Geschichte
Altgriechische Zahnräder ausgegraben
Im Westen erläuterte der altgriechische Philosoph Aristoteles 300 v. Chr. in „Mechanische Probleme“ das Problem der Übertragung von Drehbewegungen mit Zahnrädern aus Bronze oder Gusseisen. Die berühmten griechischen Gelehrten Aristoteles und Archimedes haben beide Zahnräder studiert. Der berühmte griechische Erfinder Gutisibios fügte gleichmäßig Stifte in den Rand der kreisförmigen Werkbank ein, damit sie mit dem Stiftrad ineinandergreifen. Er wandte diesen Mechanismus zum Gravieren an. Dies ist etwa 150 v. 100 v. Chr. erfand der alexandrinische Erfinder Herron den Kilometerzähler, bei dem Zahnräder verwendet wurden. Im 1. Jahrhundert n. Chr. wurde ein Zahnradgetriebe auch in der Wasserradfräsmaschine des römischen Architekten Pidobis verwendet. Ab dem 14. Jahrhundert wurden Zahnräder in Uhren verwendet.
Eisen-Bronze-Zahnrad aus der späten Warring States-Zeit
In den frühen Jahren der Östlichen Han-Dynastie (1. Jh. n. Chr.) gab es bereits Fischgrätengetriebe. Das Kompassauto und das Jili-Trommelauto, die in der Zeit der Drei Reiche erschienen, haben Getriebesysteme übernommen. Das von Du Yu in der Jin-Dynastie erfundene wasserrotierende kontinuierliche Mahlen überträgt die Kraft des Wasserrads über Zahnräder auf die Steinmühle. Die früheste Aufzeichnung des Getriebesystems in den Geschichtsbüchern ist die Beschreibung der wassergetragenen Armillarsphäre, die 725 von einer Partei der Tang-Dynastie und Liang Lingzan hergestellt wurde. Das Wassertransportinstrument und Xiangtai (siehe alte chinesische Uhren), die in der Nördlichen Song-Dynastie hergestellt wurden, verwendeten ein komplexes Getriebesystem. In der Ming-Dynastie zeichnete Mao Yuanyis „Wu Bei Zhi“ (geschrieben 1621) eine Zahnstangenübertragung auf. In den 1956 ausgegrabenen Ruinen der antiken Stadt Anwuji in der Provinz Hebei wurde ein eisernes Ratschengetriebe gefunden. Der Durchmesser des Rades beträgt ca. 80 mm. Obwohl es beschädigt ist, ist die Eisenqualität gut. Nach Recherchen wurde bestätigt, dass es sich um Produkte vom Ende der Zeit der Streitenden Reiche (3. Jahrhundert v. Chr.) Während der Westlichen Han-Dynastie (206 v. Chr. bis 24 n. Chr.) handelte. 1954 wurde in Tiejiaya, Landkreis Yongji, Provinz Shanxi, eine bronzene Ratsche ausgegraben. In Bezug auf die in derselben Grube ausgegrabenen Artefakte kann geschlussfolgert werden, dass es sich um Relikte der Qin-Dynastie (221 v. Chr. -206 v. Chr.) oder der frühen westlichen Han-Dynastie handelt. Das Rad hat 40 Zähne und einen Durchmesser von ca. 25 mm. Über die Verwendung des Ratschengetriebes wurden bisher keine schriftlichen Aufzeichnungen gefunden, und es wird spekuliert, dass es zum Bremsen verwendet werden könnte, um ein Zurückdrehen der Achse zu verhindern. 1953 wurde im Dorf Hongqing, Landkreis Chang'an, Provinz Shaanxi, ein Paar bronzene Zahnräder mit Fischgrätenmuster ausgegraben. Nach der Analyse der Grabstruktur und der Grabgegenstände kann festgestellt werden, dass das Zahnradpaar aus der frühen östlichen Han-Dynastie stammt. Beide Räder haben 24 Zähne und einen Durchmesser von etwa 15 mm. Hengyang und andere Orte haben ebenfalls die gleiche Fischgrätenausrüstung gefunden.
Strukturdiagramm der Getriebeübertragung in "Wu Bei Zhi"
Bereits 1694 schlug der französische Gelehrte PHILIPPE DE LA HIRE erstmals vor, die Evolvente als Zahnkurve zu verwenden. 1733 schlug der Franzose M.CAMUS vor, dass die gemeinsame Normale des Kontaktpunkts der Zahnradzähne durch den Knoten auf der Mittelverbindung verlaufen muss. Wenn eine augenblickliche Hilfsmittellinie entlang der augenblicklichen Mittellinie (Wälzkreis) des großen Rads und des kleinen Rads reinrollt, werden die beiden durch die Hilfszahnform gebildeten Zahnprofile fest mit der augenblicklichen Hilfsmittellinie am großen Rad verbunden und Die kleinen Radkurven sind zueinander konjugiert, dies ist das CAMUS-Theorem. Es berücksichtigt den Eingriffszustand der beiden Zahnoberflächen; es etabliert explizit das moderne Konzept der Kontaktpunkttrajektorien. 1765 schlägt der Schweizer L. EULER die mathematische Grundlage für die analytische Untersuchung des Evolventenzahnprofils vor und klärt die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius der Zahnprofilkurve und der Position des Krümmungsmittelpunkts eines Paars von ineinandergreifenden Zahnrädern. Später vervollständigte SAVARY diese Methode weiter und wurde zur EU-LET-SAVARY-Gleichung. Zur Anwendung des Evolventenzahnprofils hat ROTEFT WULLS beigetragen, der vorgeschlagen hat, dass das Evolventenzahnrad den Vorteil eines konstanten Winkelgeschwindigkeitsverhältnisses hat, wenn sich der Achsabstand ändert. 1873 schlug der deutsche Ingenieur HOPPE das Evolventenzahnprofil von Zahnrädern mit unterschiedlicher Zähnezahl bei Änderung des Eingriffswinkels vor und legte damit den ideologischen Grundstein für moderne variable Zahnräder.
