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Ein geschichtlicher Nachweis über die erstmalige Verwendung von Zahnrädern ist kaum möglich. Zahnradgetriebe wurden aber schon frühzeitig für die Steigerung menschlicher und tierischer Arbeitskraft eingesetzt. Zu den frühen Formen der Anwendung von Getrieben zählen sicher Göpelwerke (siehe Bild) mit hölzernen Zahnrädern.

Später haben besonders der Mühlen- und Bergwerksbau die Weiterentwicklung der Zahnräder vorangetrieben.

Wissenschaftliche Untersuchungen der Kinematik in Zahnradgetrieben begannen Ende des 17. Jahrhunderts durch DE LA HIRE. Auch EULER, WILLIS und REULEAUX leisteten Beiträge. Von SAALSCHÜTZ wurde 1870 die heute noch gültige Formulierung des allgemeinen Verzahnungsgesetzes vorgenommen.

Über Triebstock- und Zykloidenverzahnung ging die Entwicklung zur Evolventenverzahnung. Sie ist die heute vorwiegend verwendete Zahnform.

Bild: Historische Entwicklung

Auszugsweise aus: G. Lechner, H. Naunheimer: Fahrzeugetriebe-Grundlagen, Auswahl, Auslegung und Konstruktion. Springer-Verlag 1994.

Ein geschichtlicher Nachweis über die Verwendung der ersten Zahnräder ist kaum möglich. Zahnradantriebe wurden aber schon frühzeitig zur Steigerung der menschlichen oder tierischen Antriebskraft oder zur Ausnutzung von Wasser- oder Windkraft angewandt. Man darf annehmen, dass die Verwendung von hölzernen Zahnrädern bei gekreuzten Achsen, wie die Göpelwerke zur Wasserversorgung in Ägypten heute noch zeigen, zu den frühesten Formen der Anwendung des Zahnrads zählen.

Von diesen abgeleitet sind Mühlenantriebe und hintereinandergeschaltete Rädertriebe zur Erzielung größerer Übersetzungen in den verschiedensten Formen durch zeitgenössische Zeichnungen festgehalten. Besonders der Mühlen- und der Bergwerksbau haben die Anwendung leistungsübertragender Zahnräder befruchtet. LEONARDO DA VINCI, der geniale Künstler und Erfinder, hat schon im 15. Jh. die Grundlagen für die heutigen Maschinenelemente geschaffen.

Mit DE LA HIRE begann Ende des 17. Jh. die wissenschaftliche Verzahnungslehre. EULER, WILLIS und REULEAUX setzten dieses Werk fort. Das von SAALSCHÜTZ 1870 endgültig ausformulierte Verzahnungsgesetz lautet:

Die Gleichförmigkeit der Bewegungsübertragung zwischen zwei kämmenden Zahnrädern ist gewährleistet, wenn die gemeinsame Normale der beiden Zahnkurven in jedem beliebigen Berührungspunkt der Flanken durch den Wälzpunkt C geht.

Die Schaffung theoretisch richtiger Flankenformen auf mathematisch-zeichnerischem Wege war die Voraussetzung der maschinellen Verzahnungstechnik. Für die industrielle Zahnradherstellung war die Entwicklung der Wälzverfahren bahnbrechend.

Waren früher die Triebstock- und die Zykloidenverzahnung die wichtigsten Zahnformen, so ist es heute die Evolvente. Sie ist wegen ihres geradflankigen Werkzeugs, das auf dem Grundkreis abrollt, genau herzustellen und zu vermessen. Darüber hinaus hat sie die Eigenschaft, gegenüber Achsabstandsänderungen unempfindlich zu sein.

Seit 1980 zeichnen sich neue Möglichkeiten der Verzahnungsherstellung ab. Mit numerisch gesteuerten Verzahnungsmaschinen werden die zur Erzeugung der Zahnform notwendigen Dreh- und Längsbewegungen elektronisch gesteuert und synchronisiert. Damit lassen sich heute für Sonderzwecke, z.B. für geräuscharme Zahnradpumpen, beliebige Zahnformen erzeugen, die aber dem Verzahnungsgesetz genügen.

Als Zahnradwerkstoffe fanden anfangs Vergütungswerkstoffe Verwendung. Die Leistungssteigerung bei gleichzeitiger Gewichtsminimierung machte bald einsatzgehärtete Werkstoffe erforderlich. Um die wegen der Geräuscharmut notwendige Qualität zu erreichen, müssen die Zahnräder nach dem Fräsen geschabt oder nach dem Härten geschliffen werden.

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