中国古代齿轮工艺研究论文

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据史料记载，远在公元前400~200年的中国古代就巳开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。

早在1694年，法国学者Philippe De La Hire首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮的瞬心线(节圆)纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的，这就是Camus定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的概念。1765年，瑞士的L．Euler提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary进一步完成这一方法，成为现在的Eu-let-Savary方程。对渐开线齿形应用作出贡献的是Roteft WUlls，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师Hoppe提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。

19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具军较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。1908年，瑞士MAAG研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算方法。

为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。1907年，英国人Frank Humphris最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。1955年，苏联的M．L．Novikov完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国Rolh—Royce公司工程师R．取得了双圆弧齿轮的美国专利。这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。

齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。现代齿轮技术已达到：齿轮模数～100毫米；齿轮直径由1毫米～150米；传递功率可达上十万千瓦；转速可达几十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。

齿轮在传动中的应用很早就出现了。公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。不过，古代的齿轮是用木料制造或用金 属铸成的，只能传递轴间的回转运动，不能保证传动的平稳性，齿轮的承载能力也很小。

随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。1674年丹麦天文学家罗默首次提出用外摆线作齿廓曲线，以得到运转平稳的齿轮。

18世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，人们对齿轮进行了大量的研究。1733年法国数学家卡米发表了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉建议采用渐开线作齿廓曲线。

19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。1900年,普福特为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。

1899年，拉舍最先实施了变位齿轮的方案。变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高齿轮的承载能力。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆弧齿轮进行了深入的研究，圆弧齿轮遂得以应用于生产。这种齿轮的承载能力和效率都较高，但尚不及渐开线齿轮那样易于制造，还有待进一步改进。

齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。

轮齿简称齿，是齿轮上 每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上 ，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面；法面指的是垂直于轮齿齿线的平面；齿顶圆是指齿顶端所在的圆；齿根圆是指槽底所在的圆；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆 是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。

齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。

齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。

在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。变位齿轮的优点较多，已遍及各类机械设备中。

另外，齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮 ；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。

齿轮的制造材料和热处理过程对齿轮的承载能力和尺寸重量有很大的影响。20世纪50年代前，齿轮多用碳钢，60年代改用合金钢，而70年代多用表面硬化钢。按硬度 ，齿面可区分为软齿面和硬齿面两种。

软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。因为配对的齿轮中，小轮负担较重，因此为使大小齿轮工作寿命大致相等，小轮齿面硬度一般要比大轮的高 。

硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精切 ，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。

制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮；灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中；球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮 ；塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。

未来齿轮正向重载、高速、高精度和高效率等方向发展，并力求尺寸小、重量轻、寿命长和经济可靠。

而齿轮理论和制造工艺的发展将是进一步研究轮齿损伤的机理，这是建立可靠的强度计算方法的依据，是提高齿轮承载能力，延长齿轮寿命的理论基础；发展以圆弧齿廓为代表的新齿形；研究新型的齿轮材料和制造齿轮的新工艺； 研究齿轮的弹性变形、制造和安装误差以及温度场的分布，进行轮齿修形，以改善齿轮运转的平稳性，并在满载时增大轮齿的接触面积，从而提高齿轮的承载能力。

摩擦、润滑理论和润滑技术是 齿轮研究中的基础性工作，研究弹性流体动压润滑理论，推广采用合成润滑油和在油中适当地加入极压添加剂，不仅可提高齿面的承载能力，而且也能提高传动效率。

齿轮机构的类型：

1、以传动比分类

定传动比 —— 圆形齿轮机构(圆柱、圆锥）

变传动比 —— 非圆齿轮机构（椭圆齿轮）

2、以轮轴相对位置分类

平面齿轮机构

直齿圆柱齿轮传动

外啮合齿轮传动

内啮合齿轮传动

齿轮齿条传动

斜齿圆柱齿轮传动

人字齿轮传动

空间齿轮机构

圆锥齿轮传动

交错轴斜齿轮传动

蜗轮蜗杆传动

齿轮的工艺：

锥形齿轮

毛坯半制品齿轮

螺旋齿轮

内齿轮

直齿轮

蜗轮蜗杆

斜齿圆柱齿轮主要参数

螺旋角：β > 0为左旋，反之为右旋

齿距：pn = ptcosβ，下标n和t分别表示法向和端面

模数：mn = mtcosβ

齿宽：

分度圆直径：d = mtz

中心距：a=1/2*m(z1+z2)

