong此ci原yuan理li切qie齒chi的de專zhuan用yong機ji床chuang與yu刀dao具ju的de相xiang繼ji出chu現xian
，使shi齒chi輪lun加jia工gong具ju備bei較jiao完wan備bei的de手shou段duan後hou，漸jian開kai線xian齒chi形xing更geng顯xian示shi出chu巨ju大da的de優you越yue性xing。切qie齒chi時shi隻zhi要yao將jiang切qie齒chi工gong具ju從cong正zheng常chang的de齧nie合he位wei置zhi稍shao加jia移yi動dong
，就jiu能neng用yong標biao準zhun刀dao具ju在zai機ji床chuang上shang切qie出chu相xiang應ying的de變bian位wei齒chi輪lun。1908年，瑞士MAAG研究了變位方法並製造出展成加工插齒機
，後來，英國BSS
、美國AGMA、德國DIN相繼對齒輪變位提出了多種計算方法。

       為了提高動力傳動齒輪的使用壽命並減小其尺寸，除從材料，熱處理及結構等方麵改進外，圓弧齒形的齒輪獲得了發展。1907年，英國人FRANK HUMPHRIS最早發表了圓弧齒形。1926年，瑞土人ERUEST WILDHABER取得法麵圓弧齒形斜齒輪的專利權。1955年，蘇聯的M．L．NOVIKOV完成了圓弧齒形齒輪的實用研究並獲得列寧勳章。1970年
，英國ROLH—ROYCE公司工程師R．M．STUDER取得了雙圓弧齒輪的美國專利。這種齒輪現已日益為人們所重視，在生產中發揮了顯著效益。

       齒輪是能互相齧合的有齒的機械零件，它在機械傳動及整個機械領域中的應用極其廣泛。現代齒輪技術已達到：齒輪模數0.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達上十萬千瓦；轉速可達幾十萬轉/分
；最高的圓周速度達300米/秒。

       隨著生產的發展，齒輪運轉的平穩性受到重視。1674年丹麥天文學家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線，以得到運轉平穩的齒輪。

       18世紀工業革命時期
，齒輪技術得到高速發展

，人們對齒輪進行了大量的研究。1733年法國數學家卡米發表了齒廓齧合基本定律
；1765年瑞士數學家歐拉建議采用漸開線作齒廓曲線。

       19世紀出現的滾齒機和插齒機，解決了大量生產高精度齒輪的問題。1900年(nian)，普(pu)福(fu)特(te)為(wei)滾(gun)齒(chi)機(ji)裝(zhuang)上(shang)差(cha)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)，能(neng)在(zai)滾(gun)齒(chi)機(ji)上(shang)加(jia)工(gong)出(chu)斜(xie)齒(chi)輪(lun)，從(cong)此(ci)滾(gun)齒(chi)機(ji)滾(gun)切(qie)齒(chi)輪(lun)得(de)到(dao)普(pu)及(ji)
，展(zhan)成(cheng)法(fa)加(jia)工(gong)齒(chi)輪(lun)占(zhan)了(le)壓(ya)倒(dao)優(you)勢(shi)
，漸(jian)開(kai)線(xian)齒(chi)輪(lun)成(cheng)為(wei)應(ying)用(yong)最(zui)廣(guang)的(de)齒(chi)輪(lun)。

      1899年

，拉舍最先實施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年(nian)蘇(su)諾(nuo)維(wei)科(ke)夫(fu)對(dui)圓(yuan)弧(hu)齒(chi)輪(lun)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)，圓(yuan)弧(hu)齒(chi)輪(lun)遂(sui)得(de)以(yi)應(ying)用(yong)於(yu)生(sheng)產(chan)。這(zhe)種(zhong)齒(chi)輪(lun)的(de)承(cheng)載(zai)能(neng)力(li)和(he)效(xiao)率(lv)都(dou)較(jiao)高(gao)，但(dan)尚(shang)不(bu)及(ji)漸(jian)開(kai)線(xian)齒(chi)輪(lun)那(na)樣(yang)易(yi)於(yu)製(zhi)造(zao)，還(hai)有(you)待(dai)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)進(jin)。