Lịch sử phát triển của bánh răng

Nguồn gốc
Vào năm 300 trước Công nguyên, nhà triết học Hy Lạp cổ đại Aristotle, trong Bài toán cơ học, đã đề cập đến vấn đề truyền chuyển động quay bằng các bánh răng bằng đồng hoặc gang. Các học giả nổi tiếng người Hy Lạp Aristotle và Archimedes đã nghiên cứu về bánh răng, nhà phát minh nổi tiếng người Hy Lạp Gutisibius ở cạnh bàn tròn đã chèn đều chốt, sao cho nó ăn khớp với bánh xe chốt, ông đã áp dụng cơ chế này vào bản khắc. Đó là vào khoảng năm 150 trước Công nguyên. Vào năm 100 trước Công nguyên, nhà phát minh người Alexandria là Heron đã phát minh ra máy đo đường, trong đó sử dụng bánh răng. Vào thế kỷ thứ 1 sau Công Nguyên, kiến ​​trúc sư La Mã Bidopius cũng sử dụng bộ truyền động bánh răng trong cối xay bánh xe nước của mình. Đến thế kỷ 14, bánh răng đã được sử dụng trên đồng hồ.
Vào đầu thời Đông Hán (thế kỷ 1 sau Công Nguyên), đã có bánh răng hình kép. Xe hướng nam và xe trống thời Tam Quốc đều sử dụng hệ truyền động bánh răng. Máy nghiền quay nước liên tục do Du Yu phát minh vào thời nhà Tấn nhằm truyền sức mạnh của bánh xe nước tới máy nghiền đá thông qua bánh răng. Ghi chép sớm nhất về hệ thống truyền bánh răng trong sách lịch sử là mô tả về cánh tay chuyển động bằng nước do Liang Lingzan chế tạo vào năm 725 thời nhà Đường. Bệ thiết bị vận chuyển đường thủy (xem đồng hồ bấm giờ của Trung Quốc cổ đại) được sản xuất vào thời Bắc Tống sử dụng hệ thống bánh răng phức tạp. Năm 1956, thành phố cổ Anwuji ở tỉnh Hà Bắc được khai quật và người ta đã tìm thấy một thiết bị cột sống bằng sắt có đường kính khoảng 80 mm. Bánh xe tuy bị gãy nhưng chất lượng sắt vẫn tốt. Sau khi nghiên cứu, người ta xác nhận rằng nó được làm từ cuối thời Chiến Quốc (thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên) đến thời Tây Hán (206 trước Công nguyên ~ 24 sau Công nguyên). Năm 1954, bánh răng có gai bằng đồng được khai quật ở Tilangjiaya, huyện Yongji, tỉnh Sơn Tây. Đối chiếu với những hiện vật được khai quật trong cùng một hố, có thể kết luận rằng đó là di vật của thời nhà Tần (221 ~ 206 trước Công nguyên) hoặc đầu thời Tây Hán, có 40 chiếc răng và đường kính khoảng 25 mm. Về mục đích của bánh răng trục, cho đến nay vẫn chưa có ghi chép bằng văn bản nào được tìm thấy và người ta suy đoán rằng nó có thể được sử dụng để phanh nhằm ngăn trục quay ngược. Năm 1953, một cặp bánh răng xương cá bằng đồng được khai quật ở làng Hongqing, huyện Trường An, tỉnh Thiểm Tây. Theo phân tích cấu trúc lăng mộ và đồ vật chôn cất, có thể kết luận cặp bánh răng này có nguồn gốc từ đầu thời Đông Hán. Cả hai bánh đều có 24 răng và có đường kính khoảng 15 mm. Thiết bị xương cá tương tự cũng được tìm thấy ở Hành Dương và những nơi khác. [1]
Ngay từ năm 1694, học giả người Pháp PHILIPPE DE LA HIRE lần đầu tiên đề xuất rằng đường cong có thể được sử dụng làm đường cong răng. Năm 1733, người Pháp M. AMUS đề xuất rằng pháp tuyến chung của điểm tiếp xúc răng phải đi qua nút trên kết nối trung tâm. Khi một đường trụ phụ lăn dọc theo đường trụ (vòng tròn bước) của bánh xe lớn và bánh xe nhỏ tương ứng, hai biên dạng răng được tạo thành bởi đường bao của đường trụ phụ và đường trụ phụ sẽ liên hợp với nhau, đó là Định lý CAMUS. Nó tính đến trạng thái chia lưới của hai bề mặt răng; Khái niệm hiện đại về quỹ đạo điểm tiếp xúc đã được thiết lập rõ ràng. Năm 1765, L. ULER của Thụy Sĩ đã đề xuất cơ sở toán học cho việc phân tích mặt cắt răng không liên quan và làm rõ mối quan hệ giữa bán kính cong và vị trí tâm cong của đường cong mặt cắt răng của một cặp bánh răng ăn khớp. Sau này SAVARY hoàn thiện thêm phương pháp này và trở thành phương trình EU-LET-SAVARY. Người đóng góp cho việc ứng dụng biên dạng răng không liên quan là ROTEFT WULLS, người đã đề xuất rằng khi khoảng cách tâm thay đổi, bánh răng không liên tục có ưu điểm là tỷ số góc không đổi. Năm 1873, kỹ sư người Đức HOPPE đề xuất rằng hình dạng tiệm cận của bánh răng khi góc áp suất của bánh răng có số răng khác nhau được thay đổi, từ đó đặt nền móng cho ý tưởng về bánh răng hiện đại có vị trí thay đổi.
Vào cuối thế kỷ 19, nguyên lý phát triển phương pháp cắt và các máy công cụ, dụng cụ đặc biệt sử dụng nguyên lý này lần lượt xuất hiện, nhờ đó việc gia công bánh răng có phương tiện hoàn thiện hơn, hình dạng răng liên hợp đã cho thấy những ưu điểm to lớn. Chỉ cần dụng cụ cắt hơi dịch chuyển khỏi vị trí chia lưới thông thường, dụng cụ tiêu chuẩn có thể được sử dụng để cắt bánh răng dịch chuyển tương ứng trên máy công cụ. Năm 1908, MAAG của Thụy Sĩ đã nghiên cứu phương pháp dịch chuyển và chế tạo sự phát triển của máy tạo hình bánh răng gia công, sau đó, BSS của Anh, AGMA của Mỹ và DIN của Đức liên tiếp đề xuất nhiều phương pháp tính toán dịch chuyển bánh răng.