齒輪的開展起源

    前史

    在西方，公元前300年古希臘哲學(xué)家亞里士多德在《機(jī)械問題》中，就論述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的問題。希臘著名學(xué)者亞里士多德和阿基米德都研討過齒輪，希臘有名的創(chuàng)造家古蒂西比奧斯在圓板工作臺(tái)邊緣上均勻地插上銷子，使它與銷輪嚙合，他把這種機(jī)構(gòu)運(yùn)用到刻漏上。這約是公元前150年的事。在公元前100年，亞歷山人的創(chuàng)造家赫倫創(chuàng)造了里程計(jì)，在里程計(jì)中運(yùn)用了齒輪。公元1世紀(jì)時(shí)，羅馬的建筑家畢多畢斯制作的水車式制粉機(jī)上也運(yùn)用了齒輪傳動(dòng)設(shè)備。到14世紀(jì)，開端在鐘表上運(yùn)用齒輪。

    東漢初年（公元1世紀(jì)）已有人字齒輪。三國時(shí)期呈現(xiàn)的指南車和記里鼓車已選用齒輪傳動(dòng)體系。晉代杜預(yù)創(chuàng)造的水轉(zhuǎn)連磨便是通過齒輪將水輪的動(dòng)力傳遞給石磨的。史書中關(guān)于齒輪傳動(dòng)體系的最早記載，是對(duì)唐代一行、梁令瓚于725年制作的水運(yùn)渾儀的描繪。北宋時(shí)制作的水運(yùn)儀象臺(tái)（見我國古代計(jì)時(shí)器）運(yùn)用了復(fù)雜的齒輪體系。明代茅元儀著《武備志》（成書于1621年）記載了一種齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)備。1956年開掘的河北安午汲古城遺址中，發(fā)現(xiàn)了鐵制棘齒輪，輪直徑約80毫米，雖已殘損，但鐵質(zhì)較好，經(jīng)研討，確認(rèn)為是戰(zhàn)國末期（公元前3世紀(jì)）到西漢(公元前206～公元24年)期間的制品。1954年在山西省永濟(jì)縣蘗家崖出土了青銅棘齒輪。參閱同坑出土器物，可斷定為秦代(公元前221～前206)或西漢初年遺物，輪40齒，直徑約25毫米。關(guān)于棘齒輪的用途，迄今未發(fā)現(xiàn)文字記載，估測或許用于制動(dòng)，以防止輪軸倒轉(zhuǎn)。1953年陜西省長安縣紅慶村出土了一對(duì)青銅人字齒輪。依據(jù)墓結(jié)構(gòu)和墓葬物品情況剖析，可確定這對(duì)齒輪出于東漢初年。兩輪都為24齒，直徑約15毫米。衡陽等地也發(fā)現(xiàn)過相同的人字齒輪。[1]

    早在1694年，法國學(xué)者PHILIPPEDELAHIRE首要提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人M.CAMUS提出輪齒接觸點(diǎn)的公法線有必要通過中心連線上的節(jié)點(diǎn)。一條輔佐瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節(jié)圓)純滾動(dòng)時(shí)，與輔佐瞬心線固聯(lián)的輔佐齒形在大輪和小輪上所包絡(luò)構(gòu)成的兩齒廓曲線是互相共軛的，這便是CAMUS定理。它考慮了兩齒面的嚙合狀態(tài)；明確建立了現(xiàn)代關(guān)于接觸點(diǎn)軌跡的概念。1765年，瑞士的L．EULER提出漸開線齒形解析研討的數(shù)學(xué)根底，闡明晰相嚙合的一對(duì)齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。后來，SAVARY進(jìn)一步完成這一辦法，成為EU-LET-SAVARY方程。對(duì)漸開線齒形運(yùn)用作出貢獻(xiàn)的是ROTEFTWULLS，他提出中心距改動(dòng)時(shí)，漸開線齒輪具有角速比不變的長處。1873年，德國工程師HOPPE提出，對(duì)不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改動(dòng)時(shí)的漸開線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想根底。

    19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及使用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼呈現(xiàn)，使齒輪加工具有較齊備的手段后，漸開線齒形更顯現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。切齒時(shí)只要將切齒工具從正常的嚙合位置稍加移動(dòng)，就能用規(guī)范刀具在機(jī)床上切出相應(yīng)的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG研討了變位辦法并制作出展成加工插齒機(jī)，后來，英國BSS、美國AGMA、德國DIN相繼對(duì)齒輪變位提出了多種計(jì)算辦法。

