第64章 漸開線齒輪（2/2）

漸開線齒輪，非工科人士可能不太清楚，但後世工科課程中這是必學的一課。這種齒輪具有連續平滑的齒面，能夠使嚙合的齒輪以穩定的角速度轉動，對機械設計有著重要意義。

普通人印象中的齒輪，大多是一個圓盤上排列著許多矩形的輪齒，實際上早期齒輪也確實是這樣的。但是想像一下，齒輪做的是圓周運動，而矩形齒是有稜有角的，這樣的齒輪轉動起來必然是不順滑的，輪齒之間相互碰撞摩擦會導致傳動一頓頓的。低精度條件下可以無視，但一旦對精度有了追求，這一點就必須重視起來了。

如果把輪齒做成弧形的，就能改善這樣的卡頓，但是具體應該是怎樣的弧形？簡單的圓形？還是特殊的橢圓？還是拋物線或者別的曲線？

歷史上的機械學家早就用幾何學計算出了最佳方案，那就是漸開線曲線。（此處省略若干字）。

以漸開線為形狀製造的兩個齒輪，可以始終穩定地嚙合在一起，把齒輪傳動變得像兩根傳動軸直接摩擦傳動一樣順滑。

這是工科人士的常識，但是常識歸常識，後世又不用親自製造齒輪，只要選擇合適的齒輪買回來組裝就行了，所以漸開線這些知識考完試就還給老師了。工業部的這群二把刀們，雖然一個個都知道漸開線齒輪的必要性，但楞是一個記得漸開線是什麼的都沒有，更別說如何製造了。所以之前機械組製造的機械，都儘量避開齒輪傳動的設計，實在無法避免的時候，才拿直齒齒輪湊合一下，在傻大粗黑的時代也勉強能用了。

但這終究不是長久之計，機械組的組長孫清南從去年開始就在試圖推導漸開線的原理。他幾乎從歐幾里得幾何學開始，把整個古典幾何學體系重新推導了一遍，為東海覓天台和文化部貢獻了不少教材。到了今天，終於把漸開線原理推導出來了！

當公式寫在紙上的時候，才發現一切居然是這麼簡單。就連曾經發怵的加工方式，也只不過是一把直齒的滾刀罷了。

……

十六天後，東山工坊。

「老孫，你們這刀怎麼就一個齒啊？」季國風指著一台簡陋的機械，轉過頭來問孫清南。

「沒辦法，我們的加工水平你還不清楚？想做出後世那種多齒的花式滾刀幾乎是不可能的，只能先做一個齒，多轉幾圈吧。」孫清南聳聳肩，無奈地說。

工坊中今天擠了不少人，工業部幾乎全來圍觀機械組的第一次漸開線齒輪加工了。這些天來，機械組777工作，好不容易拼出一台齒輪加工機械。這齒輪加工說起來簡單，做起來難，要保證刀具和工件按一定的速比相對轉動，實在是不容易，機械組不得不採用了不少舊式的直齒輪，誤差很大，只能勉強實驗用。

孫清南拿出一片穿孔的木圓片，固定在一根轉軸上，然後轉動起齒輪機右側的動力轉盤來。轉盤帶動機械內部的齒輪組，使上方的刀具快速旋轉起來，而下方的木圓片則緩慢地轉動著。兩者轉動方向互相垂直，接觸後，刀具很快在木片上切出一個小口，然後快速轉動切割不斷將切口擴大。過了一會兒，隨著動力轉盤的不斷轉動，木片上一個個輪齒漸漸顯現出來，有了齒輪的模樣。等到木片轉完一整圈，齒輪差不多就成型了，但孫清南繼續轉著讓刀具對它進行修整，一直讓它轉了三圈，才取下來，交給圍觀群眾傳看，又開始加工第二個木齒輪。

由於機械的精度問題，這個木齒輪很不完美，輪齒邊緣很粗糙，偶爾還能找到兩個小缺口，仔細看的話，每個齒的大小都略微有些區別。但即使是這樣的齒輪，也比之前粗製濫造的直齒齒輪強多了。等孫清南加工出第二個木齒輪之後，季國風把兩個齒輪套到兩根軸上，然後靠近相互嚙合，隨意撥了一下，兩個齒輪順滑地轉動起來，圍觀群眾禁不住鼓起了掌。

由於加工技術和材料的限制，機械組現在只能加工容易切削的木齒輪，而且精度還不怎樣。下一步，他們計劃批量加工一批，選出最好的，用這些剛加工出的漸開線齒輪去替代齒輪加工機中的直齒齒輪，以提高加工精度，之後再把這個過程重複幾次，等到精度提升到一定程度之後，再嘗試加工軟金屬例如銅質的齒輪。銅齒輪的穩定性將比木齒輪有較大的提升，到時候可以再次回頭提升加工機械的精度，之後再用來製造更精確的刀具和齒輪。

這樣反覆疊代的過程可能要持續數月甚至數年，直到做出高效率的刀具和加工機械、培養出熟練的工匠之後，漸開線齒輪才能大量採用。

雖然痛苦、漫長又無奈，但這就是工業發展的必經之路啊。