據(jù)史料記載，遠(yuǎn)在公元前400~200年的中國古代就巳開始使用齒輪，在我國山西出土的青銅齒輪是迄今巳發(fā)現(xiàn)的最古老齒輪，作為反映古代科學(xué)技術(shù)成就的指南車就是以齒輪機(jī)構(gòu)為核心的機(jī)械裝置。17世紀(jì)末，人們才開始研究，能正確傳遞運(yùn)動(dòng)的輪齒形狀。18世紀(jì)，歐洲工業(yè)革命以后，齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用日益廣泛；先是發(fā)展擺線齒輪，而后是漸開線齒輪，一直到20世紀(jì)初，漸開線齒輪已在應(yīng)用中占了優(yōu)勢。

    早在1694年，法國學(xué)者PhilippeDeLaHire首先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)的公法線必須通過中心連線上的節(jié)點(diǎn)。一條輔助瞬心線分別沿大輪和小輪的瞬心線(節(jié)圓)純滾動(dòng)時(shí)，與輔助瞬心線固聯(lián)的輔助齒形在大輪和小輪上所包絡(luò)形成的兩齒廓曲線是彼此共軛的，這就是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

    1765年，瑞士的L．Euler提出漸開線齒形解析研究的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，闡明了相嚙合的一對齒輪，其齒形曲線的曲率半徑和曲率中心位置的關(guān)系。后來，Savary進(jìn)一步完成這一方法，成為現(xiàn)在的Eu-let-Savary方程。對漸開線齒形應(yīng)用作出貢獻(xiàn)的是RoteftWUlls，他提出中心距變化時(shí)，漸開線齒輪具有角速比不變的優(yōu)點(diǎn)。1873年，德國工程師Hoppe提出，對不同齒數(shù)的齒輪在壓力角改變時(shí)的漸開線齒形，從而奠定了現(xiàn)代變位齒輪的思想基礎(chǔ)。

    19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，使齒輪加工具軍較完備的手段后，漸開線齒形更顯示出巨大的優(yōu)走性。切齒時(shí)只要將切齒工具從正常的嚙合位置稍加移動(dòng)，就能用標(biāo)準(zhǔn)刀具在機(jī)床上切出相應(yīng)的變位齒輪。1908年，瑞士MAAG研究了變位方法并制造出展成加工插齒機(jī)，后來，英國BSS、美國AGMA、德國DIN相繼對齒輪變位提出了多種計(jì)算方法。為了提高動(dòng)力傳動(dòng)齒輪的使用壽命并減小其尺寸，除從材料，熱處理及結(jié)構(gòu)等方面改進(jìn)外，圓弧齒形的齒輪獲得了發(fā)展。1907年，英國人FrankHumphris最早發(fā)表了圓弧齒形。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實(shí)用研究并獲得列寧勛章。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)已日益為人們所重視，在生產(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)域中的應(yīng)用極其廣泛。現(xiàn)代齒輪技術(shù)已達(dá)到：齒輪模數(shù)O.004～100毫米；齒輪直徑由1毫米～150米；傳遞功率可達(dá)十萬千瓦；轉(zhuǎn)速可達(dá)十萬轉(zhuǎn)/分；最高的圓周速度達(dá)300米/秒。

    齒輪在傳動(dòng)中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。公元前三百多年，古希臘哲學(xué)家亞里士多德在《機(jī)械問題》中，就闡述了用青銅或鑄鐵齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的問題。中國古代發(fā)明的指南車中已應(yīng)用了整套的輪系。不過，古代的齒輪是用木料制造或用金屬鑄成的，只能傳遞軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不能保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，齒輪的承載能力也很小。

    隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。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，齒輪技術(shù)得到高速發(fā)展，人們對齒輪進(jìn)行了大量的研究。1733年法國數(shù)學(xué)家卡米發(fā)表了齒廓嚙合基本定律；1765年瑞士數(shù)學(xué)家歐拉建議采用漸開線作齒廓曲線。

    19世紀(jì)出現(xiàn)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)，解決了大量生產(chǎn)高精度齒輪的問題。1900年,普福特為滾齒機(jī)裝上差動(dòng)裝置，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，漸開線齒輪成為應(yīng)用最廣的齒輪。1899年，拉舍最先實(shí)施了變位齒輪的方案。變位齒輪不僅能避免輪齒根切，還可以湊配中心距和提高齒輪的承載能力。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)行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應(yīng)用于生產(chǎn)。這種齒輪的承載能力和效率都較高，但尚不及漸開線齒輪那樣易于制造，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。

    齒輪的組成結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。

    輪齒簡稱齒，是齒輪上每一個(gè)用于嚙合的凸起部分，這些凸起部分一般呈輻射狀排列，配對齒輪上的輪齒互相接觸，可使齒輪持續(xù)嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；齒槽是齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間；端面是圓柱齒輪或圓柱蝸桿上，垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面；法面指的是垂直于輪齒齒線的平面；齒頂圓是指齒頂端所在的圓；齒根圓是指槽底所在的圓；基圓是形成漸開線的發(fā)生線作純滾動(dòng)的圓；分度圓是在端面內(nèi)計(jì)算齒輪幾何尺寸的基準(zhǔn)圓。

    齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。齒輪的齒形包括齒廓曲線、壓力角、齒高和變位。漸開線齒輪比較容易制造，因此現(xiàn)代使用的齒輪中，漸開線齒輪占絕對多數(shù)，而擺線齒輪和圓弧齒輪應(yīng)用較少。

    在壓力角方面，小壓力角齒輪的承載能力較小；而大壓力角齒輪，雖然承載能力較高，但在傳遞轉(zhuǎn)矩相同的情況下軸承的負(fù)荷增大，因此僅用于特殊情況。而齒輪的齒高已標(biāo)準(zhǔn)化，一般均采用標(biāo)準(zhǔn)齒高。變位齒輪的優(yōu)點(diǎn)較多，已遍及各類機(jī)械設(shè)備中。

    另外，齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。

    齒輪的制造材料和熱處理過程對齒輪的承載能力和尺寸重量有很大的影響。20世紀(jì)50年代前，齒輪多用碳鋼，60年代改用合金鋼，而70年代多用表面硬化鋼。按硬度，齒面可區(qū)分為軟齒面和硬齒面兩種。

    軟齒面的齒輪承載能力較低，但制造比較容易，跑合性好，多用于傳動(dòng)尺寸和重量無嚴(yán)格限制，以及小量生產(chǎn)的一般機(jī)械中。因?yàn)榕鋵Φ凝X輪中，小輪負(fù)擔(dān)較重，因此為使大小齒輪工作壽命大致相等，小輪齒面硬度一般要比大輪的高。硬齒面齒輪的承載能力高，它是在齒輪精切之后，再進(jìn)行淬火、表面淬火或滲碳淬火處理，以提高硬度。但在熱處理中，齒輪不可避免地會(huì)產(chǎn)生變形，因此在熱處理之后須進(jìn)行磨削、研磨或精切，以消除因變形產(chǎn)生的誤差，提高齒輪的精度。

    制造齒輪常用的鋼有調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、滲碳淬火鋼和滲氮鋼。鑄鋼的強(qiáng)度比鍛鋼稍低，常用于尺寸較大的齒輪；灰鑄鐵的機(jī)械性能較差，可用于輕載的開式齒輪傳動(dòng)中；球墨鑄鐵可部分地代替鋼制造齒輪；塑料齒輪多用于輕載和要求噪聲低的地方，與其配對的齒輪一般用導(dǎo)熱性好的鋼齒輪。

    未來齒輪正向重載、高速、高精度和高效率等方向發(fā)展，并力求尺寸小、重量輕、壽命長和經(jīng)濟(jì)可靠。

    而齒輪理論和制造工藝的發(fā)展將是進(jìn)一步研究輪齒損傷的機(jī)理，這是建立可靠的強(qiáng)度計(jì)算方法的依據(jù)，是提高齒輪承載能力，延長齒輪壽命的理論基礎(chǔ)；發(fā)展以圓弧齒廓為代表的新齒形；研究新型的齒輪材料和制造齒輪的新工藝；研究齒輪的彈性變形、制造和安裝誤差以及溫度場的分布，進(jìn)行輪齒修形，以改善齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，并在滿載時(shí)增大輪齒的接觸面積，從而提高齒輪的承載能力。摩擦、潤滑理論和潤滑技術(shù)是齒輪研究中的基礎(chǔ)性工作，研究彈性流體動(dòng)壓潤滑理論，推廣采用合成潤滑油和在油中適當(dāng)?shù)丶尤霕O壓添加劑，不僅可提高齒面的承載能力，而且也能提高傳動(dòng)效率。[編輯本段]中國齒輪工業(yè)的發(fā)展中國齒輪工業(yè)在“十五”期間得到了快速發(fā)展：2005年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值由2000年的240億元增加到683億元，年復(fù)合增長率23.27%，已成為中國機(jī)械基礎(chǔ)件中規(guī)模最大的行業(yè)。就市場需求與生產(chǎn)規(guī)模而言，中國齒輪行業(yè)在全球排名已超過意大利，居世界第四位。

    2006年，中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值102628183千元，比上年同期增長24.15％；實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入98238240千元，比上年同期增長24.37％；實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額5665210千元，比上年同期增長26.85％。

    2007年1-12月，中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值136542841千元，比上年同期增長30.96％；2008年1-10月，中國全部齒輪、傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)部件制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值144529138千元，比上年同期增長32.92％。

    中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還存在自主創(chuàng)新能力不足、新品開發(fā)慢、市場競爭無序、企業(yè)管理薄弱、信息化程度低、從業(yè)人員綜合素質(zhì)有待提高等問題。現(xiàn)階段齒輪行業(yè)應(yīng)通過市場競爭與整合，提高行業(yè)集中度，形成一批擁有幾十億元、5億元、1億元資產(chǎn)的大、中、小規(guī)模企業(yè)；通過自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)，形成一批車輛傳動(dòng)系（變速箱、驅(qū)動(dòng)橋總成）牽頭企業(yè)，用牽頭企業(yè)的配套能力整合齒輪行業(yè)的能力與資源；實(shí)現(xiàn)專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化配套，形成大批有特色的工藝、有特色的產(chǎn)品和有快速反應(yīng)能力的名牌企業(yè)；通過技改，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化齒輪制造企業(yè)轉(zhuǎn)型。