正确啮合条件：m1 = m2,α1 = α2,β1 = − β2

重合度：

当量齿数：

齿轮振动的简易诊断方法

进行简易诊断的目的是迅速判断齿轮是否处于正常工作状态，对处于异常工作状态的齿轮进一步进行精密诊断分析或采取其他措施。当然，在许多情况下，根据对振动的简单分析，也可诊断出一些明显的故障。

齿轮的简易诊断包括噪声诊断法、振平诊断法以及冲击脉冲（SPM）诊断法等，最常用的是振平诊断法。

振平诊断法是利用齿轮的振动强度来判别齿轮是否处于正常工作状态的诊断方法。根据判定指标和标准不同，又可以分为绝对值判定法和相对值判定法。

1．绝对值判定法

绝对值判定法是利用在齿轮箱上同一测点部位测得的振幅值直接作为评价运行状态的指标。

用绝对值判定法进行齿轮状态识别，必须根据不同的齿轮箱，不同的使用要求制定相应的判定标准。

制定齿轮绝对值判定标准的主要依据如下：

1)对异常振动现象的理论研究；

(2)根据实验对振动现象所做的分析；

(3)对测得数据的统计评价；

(4)参考国内外的有关标准。

实际上，并不存在可适用于一切齿轮的绝对值判定标准，当齿轮的大小、类型等不同时，其判定标准自然也就不同。

按一个测定参数对宽带的振动做出判断时，标准值一定要依频率而改变。频率在1kHz以下，振动按速度来判定；频率在1kHz以上，振动按加速度来判定。实际的标准还要根据具体情况而定。

2.相时值判定法

在实际应用中，对于尚未制定出绝对值判定标准的齿轮，可以充分利用现场测量的数据进行统计平均，制定适当的相对判定标准，采用这种标准进行判定称为相对值判定法。

相对判定标准要求将在齿轮箱同一部位测点在不同时刻测得的振幅与正常状态下的振幅相比较，当测量值和正常值相比达到一定程度时，判定为某一状态。比如，相对值判定标准规定实际值达到正常值的倍时要引起注意，达到倍时则表示危险等。至于具体使用时是按照倍进行分级还是按照2倍进行分级，则视齿轮箱的使用要求而定，比较粗糙的设备（例如矿山机械）一般使用倍数较高的分级。

实际中，为了达到最佳效果，可以同时采用上述两种方法，以便对比比较，全面评价。

[编辑本段]齿轮-主要术语

轮齿（齿）——齿轮上的每一个用于啮合的凸起部分。一般说来，这些凸起部分呈辐射状排列。配对齿轮上轮齿互相接触，导致齿轮的持续啮合运转。

齿槽——齿轮上两相邻轮齿之间的空间。

齿轮端面——在圆柱齿轮或圆柱蜗杆上垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面。

法面——在齿轮上，法面指的是垂直于轮齿齿线的平面。

齿顶圆——齿顶端所在的圆。

齿根圆——槽底所在的圆。

基圆——形成渐开线的发生线在其上作纯滚动的圆。

分度圆——在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆，对于直齿轮，在分度圆上模数和压力角均为标准值。

齿面——轮齿上位于齿顶圆柱面和齿根圆柱面之间的侧表面。

齿廓——齿面被一指定曲面（对圆柱齿轮是平面）所截的截线。

齿线——齿面与分度圆柱面的交线。

端面齿距pt——相邻两同侧端面齿廓之间的分度圆弧长。

模数m——齿距除以圆周率π所得到的商,以毫米计。

径节p——模数的倒数，以英寸计。

齿厚s ——在端面上一个轮齿两侧齿廓之间的分度圆弧长。

槽宽e ——在端面上一个齿槽的两侧齿廓之间的分度圆弧长。

齿顶高hɑ——齿顶圆与分度圆之间的径向距离。

齿根高hf——分度圆与齿根圆之间的径向距离。

全齿高h——齿顶圆与齿根圆之间的径向距离。

齿宽b——轮齿沿轴向的尺寸。

端面压力角 ɑt—— 过端面齿廓与分度圆的交点的径向线与过该点的齿廓切线所夹的锐角。

基准齿条(Standard Rack):只基圆之尺寸,齿形,全齿高,齿冠高及齿厚等尺寸均合乎标准正齿轮规格之齿条,依其标准齿轮规格所切削出来之齿条称为基准齿条.

