机械齿轮简史与常规材质简介

从手表到汽轮机，大大小小的各种齿轮，作为传递动力的机械部件，广泛应用于各种产品中。以及齿轮零部件，全球的市场规模据说已经达到一万亿元。随着工业的发展，预测未来将继续快速发展。

齿轮简史

据说齿轮的历史可以追溯到公元前。世界上现存最古老的齿轮之一，可以说是古希腊安装在机器上的齿轮，被称为“安提俄克·奎特拉机器”。

同时，在齿轮史上，据说留给我们最伟大的成就应该是达芬奇。通过他的研究，齿轮在15世纪下半叶取得了很大的进步。可以说，现在使用的齿轮形状的基础是在那个时代固定下来的。

18世纪下半叶的工业革命时期，高效率的齿轮刀具相继被开发出来，使得批量生产齿轮成为可能，齿轮被广泛应用于所有制造业。齿轮在瞬息万变的制造业中提供支撑，在产业振兴中起到标志性作用。现在，许多国家在设计货币或国徽时也使用齿轮。

今天作为代表性的动力传动机构，除了齿轮、变矩器、皮带、链条等。还可以列举，但是齿轮在传动效率、承载能力、使用寿命等方面的优越性是大家公认的。在日本，2016年开发出一种新形状的锥齿轮“IP(渐开线校平器)锥齿轮”，可以将生产效率提高到10倍，在世界范围内引起了极大的关注。此外，使用CFRP(碳纤维增强塑料)大规模生产齿轮的研究也在进行中，预计未来会有进一步的进展。

齿轮的功能和类型

在齿轮的作用中，除了以平行的方式传递旋转运动外，还可以将旋转运动转化为直线运动，通过不同转轴的齿轮组合来改变旋转方向，通过不同大小的齿轮组合来改变转速。为了实现上述目的，已经开发了各种齿轮，例如正齿轮、齿条、涡轮和锥齿轮。

除此之外，在齿轮的各种轴向形状(齿在较长方向上的形状)中，还有垂直的(直齿)、倾斜的(斜齿)、弯曲的(斜齿)等等。如果把这些考虑进去，把档位分类，可以有十几种档位。

在齿轮的齿廓(齿的截面形状)中，“渐开线齿廓”和“内摆线齿廓”成为主流。尤其是渐开线齿廓，可以获得平滑的旋转运动，因其加工简单而广泛应用于各行业。

渐开线齿廓(咬合齿的接触点总是在一条直线上移动)

齿轮的常规材料是碳钢(S45C)和不锈钢(SUS303)，但除了这些，还使用工程塑料(MC901)来减轻齿轮，使用球墨铸铁(FCD)来提高齿轮啮合的静音性，还使用淬火钢来提高强度。

因此，在类型、形状、材料等方面。齿轮分类丰富，已广泛应用于世界各地的工业产品中。

各种工业产品中的齿轮组合

说起齿轮组装后身边最常用的工业产品，可以举出手表、相机等。在手表的转动机构或相机的焦距调节机构中使用振幅小于1mm的小齿轮。目前微米级的微小齿轮的研制也在进行中，未来在微型机器的研制中也会有齿轮的贡献。

此外，在称为重工业的领域，如铁路和船舶、工程机械、炼铁、能源等。，由大大小小的各种齿轮组合而成的齿轮箱，也会应用在很多场合。所谓齿轮箱，就是降低动力的转速以获得扭矩，或者反过来提高动力的转速的传动机构的总称。例如，用于铁路车辆的车轮驱动部分和用于风力发电和火力发电的涡轮发电机。

此外，近年来，内置变速箱的GTF(齿轮传动涡轮风扇发动机)已在飞机工业中投入实际使用，引起了极大的关注。GTF可以通过变速箱的作用优化涡轮和风扇的转速，是一款低油耗、静音的发动机。现在，中小型飞机的使用已经规范化。未来随着变速箱轻量化的解决，应该会扩展到大型客机上。

安装在各种工业产品上的齿轮，作为机械技术进步背后的功臣，正在不断丰富着我们的社会生活。