storia
Dispositivo di ingranaggio greco antico dissotterrato
In Occidente, nel 300 a.C., l'antico filosofo greco Aristotele descrisse il problema dell'uso di ingranaggi in bronzo o ghisa per trasmettere il movimento rotazionale in "Problemi meccanici". I famosi studiosi greci Aristotele e Archimede hanno studiato gli ingranaggi. Il famoso inventore greco Gutisibios ha inserito uniformemente dei perni sul bordo del tavolo circolare per renderlo in rete con la ruota dei perni. Ha applicato questo meccanismo all'incisione. Questo è circa il 150 aC. Nel 100 aC, Herron, l'inventore alessandrino, inventò il contachilometri e usò gli ingranaggi nel contachilometri. Nel 1 ° secolo dC, una trasmissione ad ingranaggi è stata utilizzata anche nel mulino a ruota idraulica realizzato dall'architetto romano Pidobis. Nel 14 ° secolo, gli ingranaggi iniziarono ad essere usati negli orologi.
Ingranaggi di bronzo di ferro alla fine del periodo degli Stati Combattenti
Nei primi anni della dinastia Han orientale (1 ° secolo dC), c'erano ingranaggi a spina di pesce. L'auto guida e l'auto a tamburo Jili apparsa nel periodo dei Tre Regni hanno adottato un sistema di trasmissione a ingranaggi. Il mulino continuo a rotazione d'acqua inventato da Du Yu durante la dinastia Jin trasmette la potenza della ruota idraulica al mulino a pietra attraverso ingranaggi. La prima registrazione del sistema di trasmissione degli ingranaggi nei libri di storia è la descrizione della sfera armillare fatta da Xing Yi e Liang Lingzhan nella dinastia Tang nel 725. Il tavolo degli elefanti dello strumento per il trasporto dell'acqua (vedi antichi orologi cinesi) realizzato durante la dinastia Song settentrionale utilizzava un complicato sistema di ingranaggi. Durante la dinastia Ming il "Wu Bei Zhi" di Mao Yuanyi (scritto nel 1621) registrò una trasmissione a cremagliera e pignone. Un ingranaggio a cricchetto di ferro è stato scoperto nelle rovine dell'antica città di Anwuji, Hebei, scavata nel 1956. Il diametro della ruota è di circa 80 mm. Sebbene sia incompleto, la qualità del ferro è migliore. Dopo la ricerca, è confermato che è la fine del periodo degli Stati Combattenti (3 ° secolo aC). Prodotti della dinastia Han occidentale (dal 206 a.C. al 24 d.C.). Ingranaggi in bronzo sono stati portati alla luce a Changjiaya, nella contea di Yongji, nella provincia dello Shanxi nel 1954. Con riferimento ai manufatti rinvenuti a Tongkeng, si può concludere che si tratta delle reliquie della dinastia Qin (221-206 aC) o della prima dinastia Han occidentale. La ruota ha 40 denti e il diametro è di circa 25 mm. Per quanto riguarda lo scopo della marcia a cricchetto, finora non sono state trovate registrazioni scritte e si ipotizza che possa essere utilizzato per la frenata per impedire all'asse di girare all'indietro. Un paio di ingranaggi a spina di pesce in bronzo furono portati alla luce nel villaggio di Hongqing, nella contea di Chang'an, nella provincia dello Shaanxi nel 1953. Sulla base dell'analisi della struttura della tomba e degli oggetti della tomba, si può determinare che la coppia di ingranaggi proveniva dalla prima dinastia Han orientale. Entrambe le ruote hanno 24 denti e un diametro di circa 15 mm. Lo stesso ingranaggio a spina di pesce è stato trovato anche a Hengyang e in altri luoghi. [1]
Schema della struttura della trasmissione degli ingranaggi in "Wu Bei Zhi"
Già nel 1694, lo studioso francese PHILIPPE DE LA HIRE propose per la prima volta che l'involuto potesse essere usato come curva del profilo del dente. Nel 1733, il francese M.CAMUS propose che la normale comune del punto di contatto del dente dell'ingranaggio dovesse passare attraverso il nodo sulla linea centrale. Quando una linea centrale istantanea ausiliaria sta rotolando puramente lungo la linea centrale istantanea (cerchio del passo) della ruota grande e della ruota piccola, il profilo del dente ausiliario collegato in modo fisso con la linea centrale istantanea ausiliaria forma due profili dentali sulla ruota grande e sulla ruota piccola. Le curve sono coniugate l'una all'altra, che è il teorema di CAMUS. Considera lo stato di mesh delle due superfici dentali; stabilisce chiaramente il concetto moderno della traiettoria del punto di contatto. Nel 1765, lo svizzero L. EULER propone le basi matematiche per lo studio analitico del profilo del dente involuto e chiarisce la relazione tra il raggio di curvatura della curva del profilo del dente e il centro di curvatura di una coppia di ingranaggi che si intrecciano. Successivamente, SAVARY ha ulteriormente completato questo metodo ed è diventato l'equazione EU-LET-SAVARY. Il contributo all'applicazione del profilo dentale involuto è ROTEFT WULLS. Ha proposto che quando la distanza centrale cambia, l'ingranaggio involuto ha il vantaggio del rapporto di velocità angolare costante. Nel 1873, l'ingegnere tedesco HOPPE propose il profilo del dente involuto di ingranaggi con un numero diverso di denti quando l'angolo di pressione cambia, gettando così le basi per il pensiero di cambi di marcia moderni.
