齒輪的發展歷史

人(ren)類對齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)使用(yong)源(yuan)遠流長，有史(shi)(shi)料記載中(zhong)國(guo)是上個使用(yong)齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)，公元前400年(nian)至前200年(nian)間的(de)(de)中(zhong)國(guo)古(gu)代就開始使用(yong)齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)，中(zhong)國(guo)山西省出土(tu)的(de)(de)青銅齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)是迄今(jin)發現的(de)(de)古(gu)老齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)。張衡的(de)(de)候(hou)風地動儀、古(gu)印度的(de)(de)棉核(he)剔除(chu)機(ji)構(現收(shou)藏于柏林博物館)都含有齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)機(ji)構。齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)具體發明人(ren)無史(shi)(shi)可考，而亞里士多(duo)德可認為是個系統論述這一機(ji)構的(de)(de)人(ren)。而阿(a)基(ji)米德不僅對齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)和蝸(gua)(gua)輪(lun)(lun)(lun)有詳(xiang)盡的(de)(de)論述，Pappus更記載了阿(a)基(ji)米德通過(guo)一個蝸(gua)(gua)輪(lun)(lun)(lun)和九個齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)機(ji)構，使少數幾(ji)個奴隸就將大船Syrakusia推(tui)下海中(zhong)。

早(zao)期齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)并(bing)沒有齒(chi)(chi)形和齒(chi)(chi)距的規格要求，因(yin)此(ci)連(lian)續轉動(dong)的主動(dong)輪(lun)(lun)(lun)往往不能(neng)使(shi)被動(dong)輪(lun)(lun)(lun)連(lian)續轉動(dong)。為(wei)了解決這一問(wen)題，齒(chi)(chi)形發展為(wei)弧形，并(bing)通過減小(xiao)齒(chi)(chi)距使(shi)被動(dong)輪(lun)(lun)(lun)獲得(de)(de)連(lian)續轉動(dong)，這使(shi)得(de)(de)齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)機構的汲水裝置(zhi)十分普及。

由于(yu)鐘(zhong)表的(de)(de)(de)出現(xian)和普及，人們產(chan)生(sheng)了對(dui)齒(chi)輪定(ding)速傳(chuan)動的(de)(de)(de)需求。由齒(chi)廓(kuo)嚙合基(ji)本定(ding)律(lv)：一對(dui)齒(chi)廓(kuo)的(de)(de)(de)瞬(shun)時(shi)速比，等于(yu)該瞬(shun)時(shi)接觸(chu)點(dian)的(de)(de)(de)公法線截連(lian)心線為兩(liang)段線段的(de)(de)(de)反比。和傳(chuan)動比恒定(ding)的(de)(de)(de)條件：過接觸(chu)點(dian)所作兩(liang)齒(chi)廓(kuo)的(de)(de)(de)公法線均須與連(lian)心線交于(yu)一固定(ding)的(de)(de)(de)點(dian)。

所決定(ding)的(de)齒(chi)(chi)形(xing)(xing)(xing)理論上(shang)是無窮多的(de)，OlafRoemer在(zai)(zai)1674年曾論述外擺線(xian)齒(chi)(chi)形(xing)(xing)(xing)，而1694年PhilippdelaHire提(ti)出(chu)了漸(jian)開線(xian)齒(chi)(chi)形(xing)(xing)(xing)。在(zai)(zai)1733年，Camus提(ti)出(chu)了著名的(de)Camus定(ding)理：

輪(lun)齒(chi)接觸點的(de)公法線(xian)(xian)必須通過中心(xin)連繞上的(de)節點。一條輔(fu)助(zhu)(zhu)瞬(shun)(shun)心(xin)線(xian)(xian)分別沿大(da)輪(lun)和小(xiao)輪(lun)的(de)瞬(shun)(shun)心(xin)線(xian)(xian)(節圓)純滾動時，與輔(fu)助(zhu)(zhu)瞬(shun)(shun)心(xin)線(xian)(xian)固聯的(de)輔(fu)助(zhu)(zhu)齒(chi)形(xing)在大(da)輪(lun)和小(xiao)輪(lun)上所包絡形(xing)成的(de)兩齒(chi)廓曲線(xian)(xian)是彼此共軛的(de)。

1765年，Euler闡明了(le)(le)相(xiang)嚙(nie)合的(de)齒(chi)(chi)輪(lun)，其齒(chi)(chi)形曲(qu)線的(de)曲(qu)率半徑和曲(qu)率中心(xin)位(wei)置(zhi)的(de)關系。其后Savary完善了(le)(le)這一(yi)關系，形成了(le)(le)現在使用的(de)Euler-Savary方程。1873年，Hoppe指出(chu)了(le)(le)不(bu)同(tong)齒(chi)(chi)數的(de)齒(chi)(chi)輪(lun)在壓力角改變時的(de)漸開(kai)線齒(chi)(chi)形，從而奠定了(le)(le)變位(wei)齒(chi)(chi)輪(lun)的(de)基(ji)礎。19世紀末，范(fan)成切齒(chi)(chi)法原理的(de)提出(chu)使漸開(kai)線齒(chi)(chi)形終戰勝擺(bai)線齒(chi)(chi)形走(zou)上(shang)了(le)(le)大規(gui)模生產的(de)道路。

1907年，FrankHumphris提(ti)出了圓弧(hu)齒形。圓弧(hu)齒形在(zai)使用(yong)壽命和(he)減小尺(chi)寸方面有一(yi)定特(te)點，因此在(zai)現代(dai)工業中也逐漸發揮作用(yong)。