齿轮的开展起源

    前史

    在西方，公元前300年古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就论述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。希腊著名学者亚里士多德和阿基米德都研讨过齿轮，希腊有名的创造家古蒂西比奥斯在圆板工作台边缘上均匀地插上销子，使它与销轮啮合，他把这种机构运用到刻漏上。这约是公元前150年的事。在公元前100年，亚历山人的创造家赫伦创造了里程计，在里程计中运用了齿轮。公元1世纪时，罗马的建筑家毕多毕斯制作的水车式制粉机上也运用了齿轮传动设备。到14世纪，开端在钟表上运用齿轮。

    东汉初年（公元1世纪）已有人字齿轮。三国时期呈现的指南车和记里鼓车已选用齿轮传动体系。晋代杜预创造的水转连磨便是通过齿轮将水轮的动力传递给石磨的。史书中关于齿轮传动体系的最早记载，是对唐代一行、梁令瓒于725年制作的水运浑仪的描绘。北宋时制作的水运仪象台（见我国古代计时器）运用了复杂的齿轮体系。明代茅元仪著《武备志》（成书于1621年）记载了一种齿轮齿条传动设备。1956年开掘的河北安午汲古城遗址中，发现了铁制棘齿轮，轮直径约80毫米，虽已残损，但铁质较好，经研讨，确认为是战国末期（公元前3世纪）到西汉(公元前206～公元24年)期间的制品。1954年在山西省永济县蘖家崖出土了青铜棘齿轮。参阅同坑出土器物，可断定为秦代(公元前221～前206)或西汉初年遗物，轮40齿，直径约25毫米。关于棘齿轮的用途，迄今未发现文字记载，估测或许用于制动，以防止轮轴倒转。1953年陕西省长安县红庆村出土了一对青铜人字齿轮。依据墓结构和墓葬物品情况剖析，可确定这对齿轮出于东汉初年。两轮都为24齿，直径约15毫米。衡阳等地也发现过相同的人字齿轮。[1]

    早在1694年，法国学者PHILIPPEDELAHIRE首要提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人M.CAMUS提出轮齿接触点的公法线有必要通过中心连线上的节点。一条辅佐瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅佐瞬心线固联的辅佐齿形在大轮和小轮上所包络构成的两齿廓曲线是互相共轭的，这便是CAMUS定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的概念。1765年，瑞士的L．EULER提出渐开线齿形解析研讨的数学根底，阐明晰相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，SAVARY进一步完成这一办法，成为EU-LET-SAVARY方程。对渐开线齿形运用作出贡献的是ROTEFTWULLS，他提出中心距改动时，渐开线齿轮具有角速比不变的长处。1873年，德国工程师HOPPE提出，对不同齿数的齿轮在压力角改动时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想根底。

    19世纪末，展成切齿法的原理及使用此原理切齿的专用机床与刀具的相继呈现，使齿轮加工具有较齐备的手段后，渐开线齿形更显现出巨大的优越性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用规范刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG研讨了变位办法并制作出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算办法。

    为了进步动力传动齿轮的运用寿命并减小其尺度，除从材料，热处理及结构等方面改善外，圆弧齿形的齿轮取得了开展。1907年，英国人FRANKHUMPHRIS最早宣布了圆弧齿形。1926年，瑞土人ERUESTWILDHABER取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的M．L．NOVIKOV完成了圆弧齿形齿轮的有用研讨并取得列宁勋章。1970年，英国ROLH—ROYCE公司工程师R．M．STUDER取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所注重，在出产中发挥了显著效益。

    齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的运用极端广泛。现代齿轮技能已达到：齿轮模数0.004～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。

    随着出产的开展，齿轮运转的平稳性受到注重。1674年丹麦天文学家罗默首次提出用外摆线作齿廓曲线，以得到运转平稳的齿轮。

    18世纪工业革命时期，齿轮技能得到高速开展，人们对齿轮进行了大量的研讨。1733年法国数学家卡米宣布了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉主张选用渐开线作齿廓曲线。

