從手表到汽輪機(jī)，大大小小的各種齒輪，作為傳遞動(dòng)力的機(jī)械部件，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中。以及齒輪零部件，全球的市場(chǎng)規(guī)模據(jù)說(shuō)已經(jīng)達(dá)到一萬(wàn)億元。隨著工業(yè)的發(fā)展，預(yù)測(cè)未來(lái)將繼續(xù)快速發(fā)展。

齒輪簡(jiǎn)史

據(jù)說(shuō)齒輪的歷史可以追溯到公元前。世界上現(xiàn)存最古老的齒輪之一，可以說(shuō)是古希臘安裝在機(jī)器上的齒輪，被稱為“安提俄克·奎特拉機(jī)器”。

同時(shí)，在齒輪史上，據(jù)說(shuō)留給我們最偉大的成就應(yīng)該是達(dá)芬奇。通過(guò)他的研究，齒輪在15世紀(jì)下半葉取得了很大的進(jìn)步?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在使用的齒輪形狀的基礎(chǔ)是在那個(gè)時(shí)代固定下來(lái)的。

18世紀(jì)下半葉的工業(yè)革命時(shí)期，高效率的齒輪刀具相繼被開發(fā)出來(lái)，使得批量生產(chǎn)齒輪成為可能，齒輪被廣泛應(yīng)用于所有制造業(yè)。齒輪在瞬息萬(wàn)變的制造業(yè)中提供支撐，在產(chǎn)業(yè)振興中起到標(biāo)志性作用?，F(xiàn)在，許多國(guó)家在設(shè)計(jì)貨幣或國(guó)徽時(shí)也使用齒輪。

今天作為代表性的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，除了齒輪、變矩器、皮帶、鏈條等。還可以列舉，但是齒輪在傳動(dòng)效率、承載能力、使用壽命等方面的優(yōu)越性是大家公認(rèn)的。在日本，2016年開發(fā)出一種新形狀的錐齒輪“IP(漸開線校平器)錐齒輪”，可以將生產(chǎn)效率提高到10倍，在世界范圍內(nèi)引起了極大的關(guān)注。此外，使用CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)大規(guī)模生產(chǎn)齒輪的研究也在進(jìn)行中，預(yù)計(jì)未來(lái)會(huì)有進(jìn)一步的進(jìn)展。

齒輪的功能和類型

在齒輪的作用中，除了以平行的方式傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，還可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)不同轉(zhuǎn)軸的齒輪組合來(lái)改變旋轉(zhuǎn)方向，通過(guò)不同大小的齒輪組合來(lái)改變轉(zhuǎn)速。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，已經(jīng)開發(fā)了各種齒輪，例如正齒輪、齒條、渦輪和錐齒輪。

除此之外，在齒輪的各種軸向形狀(齒在較長(zhǎng)方向上的形狀)中，還有垂直的(直齒)、傾斜的(斜齒)、彎曲的(斜齒)等等。如果把這些考慮進(jìn)去，把檔位分類，可以有十幾種檔位。

在齒輪的齒廓(齒的截面形狀)中，“漸開線齒廓”和“內(nèi)擺線齒廓”成為主流。尤其是漸開線齒廓，可以獲得平滑的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因其加工簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。

漸開線齒廓(咬合齒的接觸點(diǎn)總是在一條直線上移動(dòng))

齒輪的常規(guī)材料是碳鋼(S45C)和不銹鋼(SUS303)，但除了這些，還使用工程塑料(MC901)來(lái)減輕齒輪，使用球墨鑄鐵(FCD)來(lái)提高齒輪嚙合的靜音性，還使用淬火鋼來(lái)提高強(qiáng)度。

因此，在類型、形狀、材料等方面。齒輪分類豐富，已廣泛應(yīng)用于世界各地的工業(yè)產(chǎn)品中。

各種工業(yè)產(chǎn)品中的齒輪組合

說(shuō)起齒輪組裝后身邊最常用的工業(yè)產(chǎn)品，可以舉出手表、相機(jī)等。在手表的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)或相機(jī)的焦距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中使用振幅小于1mm的小齒輪。目前微米級(jí)的微小齒輪的研制也在進(jìn)行中，未來(lái)在微型機(jī)器的研制中也會(huì)有齒輪的貢獻(xiàn)。

此外，在稱為重工業(yè)的領(lǐng)域，如鐵路和船舶、工程機(jī)械、煉鐵、能源等。，由大大小小的各種齒輪組合而成的齒輪箱，也會(huì)應(yīng)用在很多場(chǎng)合。所謂齒輪箱，就是降低動(dòng)力的轉(zhuǎn)速以獲得扭矩，或者反過(guò)來(lái)提高動(dòng)力的轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總稱。例如，用于鐵路車輛的車輪驅(qū)動(dòng)部分和用于風(fēng)力發(fā)電和火力發(fā)電的渦輪發(fā)電機(jī)。

此外，近年來(lái)，內(nèi)置變速箱的GTF(齒輪傳動(dòng)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī))已在飛機(jī)工業(yè)中投入實(shí)際使用，引起了極大的關(guān)注。GTF可以通過(guò)變速箱的作用優(yōu)化渦輪和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，是一款低油耗、靜音的發(fā)動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在，中小型飛機(jī)的使用已經(jīng)規(guī)范化。未來(lái)隨著變速箱輕量化的解決，應(yīng)該會(huì)擴(kuò)展到大型客機(jī)上。

安裝在各種工業(yè)產(chǎn)品上的齒輪，作為機(jī)械技術(shù)進(jìn)步背后的功臣，正在不斷豐富著我們的社會(huì)生活。