Ende des 19. Jahrhunderts tauchten nacheinander das Prinzip des Wälzfräsverfahrens und die speziellen Werkzeugmaschinen und Werkzeuge auf, die dieses Prinzip zum Schneiden von Zähnen nutzten. Beim Schneiden der Verzahnung kann, solange das Schneidwerkzeug leicht aus der normalen Eingriffsposition bewegt wird, das entsprechende Verdrängungsrad auf der Werkzeugmaschine mit einem Standardwerkzeug ausgeschnitten werden. 1908 untersuchte MAAG in der Schweiz das Verdrängungsverfahren und stellte eine Zahnradstoßmaschine zum Zahnradstoßen her. Später schlugen das britische BSS, die amerikanische AGMA und das deutsche DIN nacheinander verschiedene Berechnungsmethoden für die Getriebeverschiebung vor.
Fischgrätengetriebe aus früher Han-Bronze
Um die Lebensdauer von Kraftübertragungszahnrädern zu verbessern und ihre Größe zu reduzieren, wurden neben Verbesserungen in Material, Wärmebehandlung und Struktur Zahnräder mit Kreisbogenverzahnung entwickelt. 1907 veröffentlichte der Brite FRANK HUMPHRIS erstmals die Bogenzahnform. 1926 erwarb der Schweizer ERUEST WILDHABER das Patentrecht auf das Schrägstirnrad mit Kreisbogenzahnprofil. 1955 schloss ML NOVIKOV aus der Sowjetunion die praktische Forschung an Kreisbogen-Zahnrädern ab und erhielt den Lenin-Orden. 1970 erhielt der Ingenieur der britischen Firma ROLH-ROYCE, RM STUDER, ein US-Patent für Doppelbogengetriebe. Diese Art von Ausrüstung wurde von den Menschen immer mehr beachtet und spielte eine bedeutende Rolle in der Produktion.
Zahnräder sind verzahnte mechanische Teile, die miteinander kämmen können. Sie sind in der mechanischen Übertragung und im gesamten mechanischen Bereich weit verbreitet. Die moderne Zahnradtechnologie hat erreicht: Das Zahnradmodul ist 0.004 bis 100 mm; der Zahnraddurchmesser beträgt 1 mm bis 150 Meter; die Sendeleistung kann 100,000 Kilowatt erreichen; die Geschwindigkeit kann Hunderttausende von Umdrehungen pro Minute erreichen; zweite.
Bei der Entwicklung der Produktion wurde auf die Stabilität des Getriebebetriebs geachtet. 1674 schlug der dänische Astronom Romer erstmals vor, die Epizykloide als Zahnprofilkurve zu verwenden, um ein leichtgängiges Zahnrad zu erhalten.
Während der industriellen Revolution im 18. Jahrhundert entwickelte sich die Getriebetechnik rasant und es wurde viel an Getrieben geforscht. 1733 veröffentlichte der französische Mathematiker Cammy das Grundgesetz des Zahnprofileingriffs; 1765 schlug der Schweizer Mathematiker Euler vor, Evolventen als Zahnprofilkurven zu verwenden.
Die im 19. Jahrhundert auftauchenden Wälzfräs- und Stoßmaschinen lösten das Problem der Massenproduktion hochpräziser Zahnräder. Im Jahr 1900 installierte Profort eine Differentialvorrichtung für die Wälzfräsmaschine, die Schrägverzahnungen auf der Wälzfräsmaschine bearbeiten konnte. Seitdem hat sich das Wälzfräsgetriebe der Wälzfräsmaschine durchgesetzt. .
1899 führte Lasher erstmals das Schema des Gangwechsels ein. Das Verschiebungszahnrad kann nicht nur den Unterschnitt der Zahnradzähne vermeiden, sondern auch den Achsabstand anpassen und die Tragfähigkeit des Zahnrads verbessern. 1923 schlug Wilder Haber aus den Vereinigten Staaten erstmals Zahnräder mit bogenförmigen Zahnprofilen vor. 1955 führte Sunovykov eingehende Forschungen zu Bogenzahnrädern durch, und Bogenzahnräder wurden dann in der Produktion verwendet. Dieses Zahnrad hat eine hohe Tragfähigkeit und Effizienz, ist aber nicht so einfach herzustellen wie Evolventenzahnräder und muss weiter verbessert werden.