    為了進(jìn)步動(dòng)力傳動(dòng)齒輪的運(yùn)用壽命并減小其尺度，除從材料，熱處理及結(jié)構(gòu)等方面改善外，圓弧齒形的齒輪取得了開展。1907年，英國人FRANKHUMPHRIS最早宣布了圓弧齒形。1926年，瑞土人ERUESTWILDHABER取得法面圓弧齒形斜齒輪的專利權(quán)。1955年，蘇聯(lián)的M．L．NOVIKOV完成了圓弧齒形齒輪的有用研討并取得列寧勛章。1970年，英國ROLH—ROYCE公司工程師R．M．STUDER取得了雙圓弧齒輪的美國專利。這種齒輪現(xiàn)已日益為人們所注重，在出產(chǎn)中發(fā)揮了顯著效益。

    齒輪是能互相嚙合的有齒的機(jī)械零件，它在機(jī)械傳動(dòng)及整個(gè)機(jī)械領(lǐng)域中的運(yùn)用極端廣泛?，F(xiàn)代齒輪技能已達(dá)到：齒輪模數(shù)0.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達(dá)上十萬千瓦；轉(zhuǎn)速可達(dá)幾十萬轉(zhuǎn)/分；最高的圓周速度達(dá)300米/秒。

    隨著出產(chǎn)的開展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到注重。1674年丹麥天文學(xué)家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線，以得到運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的齒輪。

    18世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期，齒輪技能得到高速開展，人們對(duì)齒輪進(jìn)行了大量的研討。1733年法國數(shù)學(xué)家卡米宣布了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉主張選用漸開線作齒廓曲線。

    19世紀(jì)呈現(xiàn)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)，解決了大量出產(chǎn)高精度齒輪的問題。1900年，普福特為滾齒機(jī)裝上差動(dòng)設(shè)備，能在滾齒機(jī)上加工出斜齒輪，從此滾齒機(jī)滾切齒輪得到普及，展成法加工齒輪占了壓倒優(yōu)勢，漸開線齒輪成為運(yùn)用最廣的齒輪。

    1899年，拉舍最先實(shí)施了變位齒輪的計(jì)劃。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和進(jìn)步齒輪的承載才能。1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進(jìn)行了深化的研討，圓弧齒輪遂得以運(yùn)用于出產(chǎn)。這種齒輪的承載才能和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪那樣易于制作，還有待進(jìn)一步改善。

    我國職業(yè)開展

    1、情況

    我國齒輪工業(yè)在“十五”期間得到了快速開展：2005年齒輪職業(yè)的年產(chǎn)值由2000年的240億元添加到683億元，年復(fù)合添加率23.27%，已成為我國機(jī)械根底件中規(guī)劃最大的職業(yè)。就商場需求與出產(chǎn)規(guī)劃而言，我國齒輪職業(yè)在全球排名已超越意大利，居世界第四位。

    2006年，我國悉數(shù)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制作企業(yè)完成累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值102628183千元，比上年同期添加24.15%；完成累計(jì)產(chǎn)品銷售收入98238240千元，比上年同期添加24.37%；完成累計(jì)利潤總額5665210千元，比上年同期添加26.85%。

    2007年1-12月，我國悉數(shù)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制作企業(yè)完成累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值136542841千元，比上年同期添加30.96%；2008年1-10月，我國悉數(shù)齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制作企業(yè)完成累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值144529138千元，比上年同期添加32.92%。

    我國齒輪制作業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在自主立異才能不足、新品開發(fā)慢、商場競賽無序、企業(yè)管理單薄、信息化程度低、從業(yè)人員歸納本質(zhì)有待進(jìn)步等問題?，F(xiàn)階段齒輪職業(yè)應(yīng)通過商場競賽與整合，進(jìn)步職業(yè)集中度，構(gòu)成一批擁有幾十億元、5億元、1億元財(cái)物的大、中、小規(guī)劃企業(yè)；通過自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品規(guī)劃開發(fā)，構(gòu)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)的配套才能整合齒輪職業(yè)的才能與資源；完成專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，構(gòu)成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)才能的名牌企業(yè)；通過技改，完成現(xiàn)代化齒輪制作企業(yè)轉(zhuǎn)型。