基准节圆(Standard Pitch Circle):用来决定齿轮各部尺寸基准圆.为 齿数x模数

基准节线(Standard Pitch Line):齿条上一条特定节线或沿此线测定之齿厚,为节距二分之一.

作用节圆(Action Pitch Circle):一对正齿轮咬合作用时,各有一相切做滚动圆.

基准节距(Standard Pitch)：以选定标准节距做基准者,与基准齿条节距相等.

节圆(Pitch Circle):两齿轮连心线上咬合接触点各齿轮上留下轨迹称为节圆.

节径(Pitch Diameter):节圆直径.

有效齿高(Working Depth):一对正齿轮齿冠高和.又称工作齿高.

齿冠高(Addendum):齿顶圆与节圆半径差.

齿隙(Backlash):两齿咬合时,齿面与齿面间隙.

齿顶隙(Clearance):两齿咬合时,一齿轮齿顶圆与另一齿轮底间空隙.

节点(Pitch Point):一对齿轮咬合与节圆相切点.

节距(Pitch):相邻两齿间相对应点弧线距离.

法向节距(Normal Pitch):渐开线齿轮沿特定断面同一垂线所测节距.

塑料齿轮的介绍：

随着科学的发展，齿轮已经慢慢由金属齿轮转变为塑料齿轮。因为塑料齿轮更具有润滑性和耐磨性。 可以减小噪音，降低成本，降低摩擦。

据史料记载，远在公元前400~200年的中国古代就巳开始使用齿轮，在我国山西出土的青铜齿轮是迄今巳发现的最古老齿轮，作为反映古代科学技术成就的指南车就是以齿轮机构为核心的机械装置。

17世纪末，人们才开始研究，能正确传递运动的轮齿形状。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动的应用日益广泛；先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。

早在1694年，法国学者Philippe De La Hire首先提出渐开线可作为齿形曲线。1733年，法国人提出轮齿接触点的公法线必须通过中心连线上的节点。

一条辅助瞬心线分别沿大轮和小轮 的瞬心线（节圆）纯滚动时，与辅助瞬心线固联的辅助齿形在大轮和小轮上所包络形成的两齿廓曲线是彼此共轭的，这就是Camus定理。它考虑了两齿面的啮合状态；明确建立了现代关于接触点轨迹的 概念。

1765年，瑞士的提出渐开线齿形解析研究的数学基础，阐明了相啮合的一对齿轮，其齿形曲线的曲率半径和曲率中心位置的关系。后来，Savary进一步完成这一方法，成为现在的Eu-let-Savary方程。

对渐开线齿形应用作出贡献的是Roteft WUlls，他提出中心距变化时，渐开线齿轮具有角速比不变的优点。1873年，德国工程师Hoppe提出，对不同齿数的齿轮在压力角改变时的渐开线齿形，从而奠定了现代变位齿轮的思想基础。

19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，使齿轮加工具军较完备的手段后，渐开线齿形更显示出巨大的优走性。切齿时只要将切齿工具从正常的啮合位置稍加移动，就能用标准刀具在机床上切出相应的变位齿轮。

1908年，瑞士MAAG研究了变位方法并制造出展成加工插齿机，后来，英国BSS、美国AGMA、德国DIN相继对齿轮变位提出了多种计算方法。 为了提高动力传动齿轮的使用寿命并减小其尺寸，除从材料，热处理及结构等方面改进外，圆弧齿形的齿轮获得了发展。

1907年，英国人Frank Humphris最早发表了圆弧齿形。1926年，瑞土人Eruest Wildhaber取得法面圆弧齿形斜齿轮的专利权。

1955年，苏联的完成了圆弧齿形齿轮的实用研究并获得列宁勋章。1970年，英国Rolh—Royce公司工程师取得了双圆弧齿轮的美国专利。

这种齿轮现已日益为人们所重视，在生产中发挥了显著效益。 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。

