齒輪的開展起源

    前史

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

    東漢初年（公元1世紀）已有人字齒輪。三國時期呈現的指南車和記里鼓車已選用齒輪傳動體系。晉代杜預創造的水轉連磨便是通過齒輪將水輪的動力傳遞給石磨的。史書中關于齒輪傳動體系的最早記載，是對唐代一行、梁令瓚于725年制作的水運渾儀的描繪。北宋時制作的水運儀象臺（見我國古代計時器）運用了復雜的齒輪體系。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設備。1956年開掘的河北安午汲古城遺址中，發現了鐵制棘齒輪，輪直徑約80毫米，雖已殘損，但鐵質較好，經研討，確認為是戰國末期（公元前3世紀）到西漢(公元前206～公元24年)期間的制品。1954年在山西省永濟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。關于棘齒輪的用途，迄今未發現文字記載，估測或許用于制動，以防止輪軸倒轉。1953年陜西省長安縣紅慶村出土了一對青銅人字齒輪。依據墓結構和墓葬物品情況剖析，可確定這對齒輪出于東漢初年。兩輪都為24齒，直徑約15毫米。衡陽等地也發現過相同的人字齒輪。[1]

    早在1694年，法國學者PHILIPPEDELAHIRE首要提出漸開線可作為齒形曲線。1733年，法國人M.CAMUS提出輪齒接觸點的公法線有必要通過中心連線上的節點。一條輔佐瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節圓)純滾動時，與輔佐瞬心線固聯的輔佐齒形在大輪和小輪上所包絡構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；明確建立了現代關于接觸點軌跡的概念。1765年，瑞士的L．EULER提出漸開線齒形解析研討的數學根底，闡明晰相嚙合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關系。后來，SAVARY進一步完成這一辦法，成為EU-LET-SAVARY方程。對漸開線齒形運用作出貢獻的是ROTEFTWULLS，他提出中心距改動時，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，對不同齒數的齒輪在壓力角改動時的漸開線齒形，從而奠定了現代變位齒輪的思想根底。

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

    為了進步動力傳動齒輪的運用壽命并減小其尺度，除從材料，熱處理及結構等方面改善外，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。1955年，蘇聯的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。這種齒輪現已日益為人們所注重，在出產中發揮了顯著效益。

    齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件，它在機械傳動及整個機械領域中的運用極端廣泛。現代齒輪技能已達到：齒輪模數0.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達上十萬千瓦；轉速可達幾十萬轉/分；最高的圓周速度達300米/秒。

    隨著出產的開展，齒輪運轉的平穩性受到注重。1674年丹麥天文學家羅默首次提出用外擺線作齒廓曲線，以得到運轉平穩的齒輪。

    18世紀工業革命時期，齒輪技能得到高速開展，人們對齒輪進行了大量的研討。1733年法國數學家卡米宣布了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數學家歐拉主張選用漸開線作齒廓曲線。

    19世紀呈現的滾齒機和插齒機，解決了大量出產高精度齒輪的問題。1900年，普福特為滾齒機裝上差動設備，能在滾齒機上加工出斜齒輪，從此滾齒機滾切齒輪得到普及，展成法加工齒輪占了壓倒優勢，漸開線齒輪成為運用最廣的齒輪。

    1899年，拉舍最先實施了變位齒輪的計劃。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和進步齒輪的承載才能。1923年美國懷爾德哈伯最先提出圓弧齒廓的齒輪，1955年蘇諾維科夫對圓弧齒輪進行了深化的研討，圓弧齒輪遂得以運用于出產。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，還有待進一步改善。

    我國職業開展

    1、情況

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

    2006年，我國悉數齒輪、傳動和驅動部件制作企業完成累計工業總產值102628183千元，比上年同期添加24.15%；完成累計產品銷售收入98238240千元，比上年同期添加24.37%；完成累計利潤總額5665210千元，比上年同期添加26.85%。

    2007年1-12月，我國悉數齒輪、傳動和驅動部件制作企業完成累計工業總產值136542841千元，比上年同期添加30.96%；2008年1-10月，我國悉數齒輪、傳動和驅動部件制作企業完成累計工業總產值144529138千元，比上年同期添加32.92%。

    我國齒輪制作業與發達國家相比還存在自主立異才能不足、新品開發慢、商場競賽無序、企業管理單薄、信息化程度低、從業人員歸納本質有待進步等問題。現階段齒輪職業應通過商場競賽與整合，進步職業集中度，構成一批擁有幾十億元、5億元、1億元財物的大、中、小規劃企業；通過自主知識產權產品規劃開發，構成一批車輛傳動系（變速箱、驅動橋總成）牽頭企業，用牽頭企業的配套才能整合齒輪職業的才能與資源；完成專業化、網絡化配套，構成大批有特色的工藝、有特色的產品和有快速反應才能的名牌企業；通過技改，完成現代化齒輪制作企業轉型。

    “十一五”末期，我國齒輪制作業年銷售額可達到1300億元，人均銷售額上升到65萬元/年，在世界職業排名中達到世界第二。2006-2010年將新增設備10萬臺，即每年用于新增設備出資約60億元，新購機床2萬臺，每臺平均單價30萬元。到2010年，我國齒輪制作業應有各類機床總數約40萬臺，其間數控機床10萬臺，數控化率25%（高于機械制作全職業平均值17%）。