    “十一五”末期，中國齒輪制造業(yè)年銷售額可達(dá)到1300億元，人均銷售額上升到65萬元/年，在世界行業(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)備投資約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，中國齒輪制造業(yè)應(yīng)有各類機(jī)床總數(shù)約40萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床10萬臺(tái)，數(shù)控化率25％（高于機(jī)械制造全行業(yè)平均值17%）。[編輯本段]齒輪機(jī)構(gòu)的類型以傳動(dòng)比分類

    定傳動(dòng)比——圓形齒輪機(jī)構(gòu)(圓柱、圓錐）變傳動(dòng)比——非圓齒輪機(jī)構(gòu)（橢圓齒輪）以輪軸相對位置分類平面齒輪機(jī)構(gòu)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合齒輪傳動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)人字齒輪傳動(dòng)空間齒輪機(jī)構(gòu)圓錐齒輪傳動(dòng)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)齒輪的工藝：錐形齒輪毛坯半制品齒輪螺旋齒輪內(nèi)齒輪直齒輪

    蝸輪蝸桿[編輯本段]斜齒圓柱齒輪主要參數(shù)螺旋角：β>0為左旋，反之為右旋

    齒距：pn=ptcosβ，下標(biāo)n和t分別表示法向和端面

    模數(shù)：mn=mtcosβ齒寬：

    分度圓直徑：d=mtz中心距：a=1/2*m(z1+z2)正確嚙合條件：m1=m2,α1=α2,β1=?β2重合度：當(dāng)量齒數(shù)：

    齒輪振動(dòng)的簡易診斷方法

    進(jìn)行簡易診斷的目的是迅速判斷齒輪是否處于正常工作狀態(tài)，對處于異常工作狀態(tài)的齒輪進(jìn)一步進(jìn)行精密診斷分析或采取其他措施。當(dāng)然，在許多情況下，根據(jù)對振動(dòng)的簡單分析，也可診斷出一些明顯的故障。

    齒輪的簡易診斷包括噪聲診斷法、振平診斷法以及沖擊脈沖（SPM）診斷法等，最常用的是振平診斷法。

    振平診斷法是利用齒輪的振動(dòng)強(qiáng)度來判別齒輪是否處于正常工作狀態(tài)的診斷方法。根據(jù)判定指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)不同，又可以分為絕對值判定法和相對值判定法。1．絕對值判定法

    絕對值判定法是利用在齒輪箱上同一測點(diǎn)部位測得的振幅值直接作為評價(jià)運(yùn)行狀態(tài)的指標(biāo)。

    用絕對值判定法進(jìn)行齒輪狀態(tài)識別，必須根據(jù)不同的齒輪箱，不同的使用要求制定相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)。

    制定齒輪絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)如下：

    1)對異常振動(dòng)現(xiàn)象的理論研究；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對振動(dòng)現(xiàn)象所做的分析；(3)對測得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)評價(jià)；(4)參考國內(nèi)外的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

    實(shí)際上，并不存在可適用于一切齒輪的絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)齒輪的大小、類型等不同時(shí)，其判定標(biāo)準(zhǔn)自然也就不同。

    按一個(gè)測定參數(shù)對寬帶的振動(dòng)做出判斷時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)值一定要依頻率而改變。頻率在1kHz以下，振動(dòng)按速度來判定；頻率在1kHz以上，振動(dòng)按加速度來判定。實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)還要根據(jù)具體情況而定。

    2.相時(shí)值判定法

    在實(shí)際應(yīng)用中，對于尚未制定出絕對值判定標(biāo)準(zhǔn)的齒輪，可以充分利用現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，制定適當(dāng)?shù)南鄬ε卸?biāo)準(zhǔn)，采用這種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定稱為相對值判定法。

    相對判定標(biāo)準(zhǔn)要求將在齒輪箱同一部位測點(diǎn)在不同時(shí)刻測得的振幅與正常狀態(tài)下的振幅相比較，當(dāng)測量值和正常值相比達(dá)到一定程度時(shí)，判定為某一狀態(tài)。比如，相對值判定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)際值達(dá)到正常值的1.6~2

    倍時(shí)要引起注意，達(dá)到2.56~4倍時(shí)則表示危險(xiǎn)等。至于具體使用時(shí)是按照1.6倍進(jìn)行分級還是按照2倍進(jìn)行分級，則視齒輪箱的使用要求而定，比較粗糙的設(shè)備（例如礦山機(jī)械）一般使用倍數(shù)較高的分級。

    實(shí)際中，為了達(dá)到最佳效果，可以同時(shí)采用上述兩種方法，以便對比比較，全面評價(jià)。