现代齿轮技术已达到：齿轮模数毫米；齿轮直径由1毫米~150米；传递功率可达 十万千瓦；转速可达 十万转/分；最高的圆周速度达300米/秒。 齿轮在传动中的应用很早就出现了。

公元前三百多年，古希腊哲学家亚里士多德在《机械问题》中，就阐述了用青铜或铸铁齿轮传递旋转运动的问题。中国古代发明的指南车中已应用了整套的轮系。

不过，古代的齿轮是用木料制造或用金 属铸成的，只能传递轴间的回转运动，不能保证传动的平稳性，齿轮的承载能力也很小。 随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

1674年丹麦天文学家罗默首次提出用外摆线作齿廓曲线，以得到运转平稳的齿轮。 18世纪工业革命时期，齿轮技术得到高速发展，人们对齿轮进行了大量的研究。

1733年法国数学家卡米发表了齿廓啮合基本定律；1765年瑞士数学家欧拉建议采用渐开线作齿廓曲线。 19世纪出现的滚齿机和插齿机，解决了大量生产高精度齿轮的问题。

1900年，普福特为滚齿机装上差动装置，能在滚齿机上加工出斜齿轮，从此滚齿机滚切齿轮得到普及，展成法加工齿轮占了压倒优势，渐开线齿轮成为应用最广的齿轮。 1899年，拉舍最先实施了变位齿轮的方案。

变位齿轮不仅能避免轮齿根切，还可以凑配中心距和提高齿轮的承载能力。1923年美国怀尔德哈伯最先提出圆弧齿廓的齿轮，1955年苏诺维科夫对圆弧齿轮进行了深入的研究，圆弧齿轮遂得以应用于生产。

这种齿轮的承载能力和效率都较高，但尚不及渐开线齿轮那样易于制造，还有待进一步改进。 齿轮的组成结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。

轮齿简称齿，是齿轮上 每一个用于啮合的凸起部分，这些凸起部分一般呈辐射状排列，配对齿轮上的轮齿互相接触，可使齿轮持续啮合运转；齿槽是齿轮上两相邻轮齿之间的空间；端面是圆柱齿轮或圆柱蜗杆上 ，垂直于齿轮或蜗杆轴线的平面；法面指的是垂直于轮齿齿线的平面；齿顶圆是指齿顶端所在的圆；齿根圆是指槽底所在的圆；基圆是形成渐开线的发生线作纯滚动的圆；分度圆 是在端面内计算齿轮几何尺寸的基准圆。 齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类。

齿轮的齿形包括齿廓曲线、压力角、齿高和变位。渐开线齿轮比较容易制造，因此现代使用的齿轮中 ，渐开线齿轮占绝对多数，而摆线齿轮和圆弧齿轮应用较少。

在压力角方面，小压力角齿轮的承载能力较小；而大压力角齿轮，虽然承载能力较高，但在传递转矩相同的情况下轴承的负荷增大，因此仅用于特殊情况。而齿轮的齿高已标准化，一般均采用标准齿高。

变位齿轮的优点较多。

中国机械发展史 中国是世界上机械发展最早的国家之一。

中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。中国机械发展史可分为传统机械时期和现代机械时期。

传统机械时期 这一时期是中国机械发展的第一个时期，石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个漫长的时期，经历了三个发展阶段。

第一个阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。

这一阶段后期出现了磨制的石器，使工具的形状趋于合理。弓箭的出现表明这时的机械技术已有了一定的水平。

第二个阶段相当于新石器时代。这一阶段对石器的选择、切割、磨制和钻孔等都有了一定的要求。

这时还出现了原始纺织机、制陶转轮等较复杂的机械，反映了这一阶段机械的发展水平有了显著的提高。 第三个阶段大约从新石器时代末期到西周时期。

从动力方面看，这一阶段已经开始使用畜力和风力作为原动力。农业机械的种类更多，还出现了桔槔、辘轳等复合机械工具。

商代青铜工具和器械开始得到较广泛的应用，到西周时期，青铜冶铸技术达到了 *** 。青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。