    2、開展

    中低檔的齒輪模具在國內大多都能出產，高端的齒輪模具多依靠進口。國內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，齒輪廠往往設一個工段或一個車間來承擔這項工作。這就致使國內的齒輪模具工業開展難上加難。相關專家表明，要想促使我國齒輪模具工業更好更快的開展，就有必要從根本上解決依賴問題，努力進步專業技能，以便更好的服務于國內齒輪模具工業。

    隨著齒輪職業競賽的不斷加劇，大型齒輪企業間并購整合與資本運作日趨頻頻，國內優異的齒輪出產企業愈來愈注重對職業商場的研討，特別是對企業開展環境和客戶需求趨勢改動的深化研討。正因為如此，一大批國內優異的齒輪品牌敏捷崛起，逐漸成為齒輪職業中的翹楚！

    2011年，齒輪職業整體銷售額達到1780億元人民幣，同比添加23%;進口額雖還遠遠高于出口額，但出口增速則顯著強于進口。

    2012年齒輪職業開展或許呈現“前低后高、中速添加”的態勢。2012年四季度呈現的職業添加放緩的趨勢將繼續延續。下半年，隨著國家擴大內需方針的逐漸到位，戰略性新興工業的開展以及國家“三基規劃”的開端實施，必將進步現代配備制作業，從而帶動整個齒輪職業新一輪的上升。估計齒輪職業銷售收入將添加10%以上，出口增幅或將達15%。

    3、出資

    齒輪及其齒輪產品是機械配備的重要根底件，絕大部分機械成套設備的首要傳動部件都是齒輪傳動。隨著國民經濟的高速開展，全職業年銷售總額已突破千億元，構成了企業多元并存、一起開展的職業格式。其間，龍頭企業、骨干企業已成為推進職業管理水平、產品技能質量水平緩自主立異才能進步的重要力氣，為把我國從齒輪制作大國建設成為齒輪制作強國做出了突出貢獻。

    依據（我國齒輪職業產銷需求預測與轉型升級剖析陳述）顯現我國齒輪傳動職業在“十一五”期間得到了快速開展，2005-2010年我國齒輪職業的工業總產值逐年添加，且同比增幅均在20%以上。2010年整個齒輪工業完成工業總產值946.35億元，齒輪全職業商場需求超越1400億元，世界排名第二。從規劃和銷售額等各方面要素來看，齒輪工業已然成為我國機械通用零部件根底件領域的“領軍”級職業。我國已經成為名副其實的世界齒輪制作大國。

    2011年末，我國軸承、齒輪、傳動和驅動部件的制作工業企業達2319家，職業總財物達2483.16億元，同比添加20.59%。2011年，我國規劃以上軸承、齒輪、傳動和驅動部件的制作工業企業完成主營業務收入達3144億元，同比添加28.00%；完成利潤總額達230.4億元，同比添加22.08%。

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

    我國處于工業化、商場化和城鎮化加速開展的時期，也處在消費擴大和結構升級的時期，配備制作業將迎來難得開展機會，為齒輪的開展供給巨大商場空間。“十二五”是我國齒輪職業開展的黃金期，職業應加速朝“由大變強”的方針跨進。

    開展格式

    1、博弈

    特別值得注意的是，少數國家挑起的交易保護主義，有或許引發全球范圍內的交易保護。經濟全球化和交易保護主義正處于博弈階段，但整體趨勢是經濟全球化。同時，后金融危機年代，人民幣面臨著增值的巨大壓力。這意味著進出口格式將產生新的改動，更多的世界產品將進入我國與國產品牌直接競賽。我國齒輪企業有必要要在競賽中走向成熟。未來的競賽格式將是集團化趨勢顯著，職業集中度進步；世界大企業重心搬運，紛繁加大對我國等新興商場的投入，國內競賽世界化加劇；國外企業越來越注重我國元素，未來將專門研制針對我國商場的產品。

    2、技能革新

    應采納有用辦法，用信息技能改造進步齒輪職業，改動我國齒輪產品層次低和經濟效益不高的情況。如運用自動化、智能化設備，降低成本和動力消耗;推進計算機集成制作體系等在齒輪職業的運用，構成強壯的先進配備制作體系等。

    3、大勢所趨

    截止到2012年末，齒輪職業年銷售收入約1600億元，出產企業1000余家，規劃以上企業約400余家，從業人員約30萬人，是根底零部件職業規劃最大的分職業。通過20多年的不懈努力，我國已經成為齒輪強國。

    “十二五”期間我國齒輪職業面臨調整復興、由大變強的前史開展機會，國內外商場競賽加劇，國內深層次矛盾不可避免地會影響職業前進腳步，但推進職業技能進步立異開展的基本力氣不可逆轉，全職業在轉型升級的進程中將以年均30%左右的增速完成穩定開展。

    隨著全球一體化的到來，關聯度越來越高的工業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品這么簡略。將從源頭上打破工業之間壁壘，以職業需求為導向成為工業之間融合開展的新趨勢。為達成通過工業融合推進技能立異的目的，職業間應從技能、規范和法規、信息服務與軟科學研討、品牌推行等方面全方位合作，合理使用兩邊的資源，進行前瞻性產品的規劃與開發，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開展的主題。隨著越來越多的國家做出低碳化許諾，節能減排將是企業下一步技能開展的方向。職業也應捉住低碳經濟的機會，提前介入混合動力、燃料電池、電機電子等新動力技能的研討；進一步發掘傳統動力的潛力，大力開展再制作等技能，推進工業完成綠色開展、循環開展。