    “十一五”末期，我國齒輪制作業(yè)年銷售額可達(dá)到1300億元，人均銷售額上升到65萬元/年，在世界職業(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)備出資約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，我國齒輪制作業(yè)應(yīng)有各類機(jī)床總數(shù)約40萬臺(tái)，其間數(shù)控機(jī)床10萬臺(tái)，數(shù)控化率25%（高于機(jī)械制作全職業(yè)平均值17%）。

    2、開展

    中低檔的齒輪模具在國內(nèi)大多都能出產(chǎn)，高端的齒輪模具多依靠進(jìn)口。國內(nèi)專門做齒輪模具的工廠不多，大都由齒輪廠自己做齒輪模具，齒輪廠往往設(shè)一個(gè)工段或一個(gè)車間來承擔(dān)這項(xiàng)工作。這就致使國內(nèi)的齒輪模具工業(yè)開展難上加難。相關(guān)專家表明，要想促使我國齒輪模具工業(yè)更好更快的開展，就有必要從根本上解決依賴問題，努力進(jìn)步專業(yè)技能，以便更好的服務(wù)于國內(nèi)齒輪模具工業(yè)。

    隨著齒輪職業(yè)競賽的不斷加劇，大型齒輪企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻頻，國內(nèi)優(yōu)異的齒輪出產(chǎn)企業(yè)愈來愈注重對(duì)職業(yè)商場的研討，特別是對(duì)企業(yè)開展環(huán)境和客戶需求趨勢改動(dòng)的深化研討。正因?yàn)槿绱?，一大批國?nèi)優(yōu)異的齒輪品牌敏捷崛起，逐漸成為齒輪職業(yè)中的翹楚！

    2011年，齒輪職業(yè)整體銷售額達(dá)到1780億元人民幣，同比添加23%;進(jìn)口額雖還遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于出口額，但出口增速則顯著強(qiáng)于進(jìn)口。

    2012年齒輪職業(yè)開展或許呈現(xiàn)“前低后高、中速添加”的態(tài)勢。2012年四季度呈現(xiàn)的職業(yè)添加放緩的趨勢將繼續(xù)延續(xù)。下半年，隨著國家擴(kuò)大內(nèi)需方針的逐漸到位，戰(zhàn)略性新興工業(yè)的開展以及國家“三基規(guī)劃”的開端實(shí)施，必將進(jìn)步現(xiàn)代配備制作業(yè)，從而帶動(dòng)整個(gè)齒輪職業(yè)新一輪的上升。估計(jì)齒輪職業(yè)銷售收入將添加10%以上，出口增幅或?qū)⑦_(dá)15%。

    3、出資

    齒輪及其齒輪產(chǎn)品是機(jī)械配備的重要根底件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的首要傳動(dòng)部件都是齒輪傳動(dòng)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速開展，全職業(yè)年銷售總額已突破千億元，構(gòu)成了企業(yè)多元并存、一起開展的職業(yè)格式。其間，龍頭企業(yè)、骨干企業(yè)已成為推進(jìn)職業(yè)管理水平、產(chǎn)品技能質(zhì)量水平緩自主立異才能進(jìn)步的重要力氣，為把我國從齒輪制作大國建設(shè)成為齒輪制作強(qiáng)國做出了突出貢獻(xiàn)。

    依據(jù)（我國齒輪職業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型升級(jí)剖析陳述）顯現(xiàn)我國齒輪傳動(dòng)職業(yè)在“十一五”期間得到了快速開展，2005-2010年我國齒輪職業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值逐年添加，且同比增幅均在20%以上。2010年整個(gè)齒輪工業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值946.35億元，齒輪全職業(yè)商場需求超越1400億元，世界排名第二。從規(guī)劃和銷售額等各方面要素來看，齒輪工業(yè)已然成為我國機(jī)械通用零部件根底件領(lǐng)域的“領(lǐng)軍”級(jí)職業(yè)。我國已經(jīng)成為名副其實(shí)的世界齒輪制作大國。

    2011年末，我國軸承、齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件的制作工業(yè)企業(yè)達(dá)2319家，職業(yè)總財(cái)物達(dá)2483.16億元，同比添加20.59%。2011年，我國規(guī)劃以上軸承、齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件的制作工業(yè)企業(yè)完成主營業(yè)務(wù)收入達(dá)3144億元，同比添加28.00%；完成利潤總額達(dá)230.4億元，同比添加22.08%。

    2012年上半年，全國齒輪的產(chǎn)值達(dá)97.69萬噸，同比添加47.14%。2012年6月份，我國出產(chǎn)齒輪18萬噸，同比添加50.18%。