    19世纪呈现的滚齿机和插齿机，解决了大量出产高精度齿轮的问题。1900年，普福特为滚齿机装上差动设备，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为运用最广的齿轮。

    1899年，拉舍最先实施了变位齿轮的计划。变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和进步齿轮的承载才能。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆弧齿轮进行了深化的研讨，圆弧齿轮遂得以运用于出产。这种齿轮的承载才能和效率都较高，但尚不及渐开线齿轮那样易于制作，还有待进一步改善。

    我国职业开展

    1、情况

    我国齿轮工业在“十五”期间得到了快速开展：2005年齿轮职业的年产值由2000年的240亿元添加到683亿元，年复合添加率23.27%，已成为我国机械根底件中规划最大的职业。就商场需求与出产规划而言，我国齿轮职业在全球排名已超越意大利，居世界第四位。

    2006年，我国悉数齿轮、传动和驱动部件制作企业完成累计工业总产值102628183千元，比上年同期添加24.15%；完成累计产品销售收入98238240千元，比上年同期添加24.37%；完成累计利润总额5665210千元，比上年同期添加26.85%。

    2007年1-12月，我国悉数齿轮、传动和驱动部件制作企业完成累计工业总产值136542841千元，比上年同期添加30.96%；2008年1-10月，我国悉数齿轮、传动和驱动部件制作企业完成累计工业总产值144529138千元，比上年同期添加32.92%。

    我国齿轮制作业与发达国家相比还存在自主立异才能不足、新品开发慢、商场竞赛无序、企业管理单薄、信息化程度低、从业人员归纳本质有待进步等问题。现阶段齿轮职业应通过商场竞赛与整合，进步职业集中度，构成一批拥有几十亿元、5亿元、1亿元财物的大、中、小规划企业；通过自主知识产权产品规划开发，构成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套才能整合齿轮职业的才能与资源；完成专业化、网络化配套，构成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应才能的名牌企业；通过技改，完成现代化齿轮制作企业转型。

    “十一五”末期，我国齿轮制作业年销售额可达到1300亿元，人均销售额上升到65万元/年，在世界职业排名中达到世界第二。2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备出资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元。到2010年，我国齿轮制作业应有各类机床总数约40万台，其间数控机床10万台，数控化率25%（高于机械制作全职业平均值17%）。

    2、开展

    中低档的齿轮模具在国内大多都能出产，高端的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多，大都由齿轮厂自己做齿轮模具，齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。这就致使国内的齿轮模具工业开展难上加难。相关专家表明，要想促使我国齿轮模具工业更好更快的开展，就有必要从根本上解决依赖问题，努力进步专业技能，以便更好的服务于国内齿轮模具工业。

    随着齿轮职业竞赛的不断加剧，大型齿轮企业间并购整合与资本运作日趋频频，国内优异的齿轮出产企业愈来愈注重对职业商场的研讨，特别是对企业开展环境和客户需求趋势改动的深化研讨。正因为如此，一大批国内优异的齿轮品牌敏捷崛起，逐渐成为齿轮职业中的翘楚！

    2011年，齿轮职业整体销售额达到1780亿元人民币，同比添加23%;进口额虽还远远高于出口额，但出口增速则显着强于进口。

    2012年齿轮职业开展或许呈现“前低后高、中速添加”的态势。2012年四季度呈现的职业添加放缓的趋势将继续延续。下半年，随着国家扩大内需方针的逐渐到位，战略性新兴工业的开展以及国家“三基规划”的开端实施，必将进步现代配备制作业，从而带动整个齿轮职业新一轮的上升。估计齿轮职业销售收入将添加10%以上，出口增幅或将达15%。

    3、出资

    齿轮及其齿轮产品是机械配备的重要根底件，绝大部分机械成套设备的首要传动部件都是齿轮传动。随着国民经济的高速开展，全职业年销售总额已突破千亿元，构成了企业多元并存、一起开展的职业格式。其间，龙头企业、骨干企业已成为推进职业管理水平、产品技能质量水平缓自主立异才能进步的重要力气，为把我国从齿轮制作大国建设成为齿轮制作强国做出了突出贡献。