青铜冶铸工艺在这一阶段经历了由低级到高级逐渐成熟的过程。商中期已广泛使用分铸法等先进工艺。

这一阶段后期，陶范熔铸技术得到了进一步的发展。总的来看，这一时期在动力方面由只利用人力发展为人力、畜力等并用。

在材料方面由以石质材料为主发展为以木、铜质材料为主。在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。

在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械工艺的转变。

这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。从春秋时期开始，我国传统机械的发展进入了一个新的时期。

这一时期铁器开始得到使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。钢铁技术的产生和发展为制造高效生产工具提供了条件。

随着钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这一时期得到了迅速发展。从春秋时期开始，就已用生铁来铸造多种机械，特别是农业机械。

这一时期锻造工艺有了新的发展，许多工具都是用锻造方法制成的。战国早期就已出现铸铁柔化处理技术，到东汉末期，大多数铸造的机械工具都经过了柔化处理。

在动力方面，这一时期除使用前面的动力外，开始利用水力为机械的原动力，出现了一些水力机械。在结构原理方面也有新的突破。

在不少机械上出现了齿轮机构、凸轮机构和曲柄连杆机构等复杂的传动机构。水排、水碓、指南车以及浑天仪、地动仪等机械的出现反映了这一时期的机械在结构原理方面已经达到了相当高的水平。

这一时期的农业机械发展很快，出现了三脚楼这样的重要播种机械。还发明了高效粮食加工机械—风扇车。

磨、碓等谷物加工机械都已出现，并有了很大的发展。东汉时期还出现了用了齿轮传动的连磨和用水力推动的槽碓和水碓。

西汉时期已有犁壁出现，到东汉时期犁的结构已经基本定型。在纺织机械方面出现了手摇纺车、布机和提花机等重要机械。

这一时期的造船技术已比较发达，橹、舵、帆等部件逐渐完善了起来，并且能够制造大型的楼船和战船。在这一时期，生产过程中的机械系统有了很大的变化。

许多机械已用自然力代替人力作为原动力。对机械的操作开始由直接操作向间接操作转变。

动力和运动的传输开始由机械本身来完成。对机械的控制开始由人的直接控制向间接控制发展。

水排、水碓和马排等机械具备了机器的基本组成要素，都已具有原动机、传动机。唐末时期机械制造已有较高水平。

如西安出土的唐代银盒，其内孔与外圆的不同心度很小，子母口配合严紧，刀痕细密，说明当时机械加工精度已达到新的水平。在运输工具方面，人力和水力并用，在技术上有进一步发展。

南朝齐祖冲之所造日行百里的所谓千里船和南朝粱侯景军中的160桨快艇，都是人力推进的快速舰艇，南北朝时期出现了车船。唐代的李皋对车船的改进起了承前启后的作用。

水力机械也有新的进展，唐代已有筒车，从人力提水发展为水力提水。南末末期又创造出先进的水转大纺车，三摧、五摧（锭）手摇纺车曾是当时世界上比较先进的人力纺纱机具。

元代薛景石所著《梓人遗制》是木工名家总结亲身经验之作，并详细记述了当时通行的纺织机具和车辆，以古代著名的木制机械技术专著而留世。这一时期天文和计时仪器发展迅速。

北宋苏颂和韩公廉等制成的木构水运仪象台，能用多种形式表现天体时空的运行。它由水力驱动，其中有一套擒纵机构。

水运仪象台代表了当时机械制造的高度水平，是当时世界上先进的天文钟。元代的滚柱轴承也属当时世界上先进的机械装置。

明初的造船业已有很大进展。郑和所乘宝船是古代最大的远洋船舶。

当时的机械制造主要仍靠手工操作。大者如千钧锚，是靠人工先锻成四爪，然后依次逐节锻接。

小者如制针用的冷拔钢丝，也。

目前广泛应用渐开线齿轮。渐开线齿轮的优点很多，理论成熟，加工方便，传动时受中心距安装变化影响极小（不影响传动比的准确性）。但是，渐开线齿轮的致命弱点是承载力不强，由于一对齿轮是凸齿面（外啮合），造成接触强度低、润滑条件差（不易形成楔形油膜）、齿根形状不好（轮齿抗弯强度低），等。

