齒輪傳動(dòng)的發(fā)展歷史

齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見(jiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng)，是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。

因此，它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件，也是機(jī)器中所占比重最大的傳動(dòng)形式。齒輪的設(shè)計(jì)與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。由于齒輪在工業(yè)發(fā)展中的突出地位，致使齒輪被公認(rèn)為工業(yè)化的一種象征。

齒輪傳動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了長(zhǎng)期的歷史發(fā)展過(guò)程。公元前400、200年，中國(guó)古代就開(kāi)始使用齒輪，在我國(guó)山西出土的青銅齒輪是迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學(xué)技術(shù)成就的指南車就是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置。但從17世紀(jì)末，人們才開(kāi)始研究能正確傳遞運(yùn)動(dòng)的輪齒形狀。18世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動(dòng)應(yīng)用日益廣泛，先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開(kāi)線齒輪。

早在1694年，法國(guó)學(xué)者PhilippeDeLaHire，首先提出漸開(kāi)線可作為齒形曲線。1733年，法國(guó)人CamusM.提出輪齒接觸點(diǎn)的公法線必須通過(guò)中心連線上的節(jié)點(diǎn)。他考慮了兩齒面的嚙合狀態(tài)，明確建立了關(guān)于接觸點(diǎn)軌跡的概念。1765年，瑞士的Euler提出漸開(kāi)線齒形解析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，闡明了相嚙合的一對(duì)齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。后來(lái)，Savary進(jìn)一步完成這一方法，成為現(xiàn)在的Euler-Savery方程。對(duì)漸開(kāi)線齒形應(yīng)用作出貢獻(xiàn)的是RobertWillis，他提出中心距變化時(shí)，漸開(kāi)線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點(diǎn)。1873年，德國(guó)工程師H。ppe提出，對(duì)不同齒數(shù)的齒輪，在壓力角改變時(shí)的漸開(kāi)線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎(chǔ)。直至19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪加工具有較完善的手段后，漸開(kāi)線齒形才顯示出巨大的優(yōu)越性。

切齒時(shí)，只要將切齒刀具從正常的嚙合位置稍作移動(dòng)，就能用標(biāo)準(zhǔn)齒輪刀具在機(jī)床上切出相應(yīng)的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG公司研究并制造出展成法加工的插齒機(jī)。接著，英國(guó)BSS、美國(guó)AGMA、德國(guó)的DIN等相繼對(duì)變位齒輪提出了多種計(jì)算方法。

為提高動(dòng)力傳動(dòng)齒輪的使用壽命并減小其尺寸，英國(guó)人Humphris在1907年最早發(fā)表了圓弧齒形的設(shè)想。1926年，瑞士人Wildhaber取得了法面圓弧齒形斜齒輪的專利權(quán)。1955年，原蘇聯(lián)工程師Novikov在完成實(shí)用性研究后進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用。1970年，英國(guó)Rolls-Royce公司工程師Studer取得了雙圓弧齒輪的美國(guó)專利。與此同時(shí)，我國(guó)與原蘇聯(lián)，以及日本等國(guó)對(duì)雙圓弧齒形，進(jìn)行了一系列開(kāi)發(fā)研究并獲得了普遍的應(yīng)用成果。