historia
Dispositivo de engranaje griego antiguo desenterrado
En Occidente, en el año 300 a.C., el antiguo filósofo griego Aristóteles describió el problema del uso de engranajes de bronce o hierro fundido para transmitir el movimiento de rotación en "Problemas mecánicos". Los famosos eruditos griegos Aristóteles y Arquímedes han estudiado los engranajes. El famoso inventor griego Gutisibios insertó uniformemente pasadores en el borde de la mesa circular para que se engranara con la rueda del pasador. Aplicó este mecanismo al grabado. Esto es alrededor del año 150 aC. En el año 100 a.C., Herrón, el inventor alejandrino, inventó el odómetro y utilizó engranajes en el cuentakilómetros. En el siglo 1 dC, una transmisión de engranajes también se utilizó en el molino de rueda hidráulica hecho por el arquitecto romano Pidobis. En el siglo 14, los engranajes comenzaron a ser utilizados en los relojes.
Engranajes de bronce de hierro al final del período de los Reinos Combatientes
En los primeros años de la dinastía Han del Este (siglo 1 dC), había engranajes de espiga. El coche guía y el coche tambor Jili que aparecieron en el período de los Tres Reinos han adoptado un sistema de transmisión de engranajes. El molino continuo giratorio de agua inventado por Du Yu en la dinastía Jin transmite el poder de la rueda hidráulica al molino de piedra a través de engranajes. El registro más antiguo del sistema de transmisión de engranajes en los libros de historia es la descripción de la esfera armilar hecha por Xing Yi y Liang Lingzhan en la dinastía Tang en 725. La mesa de elefante del instrumento de transporte acuático (ver antiguos relojes chinos) hecha en la dinastía Song del Norte usaba un complicado sistema de engranajes. En la dinastía Ming, "Wu Bei Zhi" de Mao Yuanyi (escrito en 1621) registró una transmisión de cremallera y piñón. Un engranaje de trinquete de hierro fue descubierto en las ruinas de la antigua ciudad de Anwuji, Hebei, excavada en 1956. El diámetro de la rueda es de unos 80 mm. Aunque está incompleto, la calidad del hierro es mejor. Después de la investigación, se confirma que es el final del período de los Reinos Combatientes (siglo 3 aC). Productos de la dinastía Han Occidental (206 a.C. a 24 d.C.). Los engranajes de la columna vertebral de bronce fueron desenterrados en Changjiaya, condado de Yongji, provincia de Shanxi en 1954. Con referencia a los artefactos desenterrados en Tongkeng, se puede concluir que son las reliquias de la dinastía Qin (221-206 aC) o principios de la dinastía Han occidental. La rueda tiene 40 dientes y el diámetro es de unos 25 mm. Con respecto al propósito del engranaje de trinquete, no se han encontrado registros escritos hasta ahora, y se especula que puede usarse para frenar para evitar que el eje gire hacia atrás. Un par de engranajes de espiga de bronce fueron desenterrados en la aldea de Hongqing, condado de Chang'an, provincia de Shaanxi en 1953. Sobre la base del análisis de la estructura de la tumba y los objetos de la tumba, se puede determinar que el par de engranajes provino de principios de la dinastía Han del Este. Ambas ruedas tienen 24 dientes y un diámetro de unos 15 mm. El mismo equipo de espiga también se encontró en Hengyang y otros lugares. [1]
Diagrama de la estructura de transmisión de engranajes en "Wu Bei Zhi"
Ya en 1694, el erudito francés PHILIPPE DE LA HIRE propuso por primera vez que la involuta podría usarse como la curva del perfil del diente. En 1733, el francés M.CAMUS propuso que la normalidad común del punto de contacto del diente de engranaje debía pasar a través del nodo en la línea central. Cuando una línea central instantánea auxiliar está rodando puramente a lo largo de la línea central instantánea (círculo de inclinación) de la rueda grande y la rueda pequeña, el perfil del diente auxiliar conectado fijamente con la línea central instantánea auxiliar forma dos perfiles de dientes en la rueda grande y la rueda pequeña. Las curvas están conjugadas entre sí, que es el teorema de CAMUS. Considera el estado de malla de las dos superficies dentales; establece claramente el concepto moderno de la trayectoria del punto de contacto. En 1765, el suizo L. EULER presenta la base matemática para el estudio analítico del perfil del diente involuto, y aclara la relación entre el radio de curvatura de la curva del perfil del diente y el centro de curvatura de un par de engranajes que se están engranando. Más tarde, SAVARY completó aún más este método y se convirtió en la ecuación EU-LET-SAVARY. La contribución a la aplicación del perfil dental involuto es ROTEFT WULLS. Propuso que cuando la distancia central cambia, el engranaje involutivo tiene la ventaja de una relación de velocidad angular constante. En 1873, el ingeniero alemán HOPPE propuso el perfil de dientes involutivos de engranajes con diferentes números de dientes cuando cambia el ángulo de presión, sentando así las bases para el pensamiento de los engranajes de cambio modernos.
