早在公元前350年,古希臘的哲學(xué)家亞里士多德在文獻(xiàn)中對齒輪有過記錄。公元前250年左右,數(shù)學(xué)家阿基米德也在文獻(xiàn)中對使用了渦輪蝸桿的卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行了說明。在現(xiàn)今伊拉克凱特斯芬遺跡中還保存著公元前的齒輪。
齒輪在我國的歷史也源遠(yuǎn)流長。據(jù)史料記載,遠(yuǎn)在公元前400~200年的中國古代就已開始使用齒輪,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(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。15世紀(jì)后半的意大利文藝復(fù)興時期,著名的全才列奧納多.達(dá)芬奇,不僅在文化藝術(shù)方面,在齒輪技術(shù)史上也留下了不可磨滅的功績,經(jīng)過了500年以上,現(xiàn)在的齒輪仍然保留著當(dāng)時素描的原型。
直到17世紀(jì)末,人們才開始研究能正確傳遞運動的輪齒形狀。18世紀(jì),歐洲工業(yè)革命以后,齒輪傳動的應(yīng)用日益廣泛;先是發(fā)展擺線齒輪,而后是漸開線齒輪,一直到20世紀(jì)初,漸開線齒輪已在應(yīng)用中占了優(yōu)勢。其后又發(fā)展了變位齒輪、圓弧齒輪、錐齒輪、斜齒輪等等。
現(xiàn)代齒輪技術(shù)已達(dá)到:齒輪模數(shù)0.004-100毫米;齒輪直徑由1毫米-150米;傳遞功率可達(dá)十萬千瓦;轉(zhuǎn)速可達(dá)十萬轉(zhuǎn)/分;最高的圓周速度達(dá)300米/秒。
國際上,動力傳動齒輪裝置正沿著小型化、高速化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。特殊齒輪的應(yīng)用、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、低噪聲齒輪裝置的研制是齒輪設(shè)計方面的一些特點。
3. 齒輪一般分為三大類
齒輪的種類繁多,其分類方法最通常的是根據(jù)齒輪軸性。一般分為平行軸、相交軸及交錯軸三種類型。
1)平行軸齒輪:包括正齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、齒條及斜齒條等。
2)相交軸齒輪:有直齒錐齒輪、弧齒錐齒輪、零度齒錐齒輪等。
3)交錯軸齒輪:有交錯軸斜齒齒輪、蝸桿蝸輪、準(zhǔn)雙曲面齒輪等。
上表中所列出的效率為傳動效率,不包括軸承及攪拌潤滑等的損失。平行軸及相交軸的齒輪副的嚙合,基本上是滾動,相對的滑動非常微小,所以效率高。交錯軸斜齒輪及蝸桿蝸輪等交錯軸齒輪副,因為是通過相對滑動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)以達(dá)到動力傳動,所以摩擦的影響非常大,與其他齒輪相比傳動效率下降。齒輪的效率是齒輪在正常裝配狀況下的傳動效率。如果出現(xiàn)安裝不正確的情況,特別是錐齒輪裝配距離不正確而導(dǎo)致同錐交點有誤差時,其效率會顯著下降。