圆弧齿轮的齿形有凸有凹，接触强度高，易形成楔形油膜、润滑好，齿根“粗壮”。在大型、重载传动设备中，越来越多的替代了渐开线齿轮。圆弧齿轮理论的出现比渐开线齿轮晚了1、2百年，很年轻的，虽然还有许多问题有待解决，但是，个人认为，圆弧齿轮是齿轮发展的方向。

中国是世界上机械发展最早的国家之一。

中国的机械工程技术不但历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了重要的促进作用，而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。 中国机械发展史可分为六个时期：①形成和积累时期，从远古到西周时期。

②迅速发展和成熟时期，从春秋时期到东汉末年。⑧全面发展和鼎盛时期，从三国时期到元代中期。

④缓慢发展时期，从元代后期到清代中期。⑤转变时期，从清代中后期到解放前的发展时期。

⑥复兴时期，解放后的发展时期。每个时期又可分为不同的发展阶段。

（一） 传统机械的形成和积累时期 这一时期是中国机械发展的第一个时期，石器的使用标志着这一时期的开始。这是一个十分漫长的时期，经历了三个发展阶段。

第一个阶段相当于旧石器时代。这一阶段的工具主要用石料和木料制作，同时也有一些骨制工具。

在工艺方面以石器打制工艺为主，主要是经过敲击和初步修整使石块成石器。这一阶段后期出现了磨制的石器，使工具的形状趋于合理。

当时的石器工具的种类有砍砸器、刮削器、石锤、尖状器、石球、石矛和石镞等，这时出现的其他材料的工具有木捧和磨制的骨针等。弓箭的出现表明这时的机械技术已有了一定的水平。