Alla fine del 19 ° secolo, il principio del metodo di taglio generativo degli ingranaggi e l'emergere di macchine utensili e utensili speciali che utilizzavano questo principio per tagliare gli ingranaggi hanno reso la lavorazione degli ingranaggi più completa e il profilo del dente involuto ha mostrato grandi vantaggi. Finché l'utensile per il taglio dell'ingranaggio viene leggermente spostato dalla normale posizione di maglia durante il taglio dell'ingranaggio, l'ingranaggio spostato corrispondente può essere tagliato sulla macchina utensile con un utensile standard. Nel 1908, il MAAG svizzero studiò il metodo di spostamento e produsse la macchina per la sagomatura degli ingranaggi. Più tardi, la BSS britannica, l'AGMA americana e la DIN tedesca proposero successivamente una varietà di metodi di calcolo per la cilindrata degli ingranaggi.
Ingranaggio a spina di pesce in bronzo nella prima dinastia Han
Al fine di aumentare la durata dell'ingranaggio di trasmissione di potenza e ridurne le dimensioni, oltre a miglioramenti nei materiali, nel trattamento termico e nella struttura, è stato sviluppato l'ingranaggio con denti ad arco. Nel 1907, il britannico FRANK HUMPHRIS pubblicò per la prima volta il profilo del dente ad arco. Nel 1926, ERUEST WILDHABER ottenne il diritto di brevetto per l'ingranaggio elicoidale del profilo del dente ad arco. Nel 1955, M. L. NOVIKOV dell'Unione Sovietica completò la ricerca pratica sugli ingranaggi dentati ad arco e vinse la medaglia Lenin. Nel 1970, l'ingegnere della società ROLH-ROYCE R.M. STUDER ha ottenuto un brevetto statunitense per ingranaggi a doppio arco circolare. Questo tipo di attrezzatura è stata prestata sempre più attenzione dalle persone e ha svolto un ruolo significativo nella produzione.
Gli ingranaggi sono parti meccaniche dentate che possono intrecciarsi tra loro. Sono ampiamente utilizzati nella trasmissione meccanica e nell'intero campo meccanico. La moderna tecnologia degli ingranaggi ha raggiunto: modulo di trasmissione da 0,004 a 100 mm; diametro ingranaggio da 1 mm a 150 metri; la potenza di trasmissione può raggiungere fino a 100.000 kilowatt; la velocità di rotazione può raggiungere centinaia di migliaia di giri al minuto; la massima velocità periferica può raggiungere i 300 metri / secondo.
Con lo sviluppo della produzione, è stata valutata la scorrevolezza del funzionamento degli ingranaggi. Nel 1674, l'astronomo danese Romer propose per la prima volta di utilizzare un epicicloide come curva del profilo del dente per ottenere un ingranaggio che funziona senza intoppi.
Durante la rivoluzione industriale nel 18 ° secolo, la tecnologia degli ingranaggi si sviluppò rapidamente e le persone condussero molte ricerche sugli ingranaggi. Nel 1733, il matematico francese Kami pubblicò la legge fondamentale della mesh del profilo dentale; nel 1765, il matematico svizzero Eulero suggerì l'uso dell'involuto come curva del profilo del dente.
Le denterie e le macchine per la sagomatura degli ingranaggi apparvero nel 19 ° secolo per risolvere il problema della produzione di massa di ingranaggi ad alta precisione. Nel 1900, Profort installò un dispositivo differenziale per la dentatrice, che può elaborare ingranaggi elicoidali sulla dentatrice. Da allora, la dentatrice è diventata popolare e il metodo generativo ha un vantaggio schiacciante nella lavorazione degli ingranaggi. Gli ingranaggi involuti sono diventati l'ingranaggio più utilizzato. .
Nel 1899, Rasche implementò per la prima volta lo schema di cambio marcia. La marcia cambiata non solo può evitare il sottotaglio dei denti dell'ingranaggio, ma può anche corrispondere alla distanza centrale e migliorare la capacità di carico dell'ingranaggio. Nel 1923, l'americano Wild Haber propose per la prima volta un ingranaggio con un profilo a dente ad arco circolare. Nel 1955, Sunovykov condusse uno studio approfondito sull'ingranaggio ad arco circolare e l'ingranaggio ad arco circolare fu quindi utilizzato nella produzione. Questo tipo di ingranaggio ha un'elevata capacità di carico ed efficienza, ma non è così facile da produrre come gli ingranaggi avoluzione e necessita di ulteriori miglioramenti.