    依据（我国齿轮职业产销需求预测与转型升级剖析陈述）显现我国齿轮传动职业在“十一五”期间得到了快速开展，2005-2010年我国齿轮职业的工业总产值逐年添加，且同比增幅均在20%以上。2010年整个齿轮工业完成工业总产值946.35亿元，齿轮全职业商场需求超越1400亿元，世界排名第二。从规划和销售额等各方面要素来看，齿轮工业已然成为我国机械通用零部件根底件领域的“领军”级职业。我国已经成为名副其实的世界齿轮制作大国。

    2011年末，我国轴承、齿轮、传动和驱动部件的制作工业企业达2319家，职业总财物达2483.16亿元，同比添加20.59%。2011年，我国规划以上轴承、齿轮、传动和驱动部件的制作工业企业完成主营业务收入达3144亿元，同比添加28.00%；完成利润总额达230.4亿元，同比添加22.08%。

    2012年上半年，全国齿轮的产值达97.69万吨，同比添加47.14%。2012年6月份，我国出产齿轮18万吨，同比添加50.18%。

    我国处于工业化、商场化和城镇化加速开展的时期，也处在消费扩大和结构升级的时期，配备制作业将迎来难得开展机会，为齿轮的开展供给巨大商场空间。“十二五”是我国齿轮职业开展的黄金期，职业应加速朝“由大变强”的方针跨进。

    开展格式

    1、博弈

    特别值得注意的是，少数国家挑起的交易保护主义，有或许引发全球范围内的交易保护。经济全球化和交易保护主义正处于博弈阶段，但整体趋势是经济全球化。同时，后金融危机年代，人民币面临着增值的巨大压力。这意味着进出口格式将产生新的改动，更多的世界产品将进入我国与国产品牌直接竞赛。我国齿轮企业有必要要在竞赛中走向成熟。未来的竞赛格式将是集团化趋势显着，职业集中度进步；世界大企业重心搬运，纷繁加大对我国等新兴商场的投入，国内竞赛世界化加剧；国外企业越来越注重我国元素，未来将专门研制针对我国商场的产品。

    2、技能革新

    应采纳有用办法，用信息技能改造进步齿轮职业，改动我国齿轮产品层次低和经济效益不高的情况。如运用自动化、智能化设备，降低成本和动力消耗;推进计算机集成制作体系等在齿轮职业的运用，构成强壮的先进配备制作体系等。

    3、大势所趋

    截止到2012年末，齿轮职业年销售收入约1600亿元，出产企业1000余家，规划以上企业约400余家，从业人员约30万人，是根底零部件职业规划最大的分职业。通过20多年的不懈努力，我国已经成为齿轮强国。

    “十二五”期间我国齿轮职业面临调整复兴、由大变强的前史开展机会，国内外商场竞赛加剧，国内深层次矛盾不可避免地会影响职业前进脚步，但推进职业技能进步立异开展的基本力气不可逆转，全职业在转型升级的进程中将以年均30%左右的增速完成稳定开展。

    随着全球一体化的到来，关联度越来越高的工业需求面临越来越多的一起课题，需求建立广泛的合作。而这种合作已不再仅是供给产品这么简略。将从源头上打破工业之间壁垒，以职业需求为导向成为工业之间融合开展的新趋势。为达成通过工业融合推进技能立异的目的，职业间应从技能、规范和法规、信息服务与软科学研讨、品牌推行等方面全方位合作，合理使用两边的资源，进行前瞻性产品的规划与开发，确保我国自主立异技能的适用性和抢先性。

    4、革新

    低碳化已成为制作业开展的主题。随着越来越多的国家做出低碳化许诺，节能减排将是企业下一步技能开展的方向。职业也应捉住低碳经济的机会，提前介入混合动力、燃料电池、电机电子等新动力技能的研讨；进一步发掘传统动力的潜力，大力开展再制作等技能，推进工业完成绿色开展、循环开展。