齒輪傳動的發(fā)展歷史

齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動，是傳遞機器動力和運動的一種主要形式，是機械產(chǎn)品的重要基礎零部件。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機械傳動相比，具有功率范圍大、傳動效率高、圓周速度高、傳動比準確、使用壽命長、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點。

因此，它已成為許多機械產(chǎn)品不可缺少的傳動部件，也是機器中所占比重最大的傳動形式。齒輪的設計與制造水平將直接影響到機械產(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，致使齒輪被公認為工業(yè)化的一種象征。

齒輪傳動技術經(jīng)歷了長期的歷史發(fā)展過程。公元前400、200年，中國古代就開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學技術成就的指南車就是以齒輪機構(gòu)為核心的機械裝置。但從17世紀末，人們才開始研究能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動應用日益廣泛，先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪。

早在1694年，法國學者PhilippeDeLaHire，首先提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人CamusM.提出輪齒接觸點的公法線必須通過中心連線上的節(jié)點。他考慮了兩齒面的嚙合狀態(tài)，明確建立了關于接觸點軌跡的概念。1765年，瑞士的Euler提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學基礎，闡明了相嚙合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關系。后來，Savary進一步完成這一方法，成為現(xiàn)在的Euler-Savery方程。對漸開線齒形應用作出貢獻的是RobertWillis，他提出中心距變化時，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點。1873年，德國工程師H。ppe提出，對不同齒數(shù)的齒輪，在壓力角改變時的漸開線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎。直至19世紀末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪加工具有較完善的手段后，漸開線齒形才顯示出巨大的優(yōu)越性。

切齒時，只要將切齒刀具從正常的嚙合位置稍作移動，就能用標準齒輪刀具在機床上切出相應的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG公司研究并制造出展成法加工的插齒機。接著，英國BSS、美國AGMA、德國的DIN等相繼對變位齒輪提出了多種計算方法。

為提高動力傳動齒輪的使用壽命并減小其尺寸，英國人Humphris在1907年最早發(fā)表了圓弧齒形的設想。1926年，瑞士人Wildhaber取得了法面圓弧齒形斜齒輪的專利權。1955年，原蘇聯(lián)工程師Novikov在完成實用性研究后進人工業(yè)應用。1970年，英國Rolls-Royce公司工程師Studer取得了雙圓弧齒輪的美國專利。與此同時，我國與原蘇聯(lián)，以及日本等國對雙圓弧齒形，進行了一系列開發(fā)研究并獲得了普遍的應用成果。