第二个阶段相当于新石器时代。这一阶段在石器制造方面以磨制工艺为主，同时对石器的制造有了一套完整的工艺过程。

对石器的选择、切割、磨制和钻孔等都有了一定的要求。这一阶段出现了大量的生产工具、如锛、斧、铲、凿、磨盘、磨棒、杵臼、钻、网坠、纺轮、犁、刀、锄、耘田器等。

工具的种类不但有所增加，而且出现了不少专用工具。这时还出现了原始纺织机、制陶转轮等较复杂的机械，反映了这一阶段机械的发展水平有了显著的提高。

第三个阶段大约从新石器时代末期到西周时期。从动力方面看，这一阶段已经开始使用畜力和风力作为原动力。

古车和风帆的出现标志着新的动力出现。商代已经开始用牛来耕地。

这一阶段已广泛使用犁来耕地。农业机械的种类更多，还出现了桔槔、辘轳等复合机械工具。

在旧石器时代就已出现铜器，但没有大量使用。商代青铜工具和器械开始得到较广泛的应用，到西周时期，青铜冶铸技术达到了 *** 。

青铜器的出现标志着一种新的机械技术和制造工艺的诞生。青铜冶铸工艺在这一阶段经历了由低级到高级逐渐成熟的过程。

从使用单面范和双面范制作小件器物，发展到用多块范、芯组成的复合范制作大型器件。商中期已广泛使用分铸法等先进工艺。

这一阶段后期，陶范熔铸技术得到了进一步的发展。 总的来看，这一时期在动力方面由只利用人力发展为人力、畜力等并用。

在材料方面由以石质材料为主发展为以木、铜质材料为主。在结构方面由简单工具发展为复合工具和较为复杂的机械。

在原理方面从杠杆、尖劈等原理的利用发展为对惯性、摩擦、弹性和重力等原理的利用。在制造工艺方面经历了由石器制造工艺向铜器和其他机械工艺的转变。

这些情况说明在这一时期中国传统机械技术已经形成并有了一定的发展。 （二） 传统机械的迅速发展和成熟时期 从春秋时期开始，我国传统机械的发展进入了一个新的时期。

这一时期铁器开始得到使用，使古代机械在材料方面取得了重大突破。钢铁技术的产生和发展为制造高效生产工具提供了条件。

随着钢铁技术的产生、铸造、锻造和柔化处理等机械热加工技术在这一时期得到了迅速发展。从春秋时期开始，就已用生铁来铸造多种机械，特别是农业机械。

这一时期锻造工艺有了新的发展，许多工具都是用锻造方法制成的。战国早期就已出现铸铁柔化处理技术，到东汉末期，大多数铸造的机械工具都经过了柔化处理。

在动力方面，这一时期除使用前面的动力外，开始利用水力为机械的原动力，出现了一些水力机械。在结构原理方面也有新的突破。

在不少机械上出现了齿轮机构、凸轮机构和曲柄连杆机构等复杂的传动机构。水排、水碓、指南车以及浑天仪、地动仪等机械的出现反映了这一时期的机械在结构原理方面已经达到了相当高的水平。

这一时期的农业机械发展很快，出现了三脚楼这样的重要播种机械。还发明了高效粮食加工机械—风扇车。

磨、碓等谷物加工机械都已出现，并有了很大的发展。东汉时期还出现了用了齿轮传动的连磨和用水力推动的槽碓和水碓。

西汉时期已有犁壁出现，到东汉时期犁的结构已经基本定型。在纺织机械方面出现了手摇纺车、布机和提花机等重要机械。

这一时期的造船技术已比较发达，橹、舵、帆等部件逐渐完善了起来，并且能够制造大型的楼船和战船。 在这一时期，生产过程中的机械系统有了很大的变化。

许多机械已用自然力代替人力作为原动力。对机械的操作开始由直接操作向间接操作转变。

动力和运动的传输开始由机械本身来完成。对机械的控制开始由人的直接控制向间接控制发展。

水排、水碓和马排等机械具备了机器的基本组成要素，都已具有原动机、传动机。

20世纪70-80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：

①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。

②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。

③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

促使减速器水平提高的主要因素有：

①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。

②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。

③结构设计更合理。

④加工精度提高到ISO5-6级。

⑤轴承质量和寿命提高。

⑥润滑油质量提高。

自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130-70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。

20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40-50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。

改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低

速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179-60的8-9级提高到GB10095-88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4-5级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。

我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。

机器人的历史 机器人形象和机器人一词，最早出现在科幻和文学作品中。

1920年，一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本，剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司把机器人作为人类生产的工业品推向市场，让它充当劳动力代替人类劳动的故事。 真正意义上的机器人出现在1959年。

当时，美国人英格伯格和德沃尔制造出了世界上第一台工业机器人。这台机器人外形像一个坦克的炮塔，基座上有一个可转动的大机械臂，大臂上又伸出一个可以伸缩和转动的小机械臂，能进行一些简单的操作，代替人做一些诸如抓放零件的工作。

经过了40年的发展，现在全世界已装备了90余万台工业机器人，种类达数十种，它们在许多领域为人类的生产和生活服务。 大多数工业机器人都不能走路，一般是靠轨道滑行，如汽车制造机器人等。

现代工业机器人主要有四种类型：（1）顺序型——这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；（2）沿轨迹作业型——这类机器人执行某种移动作业，如焊接、喷漆等；（3）远距作业型——比如在月球上自动工作的机器人；（4）智能型——这类机器人具有感知、适应以及思维和人机通信机能。 智能型机器人是最复杂的机器人，也是人类最渴望能够早日制造出来的机器朋友。

然而要制造出一台智能机器人并不容易，仅仅是让机器模拟人类的行走动作，科学家们就要付出了数十甚至上百年的努力。 1997年，日本本田公司率先研制出了第一台类人型步行机器人样机P3。

2000年11月，日本科学技术振兴事业团宣布，已开发出可模仿一岁婴儿行走的机器人“皮诺”。它全身有26个关节，脚心装有一个传感器，可测量重心；眼睛可分辨红、蓝、黄等颜色，可自测距离；能挥手，并能蹒跚行走。

把机器人带回家 在智能型机器人中，目前离我们最接近的是娱乐型智能机器人。 娱乐型智能机器人以供人观赏、娱乐为目的，具有拟人化（或拟物化）的外部特征，可以行走或完成动作，有一定的语言能力及感知能力。