A finales del siglo 19, el principio del método de corte de engranajes generativo y la aparición de máquinas herramienta y herramientas especiales que utilizaron este principio para cortar engranajes han hecho que el procesamiento de engranajes sea más completo, y el perfil de diente involuto ha mostrado grandes ventajas. Siempre que la herramienta de corte de engranajes se mueva ligeramente de la posición normal de malla durante el corte de engranajes, el engranaje desplazado correspondiente se puede cortar en la máquina herramienta con una herramienta estándar. En 1908, el MAAG suizo investigó el método de desplazamiento y produjo la máquina de conformado de engranajes. Más tarde, el BSS británico, el AGMA estadounidense y el DIN alemán propusieron sucesivamente una variedad de métodos de cálculo para el desplazamiento del engranaje.
Engranaje de espiga de bronce a principios de la dinastía Han
Con el fin de aumentar la vida útil del engranaje de transmisión de potencia y reducir su tamaño, además de las mejoras en los materiales, el tratamiento térmico y la estructura, se ha desarrollado el engranaje dentado de arco. En 1907, el británico FRANK HUMPHRIS publicó por primera vez el perfil del diente de arco. En 1926, ERUEST WILDHABER obtuvo el derecho de patente para el engranaje helicoidal de perfil de diente de arco. En 1955, M. L. NOVIKOV de la Unión Soviética completó la investigación práctica sobre engranajes dentados de arco y ganó la Medalla Lenin. En 1970, el ingeniero de la compañía ROLH-ROYCE R.M. STUDER obtuvo una patente estadounidense para engranajes de doble arco circular. Este tipo de equipo ha sido prestado cada vez más atención por la gente, y ha jugado un papel importante en la producción.
Los engranajes son piezas mecánicas dentadas que pueden engranarse entre sí. Son ampliamente utilizados en la transmisión mecánica y en todo el campo mecánico. La tecnología moderna de engranajes ha alcanzado: módulo de engranajes de 0.004 a 100 mm; diámetro del engranaje de 1 mm a 150 metros; la potencia de transmisión puede alcanzar hasta 100.000 kilovatios; la velocidad de rotación puede alcanzar cientos de miles de revoluciones por minuto; la velocidad periférica más alta puede alcanzar los 300 metros / segundo.
Con el desarrollo de la producción, se ha valorado la suavidad del funcionamiento de los engranajes. En 1674, el astrónomo danés Romer propuso por primera vez usar un epicicloide como curva de perfil dental para obtener un engranaje que funcione sin problemas.
Durante la revolución industrial en el siglo 18, la tecnología de engranajes se desarrolló rápidamente, y la gente realizó una gran cantidad de investigación sobre engranajes. En 1733, el matemático francés Kami publicó la ley básica del mallado del perfil dental; en 1765, el matemático suizo Euler sugirió el uso de la involución como curva del perfil del diente.
Las máquinas de fresado de engranajes y las máquinas de conformación de engranajes aparecieron en el siglo 19 para resolver el problema de la producción en masa de engranajes de alta precisión. En 1900, Profort instaló un dispositivo diferencial para la máquina de fresado de engranajes, que puede procesar engranajes helicoidales en la máquina de fresado de engranajes. Desde entonces, la máquina de fresado de engranajes se ha vuelto popular, y el método generativo tiene una ventaja abrumadora en el procesamiento de engranajes. Los engranajes involutivos se han convertido en los engranajes más utilizados. .
En 1899, Rasche implementó por primera vez el esquema de cambio de marchas. El cambio de marcha no solo puede evitar el socavamiento de los dientes del engranaje, sino que también puede igualar la distancia central y mejorar la capacidad de carga del engranaje. En 1923, el American Wild Haber propuso por primera vez un engranaje con un perfil de diente de arco circular. En 1955, Sunovykov realizó un estudio en profundidad sobre el engranaje de arco circular, y el engranaje de arco circular se utilizó en la producción. Este tipo de engranaje tiene una alta capacidad de carga y eficiencia, pero no es tan fácil de fabricar como los engranajes involutivos, y necesita mejoras adicionales.
