Det förflutna och nuet av Gears förklaras i en artikel
Det förflutna och nuet av Gears förklaras i en artikel
Redan 350 f.Kr. dokumenterade den kände grekiske filosofen Aristoteles information om kugghjul i sina skrifter. Omkring 250 f.Kr. förklarade matematikern Arkimedes användningen av en turbinsnäckväxel i en lyftmaskin i sina verk. Rester av redskap som går tillbaka till antiken finns bevarade i Ktesibios Water Clock-ruiner i dagens Irak.
Kugghjul har också en lång historia i Kina, med uppgifter som indikerar deras användning så tidigt som 400-200 f.Kr. Bronsväxlarna som grävdes fram i Shanxi, Kina, som går tillbaka till den perioden, representerar de äldsta kända kugghjulen. Styrvagnen som upptäckts i antika kinesiska artefakter återspeglar den mekaniska enhetens kärnmekanism baserad på växelsystem, och visar framgångar inom antik vetenskap och teknik. Under den italienska renässansen i slutet av 1400-talet lämnade polymaten Leonardo da Vinci ett outplånligt spår inte bara inom kulturkonsten utan även i växelteknikens historia. Över 500 år senare behåller kugghjul fortfarande de prototyper som skissades under den eran. Det var inte förrän i slutet av 1600-talet som folk började studera de korrekta tandprofilerna för att överföra rörelse. Efter den industriella revolutionen på 1700-talet blev växelöverföringen alltmer utbredd i Europa. Utvecklingen fokuserade först på evolventa kugghjul och senare på spiralformade kugghjul. I början av 1900-talet hade spiralformade kugghjul fått dominans i praktiska tillämpningar. Efterföljande utvecklingar inkluderade spiralväxlar, cirkulära bågväxlar, koniska växlar och spiralväxlar.
Modern växelteknik har nått anmärkningsvärda specifikationer: växelmoduler som sträcker sig från 0,004 till 100 millimeter, växeldiametrar från 1 millimeter till 150 meter, kraftöverföring upp till 100 000 kilowatt, rotationshastigheter upp till 100 000 varv per minut och den högsta omkretshastigheten som når 300 meter per sekund.
Internationellt utvecklas kraftöverföringsredskap mot miniatyrisering, höghastighetsdrift och standardisering. Vissa funktioner i växeldesign inkluderar tillämpningen av speciella växlar, utvecklingen av planetväxelanordningar och forskningen om lågvibrerande växelmekanismer med låg ljudnivå.
Kugghjul finns i olika typer, vanligtvis klassificerade baserat på orienteringen av kuggaxlar. De är generellt indelade i tre typer: kugghjul med parallella axlar, kugghjul med korsande axel och kugghjul med icke-korsande axel.
Kugghjul med parallella axlar: Denna kategori inkluderar cylindriska kugghjul, spiralformade kugghjul, inre kugghjul, kuggstång och spiralformade kugghjul.
Kugghjul med skärande axel: Exempel inkluderar raka koniska växlar, koniska spiralväxlar och koniska nollgradersväxlar.
Kugghjul utan skärande axel: Denna kategori omfattar spiralväxlar som inte skär axlar, snäckväxlar och kvasihypoida växlar. Verkningsgraden som anges i tabellen ovan representerar transmissionens verkningsgrad, exklusive förluster såsom de från lager och smörjning. Kugghjul i parallellaxlade och korsande axelkugghjulspar involverar i allmänhet rullning, med minimal relativ glidning, vilket resulterar i hög effektivitet. Däremot förlitar sig icke-korsande axlar, såsom spiralväxlar och snäckväxlar, på relativ glidning för att uppnå kraftöverföring, vilket leder till en betydande inverkan på effektiviteten, vilket orsakar en minskning jämfört med andra växlar. Växelverkningsgrad avser transmissionseffektivitet under normala monteringsförhållanden. Om den installeras felaktigt, särskilt i fall av felaktiga avstånd i koniska kugghjulsenheter som leder till fel vid den koniska skärningspunkten, kan effektiviteten minska avsevärt.