最近在CEBit 2003中，索尼展示了其最新产品——Aibo机器狗，这款机器狗有表演、睡眠和游戏的功能，如果你有两只机器狗的话，还可以设置它们进行足球、走迷宫等游戏。 另外索尼10月还发布了以双足行走机器人“SDR-4XII”为原型设计的4款技能及性格各异的机器人“QRIO”。

QRIO属于高智能的娱乐机器人，身体内部装置着各种感应系统，感情丰富，能够与人进行各种形式的交流，同时可以通过记忆和学习不断成长。 此外它的特殊才能是进行各种高难度动作，可谓能歌善舞。

在交流方面，目前最先进的机器人是日本人类机器人财团今年10月研制成功的“小IF”，这个身高40厘米、体重只有5公斤的机器人能说会道，顽皮可爱，语言能力和5岁小孩差不多，总爱通过对话模仿对方的性格和癖好。 更让人惊喜的是，它可以通过对方的声音捕捉微妙的感情变化，然后通过自己的表情变化表达喜怒哀乐，为很多人带来欢乐。

“小IF”的服务对象是平常人家，价格可能定在30至50万日元之间。 美国是机器人的诞生地，经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。

几年前，美国特种机器人协会曾举办了一场别开生面的音乐会，演唱者是世界男高音之王“帕瓦罗蒂”。这位“帕瓦罗蒂”并不是意大利著名的歌唱家帕瓦罗蒂，而是美国衣阿华州州立大学研制的机器人歌手“帕瓦罗蒂”。

这场音乐会实际上是一场机器人验收会。听众席上不仅有机器人领域的专家，更有不少音乐家以及众多慕名而来的普通听众。

2003年第77季Neiman Marcus圣诞礼品书上刊登的一对豪华礼品机器人的照片。这对售价高达40万美元的机器人高约1。

8米，由国际机器人技术公司设计制造。它们可以唱歌、跳舞并可以被用来给小孩留言。

某一天，在医院的手术台前，机器人正在为病人做开颅手术；在月球表面，机器人正在代替人类采集矿石标本……这些并非是科学幻想，而是正在或将要到来的现实。 让我们做好准备，迎接一个机器人回家！（。

1968年，陕齿总厂在蔡家坡渭河南岸秦岭脚下的小山沟里建厂，历时6年研制生产出我国第一代重汽车变速器。1984年引进享有世界的美国变速器，并在西安建立新的生产基地，开始双中间轴变速器系列国产化，迅速占领国内市场。

1996年以李大开总经理为核心的新一届厂领导带领全体职工以提升企业内涵为目标，在改革中求发展，使企业从此走上跨越式超常规大发展的轨道。

2001年陕齿总厂与湘火炬强强联合成立法士特公司，走向新的辉煌。陕齿总厂法士特的发展历史，是一部浓缩的中国工业创业发展史。

2004年完成工业总产值亿元，销售收入亿元，产销重型汽车变速器20多万台，重汽车变速器年产量跃居世界单厂产量第一。

2005年法士特公司始终坚持立足现在、面向未来、不断改进，把企业的长远规划作为一项重要工作常抓不懈。不断加大新产品开发力度积极开拓国内外市场把企业不断做强做大，使企业在竞争中保持领先地位。法士特公司在西安高区征地700余亩，投资10亿元建设生产基地开始投产，法士特公司已成为中国最大的重型汽车变速器制造基地，在国内外同行业享有盛名。

2011年6月投资的咸阳精密机械分公司正式投产，咸阳精密机械分公司是集团公司“十二五”重点建设项目之一，总投资亿元，占地面积亩，建有联合厂房一、联合厂房二、抛丸车间、联合站房以及员工宿舍和餐厅等配套设施，总建筑面积约万平方米，拥有国内领先的制造设备。项目达产后，将实现年产同步器100万套的生产能力，实现年产值7亿元。该项目对拓展企业发展领域、优化产业结构、完善产品结构、提高企业综合竞争实力具有重要的支撑作用。

一般渐开线的描述，按照齿形的不同，齿轮分为直齿轮、斜齿轮；齿轮的主要特征参数包括模数、压力角、齿数、宽度；材质、热处理方法对齿轮性能影响较大；加工精度影响齿轮传动的噪声大小。