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關(guān)于齒輪的一些小知識(shí)

作者: 發(fā)布時(shí)間:2015-11-13 瀏覽次數(shù):3288
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齒輪(Gear)是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機(jī)械零件。齒輪通過與其它齒狀機(jī)械零件(如另一齒輪、齒條、蝸桿)傳動(dòng),可實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運(yùn)動(dòng)方向和改變運(yùn)動(dòng)形式等功能。由于傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、功率范圍大等優(yōu)點(diǎn),齒輪機(jī)構(gòu)在工業(yè)產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用,其設(shè)計(jì)與制造水平直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)。
  “齒輪輪齒相互扣住齒輪會(huì)帶動(dòng)另一個(gè)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)來傳送動(dòng)力。
  將兩個(gè)齒輪分開,也可以應(yīng)用鏈條、履帶、皮帶來帶動(dòng)兩邊的齒輪而傳送動(dòng)力。”
  齒輪發(fā)展史:
  人類對(duì)齒輪的使用源遠(yuǎn)流長,有史料記載中國是世界上***個(gè)使用齒輪的國家,公元前400年至前200年間的中國古代就開始使用齒輪,中國山西省出土的青銅齒輪是迄今發(fā)現(xiàn)的***古老齒輪。張衡的候風(fēng)地動(dòng)儀、古印度的棉核剔除機(jī)構(gòu)(現(xiàn)收藏于柏林博物館)都含有齒輪機(jī)構(gòu)。齒輪的具體發(fā)明人無史可考,而亞里士多德可認(rèn)為是***個(gè)系統(tǒng)論述這一機(jī)構(gòu)的人。而阿基米德不僅對(duì)齒輪和蝸輪有詳盡的論述,Pappus更記載了阿基米德通過一個(gè)蝸輪和九個(gè)齒輪的機(jī)構(gòu),使少數(shù)幾個(gè)奴隸就將大船Syrakusia推下海中。
  早期齒輪并沒有齒形和齒距的規(guī)格要求,因此連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)輪往往不能使被動(dòng)輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了解決這一問題,齒形發(fā)展為弧形,并通過減小齒距使被動(dòng)輪獲得連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),這使得齒輪機(jī)構(gòu)的汲水裝置十分普及。
  由于鐘表的出現(xiàn)和普及,人們產(chǎn)生了對(duì)齒輪定速傳動(dòng)的需求。由齒廓嚙合基本定律:
  一對(duì)齒廓的瞬時(shí)速比,等于該瞬時(shí)接觸點(diǎn)的公法線截連心線為兩段線段的反比。
  和傳動(dòng)比恒定的條件:
  過接觸點(diǎn)所作兩齒廓的公法線均須與連心線交于一固定的點(diǎn)。
  所決定的齒形理論上是無窮多的,OlafRoemer在1674年曾論述外擺線齒形,而1694年P(guān)hilippdelaHire提出了漸開線齒形。在1733年,Camus提出了***的Camus定理:
  輪齒接觸點(diǎn)的公法線必須通過中心連繞上的節(jié)點(diǎn)。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節(jié)圓)純滾動(dòng)時(shí),與輔助瞬心線固聯(lián)的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡(luò)形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的。
  1765年,Euler闡明了相嚙合的齒輪,其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。其后Savary完善了這一關(guān)系,形成了現(xiàn)在使用的Euler-Savary方程。1873年,Hoppe指出了不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改變時(shí)的漸開線齒形,從而奠定了變位齒輪的基礎(chǔ)。19世紀(jì)末,范成切齒法原理的提出使?jié)u開線齒形***終戰(zhàn)勝擺線齒形走上了大規(guī)模生產(chǎn)的道路。
  1907年,F(xiàn)rankHumphris提出了圓弧齒形。圓弧齒形在使用壽命和減小尺寸方面有一定優(yōu)勢(shì),因此在現(xiàn)代工業(yè)中也逐漸發(fā)揮作用。
  中國齒輪發(fā)展史:
  中國齒輪工業(yè)在“十五”期間得到了快速發(fā)展:2005年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值由2000年的240億元增加到683億元,年復(fù)合增長率23.27%,已成為中國機(jī)械基礎(chǔ)件中規(guī)模***大的行業(yè)。就市場需求與生產(chǎn)規(guī)模而言,中國齒輪行業(yè)在全球排名已超過意大利,居世界第四位。
  2006年,中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值102628183千元,比上年同期增長24.15%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入98238240千元,比上年同期增長24.37%;實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額5665210千元,比上年同期增長26.85%。
  2007年1-12月,中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值136542841千元,比上年同期增長30.96%;2008年1-10月,中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值144529138千元,比上年同期增長32.92%。
  中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場競爭無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題?,F(xiàn)階段齒輪行業(yè)應(yīng)通過市場競爭與整合,提高行業(yè)集中度,形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè);通過自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā),形成一批車輛傳動(dòng)系(變速箱、驅(qū)動(dòng)橋總成)牽頭企業(yè),用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源;實(shí)現(xiàn)***化、網(wǎng)絡(luò)化配套,形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè);通過技改,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。
  “十一五”末期,中國齒輪制造業(yè)年銷售額可達(dá)到1300億元,人均銷售額上升到65萬元/年,在世界行業(yè)排名中達(dá)到世界第二。2006-2010年將新增設(shè)備10萬臺(tái),即每年用于新增設(shè)備投資約60億元,新購機(jī)床2萬臺(tái),每臺(tái)平均單價(jià)30萬元。到2010年,中國齒輪制造業(yè)應(yīng)有各類機(jī)床總數(shù)約40萬臺(tái),其中數(shù)控機(jī)床10萬臺(tái),數(shù)控化率25%(高于機(jī)械制造全行業(yè)平均值17%)。

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