歯車の歴史 - 知識

西洋では、古代ギリシャの哲学者であるアリストテレスが、紀元前 300 年の機械的問題で、青銅または鋳鉄の歯車を使用して回転運動を伝達する問題を説明しました。有名なギリシャの学者であるアリストテレスとアルキメデスは、どちらも歯車を研究しました。有名なギリシャの発明家グティシビスは、丸皿の作業台の端にピンを均等に挿入して、ピンホイールと噛み合わせました。彼はこのメカニズムを彫刻漏れに適用しました。これは紀元前150年頃に起こりました。紀元前 100 年、アレッサニア人の発明家ヘレンは、歯車を使用した走行距離計を発明しました。西暦 1 世紀には、ローマの建築家ビドビス (Bidobis) によって作られた水車粉砕機も歯車伝動装置を使用していました。 14 世紀までに、歯車は時計や腕時計に使用されました。

東漢の初期 (1 世紀) には、ヘリンボーン歯車がありました。三国時代に登場した案内車と吉利鼓車は歯車伝動方式を採用しています。晋王朝の杜瑜が発明した水回転連続ミルは、歯車を介して水車の動力を石臼に伝えます。歴史書の歯車伝動システムの最も古い記録は、唐王朝の725年に梁霊山によって作られた水運渾球の記述です。北宋時代に作られた水運計器の舞台 (古代中国の時計を参照) は、複雑な歯車システムを使用していました。明時代に毛元義によって書かれた武備志（1621年に書かれた）は、一種のラックとピニオンの伝達装置を記録しました。 1956年に河北省安武寺の古城遺跡から直径約80mmの鉄製スパイクギアが発見された。不完全ではあるが鉄質は良好。調査の結果、戦国末期(紀元前3世紀)から西漢代(紀元前206-24)の製品であることが確認されています。 1954年、山西省永済県仁家屋で青銅平歯車が出土した。同じ穴から出土した遺物を参照すると、それらは秦王朝（紀元前221〜206年）または西漢王朝初期の遺物であり、40個の歯と直径約25mmであると結論付けることができます。平歯車の使用については、これまでに文字による記録は見つかっていません。車軸が逆転するのを防ぐためにブレーキをかけるために使用される可能性があると推測されています。 1953年、陝西省長安県紅慶村で一対の青銅ヘリンボーン歯車が出土した。墓の構造と墓のオブジェクトの分析によると、歯車は東漢王朝初期に発生したと結論付けることができます。両方のホイールの歯数は 24 で、直径は約 15 mm です。同じヘリンボーンギアが衡陽や他の場所で発見されています。

早くも 1694 年に、フランスの学者 PHILIPPE DE LA HIRE がインボリュートを歯形曲線として使用できることを最初に提案しました。 1733 年、フランスの M CAMUS は、歯車の歯の接触点の共通法線が中心線上の節を通過しなければならないことを提案しました。補助瞬間中心線がそれぞれ大輪と小輪の瞬間中心線（ピッチ円）に沿って転がると、大輪の補助瞬間中心線に固定された補助歯形と、小さな車輪は互いに共役であり、これがカミュの定理です。 2 つの歯面のかみ合い状態を考慮します。接触点軌道の現代的な概念は明確に確立されています。 1765年、スイスのL.オイラーは、インボリュート歯形の解析的研究の数学的根拠を提案し、歯形曲線の曲率半径と噛み合う一対の歯車の曲率中心の位置との関係を明らかにしました。その後、SAVARY はこの方法をさらに完成させ、EU-LET-SAVARY 式になりました。 ROTEFT WULLSは、インボリュート歯形の適用に貢献しました。彼は、中心距離が変化するとき、インボリュート歯車には角速度比が一定であるという利点があることを提案しました。 1873 年、ドイツの技術者である HOPPE は、圧力角が変化すると異なる歯数を持つ歯車のインボリュートプロファイルを提案し、これが現代の修正歯車の思想的基礎を築きました。

19世紀の終わりに、歯車加工が比較的完全な手段を備えた後、ジェネレーティブ歯車切削の原理と、この原理に基づく歯車切削用の特殊な工作機械および工具の出現により、インボリュート歯形が大きな利点を示すようになりました。歯切り中に歯切り工具を通常のかみ合い位置からわずかに移動させる限り、対応する修正された歯車を標準工具を使用して工作機械で切削することができます。 1908 年、スイスの MAAG はギアシフトの方法を研究し、ジェネレーティブマシニング用のギア成形機を製造しました。その後、イギリスのBSS、アメリカのAGMA、ドイツのDINなどから次々に変速の計算方法が提案されました。

動力伝達歯車の寿命を延ばし、小型化するために、材料、熱処理、構造の改良に加えて、円弧歯歯車が開発されました。 1907 年、イギリス人の FRANK HUMPHRIS が最初に円形の歯形を発表しました。 1926年、スイスのERUEST WILDHABER社が通常の円弧はすば歯車の特許権を取得。 1955年、ソ連のMLNOVIKOVが円弧歯歯車の実用研究を完了し、レーニンメダルを受賞。 1970年、英国ROLH ROYCE社の技術者であるRMSTUDERがダブルサーキュラーアークギアの米国特許を取得。この種のギアはますます注目され、生産において重要な役割を果たしてきました。

歯車は、歯が互いにかみ合う機械部品の一種です。それは機械伝達および全体の機械分野で広く使用されています。現代のギア技術は到達しました: ギアモジュール 0.004-100 mm; 歯車の直径は 1 mm から 150 m の範囲です。送信電力は 100000 キロワットに達することができます。回転速度は数十万rpmに達することがあります。最高周速は300m/s。

生産の発展に伴い、ギア操作の安定性が注目されています。 1674 年、デンマークの天文学者ローマーは、安定した歯車を得るために歯形曲線としてエピサイクロイドを使用することを初めて提案しました。

18世紀の産業革命で歯車技術が急速に発展し、歯車に関する研究が盛んに行われました。 1733 年、フランスの数学者 Cami は、歯形の噛み合わせに関する基本法則を発表しました。 1765 年、スイスの数学者オイラーは、歯形曲線としてインボリュートを使用することを提案しました。

19世紀に登場した歯車ホブ盤と歯車成形機は、高精度歯車の大量生産の問題を解決しました。 1900 年、Praft は歯車ホブ盤にヘリカルギアを加工できる歯車ホブ盤用の差動装置を取り付けました。以降、ホブ盤によるホブ加工が普及し、創成法による歯車加工が圧倒的な優位性を発揮し、インボリュート歯車が最も多く使用される歯車となりました。

1899 年、ラッシャーは改造ギアのスキームを初めて実装しました。修正された歯車は、アンダーカットを回避するだけでなく、中心距離を一致させ、歯車の支持力を向上させることができます。 1923 年、米国のワイルダーハッブルが円弧歯形の歯車を初めて提案しました。 1955 年、Sunovikov は円弧歯車に関する詳細な研究を実施し、円弧歯車は生産に適用されました。この種の歯車の支持力と効率は比較的高いですが、インボリュート歯車ほど製造が容易ではなく、さらに改善する必要があります。