Die Entwicklungsgeschichte der Zahnräder

Herkunft
Im Jahr 300 v. Chr. befasste sich der antike griechische Philosoph Aristoteles in „Das mechanische Problem“ mit dem Problem der Übertragung rotierender Bewegungen durch Zahnräder aus Bronze oder Gusseisen. Die berühmten griechischen Gelehrten Aristoteles und Archimedes untersuchten das Zahnrad, der berühmte griechische Erfinder Gutisibius steckte den Dübel gleichmäßig in die runde Platte der Tischkante ein, so dass er mit dem Nadelrad kämmte, und wendete diesen Mechanismus auf die Gravur an. Das war etwa 150 v. Chr. Im Jahr 100 v. Chr. erfand der alexandrinische Erfinder Heron den Kilometerzähler, bei dem Zahnräder zum Einsatz kamen. Auch der römische Architekt Bidopius nutzte im 1. Jahrhundert n. Chr. einen Zahnradantrieb in seiner Wasserradmühle. Im 14. Jahrhundert wurden Zahnräder in Uhren verwendet.
In der frühen östlichen Han-Dynastie (1. Jahrhundert n. Chr.) gab es bereits doppelförmige Zahnräder. Der nach Süden ausgerichtete Wagen und der Trommelwagen aus der Zeit der Drei Königreiche haben das Zahnradübertragungssystem übernommen. Die von Du Yu in der Jin-Dynastie erfundene kontinuierliche Wasserrotationsmühle besteht darin, die Kraft des Wasserrads über das Getriebe auf die Steinmühle zu übertragen. Die früheste Erwähnung eines Zahnradübertragungssystems in historischen Büchern ist die Beschreibung der wasserbewegten Armkugel, die Liang Lingzan im Jahr 725 der Tang-Dynastie anfertigte. Die in der Nördlichen Song-Dynastie hergestellte Plattform für Wassertransportinstrumente (siehe altes chinesisches Chronometer) nutzte ein komplexes Getriebesystem. Im Jahr 1956 wurde die antike Stadt Anwuji in der Provinz Hebei ausgegraben und ein eisernes Zahnrad mit einem Durchmesser von etwa 80 mm gefunden. Obwohl das Rad kaputt war, war es von guter Eisenqualität. Nach Untersuchungen wurde bestätigt, dass es in der späten Zeit der Streitenden Reiche (3. Jahrhundert v. Chr.) bis zur westlichen Han-Dynastie (206 v. Chr. ~ 24 n. Chr.) hergestellt wurde. Im Jahr 1954 wurden in Tilangjiaya, Landkreis Yongji, Provinz Shanxi bronzene Stachelzahnräder ausgegraben. Anhand der in derselben Grube ausgegrabenen Artefakte lässt sich schließen, dass es sich um ein Relikt der Qin-Dynastie (221–206 v. Chr.) oder der frühen westlichen Han-Dynastie mit 40 Zähnen und einem Durchmesser von etwa 25 mm handelt. Über den Zweck des Spine-Getriebes liegen bisher keine schriftlichen Aufzeichnungen vor, und es wird spekuliert, dass es zum Bremsen verwendet werden könnte, um ein Rückwärtsfahren der Achse zu verhindern. Im Jahr 1953 wurden im Dorf Hongqing, Kreis Chang 'an, Provinz Shaanxi, zwei bronzene Fischgrätenzahnräder ausgegraben. Aus der Analyse der Grabstruktur und der Grabbeigaben lässt sich schließen, dass dieses Zahnradpaar aus der frühen östlichen Han-Dynastie stammt. Beide Räder haben 24 Zähne und einen Durchmesser von ca. 15 mm. Das gleiche Fischgrätenmuster wurde auch in Hengyang und anderen Orten gefunden. [1]
Bereits 1694 schlug der französische Gelehrte PHILIPPE DE LA HIRE erstmals vor, dass die Evolvente als Zahnkurve genutzt werden könne. Im Jahr 1733 schlug der Franzose M. AMUS vor, dass die gemeinsame Normale des Zahnkontaktpunkts durch den Knoten auf der Mittelverbindung verlaufen muss. Wenn eine Hilfs-Stirnlinie entlang der Stirnlinie (Teilkreis) des großen Rads bzw. des kleinen Rads rollt, sind die beiden Zahnprofile, die durch die Hüllkurve der Hilfs-Stirnlinie und der Hilfs-Stirnlinie gebildet werden, zueinander konjugiert, d. h CAMUS-Theorem. Dabei wird der Eingriffszustand zweier Zahnoberflächen berücksichtigt; Das moderne Konzept der Kontaktpunkttrajektorien ist klar etabliert. Im Jahr 1765 schlug L. ULER aus der Schweiz die mathematische Grundlage für die Analyse des Evolventenzahnprofils vor und klärte die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius und der Position des Krümmungsmittelpunkts der Zahnprofilkurve eines Paares kämmender Zahnräder. Später vervollständigte SAVARY diese Methode weiter und wurde zur EU-LET-SAVARY-Gleichung. Der Beitrag zur Anwendung des Evolventenzahnprofils ist ROTEFT WULLS, der vorschlug, dass das Evolventenzahnrad bei einer Änderung des Achsabstands den Vorteil eines konstanten Winkelverhältnisses hat. Im Jahr 1873 schlug der deutsche Ingenieur HOPPE vor, dass sich die Zahnradform der Asymptote ändert, wenn sich der Druckwinkel des Zahnrads mit unterschiedlicher Anzahl von Zähnen ändert, und legte damit den Grundstein für die Idee eines modernen Zahnrads mit variabler Position.
Ende des 19. Jahrhunderts tauchten nacheinander das Prinzip der Entwicklung der Schneidmethode und die speziellen Werkzeugmaschinen und Werkzeuge auf, die dieses Prinzip verwenden, so dass die Zahnradbearbeitung über umfassendere Mittel verfügt und die Evolventenzahnform große Vorteile gezeigt hat. Solange das Schneidwerkzeug leicht aus der normalen Eingriffsposition bewegt wird, kann das Standardwerkzeug zum Ausschneiden des entsprechenden Verschiebezahnrads an der Werkzeugmaschine verwendet werden. Im Jahr 1908 untersuchte die Schweizer MAAG die Verschiebungsmethode und entwickelte die Bearbeitungszahnradstoßmaschine, und später schlugen die britische BSS, die amerikanische AGMA und die deutsche DIN nacheinander verschiedene Berechnungsmethoden für die Zahnradverschiebung vor.