    我國處于工業(yè)化、商場化和城鎮(zhèn)化加速開展的時(shí)期，也處在消費(fèi)擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)升級(jí)的時(shí)期，配備制作業(yè)將迎來難得開展機(jī)會(huì)，為齒輪的開展供給巨大商場空間。“十二五”是我國齒輪職業(yè)開展的黃金期，職業(yè)應(yīng)加速朝“由大變強(qiáng)”的方針跨進(jìn)。

    開展格式

    1、博弈

    特別值得注意的是，少數(shù)國家挑起的交易保護(hù)主義，有或許引發(fā)全球范圍內(nèi)的交易保護(hù)。經(jīng)濟(jì)全球化和交易保護(hù)主義正處于博弈階段，但整體趨勢是經(jīng)濟(jì)全球化。同時(shí)，后金融危機(jī)年代，人民幣面臨著增值的巨大壓力。這意味著進(jìn)出口格式將產(chǎn)生新的改動(dòng)，更多的世界產(chǎn)品將進(jìn)入我國與國產(chǎn)品牌直接競賽。我國齒輪企業(yè)有必要要在競賽中走向成熟。未來的競賽格式將是集團(tuán)化趨勢顯著，職業(yè)集中度進(jìn)步；世界大企業(yè)重心搬運(yùn)，紛繁加大對(duì)我國等新興商場的投入，國內(nèi)競賽世界化加?。粐馄髽I(yè)越來越注重我國元素，未來將專門研制針對(duì)我國商場的產(chǎn)品。

    2、技能革新

    應(yīng)采納有用辦法，用信息技能改造進(jìn)步齒輪職業(yè)，改動(dòng)我國齒輪產(chǎn)品層次低和經(jīng)濟(jì)效益不高的情況。如運(yùn)用自動(dòng)化、智能化設(shè)備，降低成本和動(dòng)力消耗;推進(jìn)計(jì)算機(jī)集成制作體系等在齒輪職業(yè)的運(yùn)用，構(gòu)成強(qiáng)壯的先進(jìn)配備制作體系等。

    3、大勢所趨

    截止到2012年末，齒輪職業(yè)年銷售收入約1600億元，出產(chǎn)企業(yè)1000余家，規(guī)劃以上企業(yè)約400余家，從業(yè)人員約30萬人，是根底零部件職業(yè)規(guī)劃最大的分職業(yè)。通過20多年的不懈努力，我國已經(jīng)成為齒輪強(qiáng)國。

    “十二五”期間我國齒輪職業(yè)面臨調(diào)整復(fù)興、由大變強(qiáng)的前史開展機(jī)會(huì)，國內(nèi)外商場競賽加劇，國內(nèi)深層次矛盾不可避免地會(huì)影響職業(yè)前進(jìn)腳步，但推進(jìn)職業(yè)技能進(jìn)步立異開展的基本力氣不可逆轉(zhuǎn)，全職業(yè)在轉(zhuǎn)型升級(jí)的進(jìn)程中將以年均30%左右的增速完成穩(wěn)定開展。

    隨著全球一體化的到來，關(guān)聯(lián)度越來越高的工業(yè)需求面臨越來越多的一起課題，需求建立廣泛的合作。而這種合作已不再僅是供給產(chǎn)品這么簡略。將從源頭上打破工業(yè)之間壁壘，以職業(yè)需求為導(dǎo)向成為工業(yè)之間融合開展的新趨勢。為達(dá)成通過工業(yè)融合推進(jìn)技能立異的目的，職業(yè)間應(yīng)從技能、規(guī)范和法規(guī)、信息服務(wù)與軟科學(xué)研討、品牌推行等方面全方位合作，合理使用兩邊的資源，進(jìn)行前瞻性產(chǎn)品的規(guī)劃與開發(fā)，確保我國自主立異技能的適用性和搶先性。

    4、革新

    低碳化已成為制作業(yè)開展的主題。隨著越來越多的國家做出低碳化許諾，節(jié)能減排將是企業(yè)下一步技能開展的方向。職業(yè)也應(yīng)捉住低碳經(jīng)濟(jì)的機(jī)會(huì)，提前介入混合動(dòng)力、燃料電池、電機(jī)電子等新動(dòng)力技能的研討；進(jìn)一步發(fā)掘傳統(tǒng)動(dòng)力的潛力，大力開展再制作等技能，推進(jìn)工業(yè)完成綠色開展、循環(huán)開展。