齒輪的發展歷史

人(ren)(ren)類(lei)對(dui)齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)使用源(yuan)遠流長，有(you)史料記載中國是上個使用齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)，公元前400年(nian)至(zhi)前200年(nian)間的(de)中國古(gu)代就開始使用齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)，中國山西省出(chu)土的(de)青銅齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)是迄今發(fa)現的(de)古(gu)老齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)。張衡的(de)候風地(di)動儀、古(gu)印度的(de)棉(mian)核(he)剔(ti)除機(ji)構(gou)(現收藏于柏林博物館)都含有(you)齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)機(ji)構(gou)。齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)具(ju)體發(fa)明人(ren)(ren)無史可考，而亞里士(shi)多德可認為(wei)是個系統論述(shu)這一機(ji)構(gou)的(de)人(ren)(ren)。而阿基米德不僅(jin)對(dui)齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)和蝸(gua)輪(lun)有(you)詳盡的(de)論述(shu)，Pappus更記載了阿基米德通過一個蝸(gua)輪(lun)和九個齒(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)機(ji)構(gou)，使少數(shu)幾個奴隸就將大船Syrakusia推(tui)下海中。

早期齒(chi)(chi)輪(lun)并沒(mei)有齒(chi)(chi)形(xing)和齒(chi)(chi)距的規格要(yao)求(qiu)，因此連(lian)(lian)續(xu)轉(zhuan)動(dong)(dong)(dong)的主動(dong)(dong)(dong)輪(lun)往往不能使(shi)被動(dong)(dong)(dong)輪(lun)連(lian)(lian)續(xu)轉(zhuan)動(dong)(dong)(dong)。為了解決這一問題，齒(chi)(chi)形(xing)發展為弧形(xing)，并通(tong)過減(jian)小齒(chi)(chi)距使(shi)被動(dong)(dong)(dong)輪(lun)獲得連(lian)(lian)續(xu)轉(zhuan)動(dong)(dong)(dong)，這使(shi)得齒(chi)(chi)輪(lun)機構的汲水裝置十分普及。

由于鐘表的(de)(de)出現和普及(ji)，人們產生了(le)對齒輪定速傳動的(de)(de)需(xu)求。由齒廓(kuo)嚙(nie)合基本(ben)定律：一(yi)對齒廓(kuo)的(de)(de)瞬時(shi)速比，等于該瞬時(shi)接觸點的(de)(de)公法線(xian)(xian)截連心線(xian)(xian)為兩段(duan)線(xian)(xian)段(duan)的(de)(de)反比。和傳動比恒定的(de)(de)條件：過(guo)接觸點所作兩齒廓(kuo)的(de)(de)公法線(xian)(xian)均(jun)須與連心線(xian)(xian)交于一(yi)固定的(de)(de)點。

所決(jue)定的(de)齒(chi)(chi)形理論上是(shi)無窮多的(de)，OlafRoemer在(zai)1674年曾論述外擺線齒(chi)(chi)形，而1694年PhilippdelaHire提出了漸開(kai)線齒(chi)(chi)形。在(zai)1733年，Camus提出了著名的(de)Camus定理：

輪齒接(jie)觸(chu)點(dian)的公法線(xian)(xian)必須通過中心連繞上的節(jie)點(dian)。一條輔(fu)助(zhu)瞬(shun)心線(xian)(xian)分別(bie)沿(yan)大(da)輪和小輪的瞬(shun)心線(xian)(xian)(節(jie)圓(yuan))純(chun)滾動時，與輔(fu)助(zhu)瞬(shun)心線(xian)(xian)固(gu)聯的輔(fu)助(zhu)齒形在大(da)輪和小輪上所包(bao)絡形成(cheng)的兩齒廓曲線(xian)(xian)是彼(bi)此共(gong)軛的。

1765年，Euler闡明了相(xiang)嚙合的(de)齒(chi)輪，其齒(chi)形曲(qu)線(xian)的(de)曲(qu)率(lv)半徑和曲(qu)率(lv)中心位置的(de)關系。其后Savary完善了這一(yi)關系，形成了現(xian)在(zai)使用的(de)Euler-Savary方程。1873年，Hoppe指出(chu)了不同齒(chi)數的(de)齒(chi)輪在(zai)壓力角改變時的(de)漸開線(xian)齒(chi)形，從而奠(dian)定了變位齒(chi)輪的(de)基礎。19世紀末，范(fan)成切齒(chi)法原(yuan)理的(de)提出(chu)使漸開線(xian)齒(chi)形終戰(zhan)勝擺線(xian)齒(chi)形走上了大規模生產(chan)的(de)道路。

1907年，FrankHumphris提出了圓弧(hu)齒形。圓弧(hu)齒形在使用壽命和減小尺寸方面(mian)有一定特(te)點，因此在現代工業中也(ye)逐漸發揮作用。