揭秘斜齒輪變速箱，為啥重載卡車(chē)和飛機都用它？

        齒輪是卡車(chē)中最常見(jiàn)的零部件之一，大多應用于變速箱、發(fā)動(dòng)機、后橋等重要組件。齒輪的功能豐富，能夠讓動(dòng)力向著(zhù)的任意方向傳導，也能瞬間改變轉速和扭矩，可以說(shuō)沒(méi)有齒輪就沒(méi)有現代汽車(chē)文明。

然而在齒輪的所有類(lèi)別中，斜齒輪又是極其獨特的一支，以至于為車(chē)輛以及航天領(lǐng)域的發(fā)展提供了極大的幫助，那么它的出現究竟給我們的生活帶來(lái)了哪些驚喜和挑戰？我們今天就來(lái)好好聊一聊。

到底啥是斜齒輪？

斜齒輪這個(gè)名稱(chēng)主要是區別于直齒輪，顧名思義是“帶有傾斜齒牙的齒輪”，這類(lèi)齒輪的齒面并非與軸向平行，而是有一定的夾角，也正是因為有了這個(gè)夾角，才讓斜齒輪擁有了多種不同于直齒輪的特性。

斜齒輪有哪些優(yōu)點(diǎn)？

在汽車(chē)領(lǐng)域，斜齒輪被大量應用在發(fā)動(dòng)機與變速箱等機械組件中，主要的效果是增加嚙合性，使得傳動(dòng)更加平穩。

從機械特性來(lái)講，直齒輪之間的工作方式是一個(gè)“突然加載-突然退出”的無(wú)限循環(huán)，要么不嚙合，一旦嚙合就會(huì )釋放最大的扭力。

而斜齒輪由于齒牙傾斜的緣故，每個(gè)齒牙的嚙合過(guò)程都采用的是漸進(jìn)式接觸，接觸區域從點(diǎn)擴散至面，嚙合扭力也是從小變大，再從大變小。

采用斜齒輪的變速箱換擋沖擊小、更平順、噪音更低

放到用戶(hù)體驗的層面來(lái)講，斜齒輪能夠起到減小換擋沖擊的作用，使得車(chē)輛在行駛中更加平順，頓挫感更加不明顯，與此同時(shí)噪音也更低。

毫不夸張的說(shuō)，斜齒輪的大量應用是汽車(chē)發(fā)展歷史中一件重要舉措，它代表著(zhù)汽車(chē)研發(fā)工作開(kāi)始向著(zhù)用戶(hù)的舒適性層面拓展，而不是單純追求車(chē)輛的機械水平。

重載優(yōu)勢明顯 國內早已開(kāi)發(fā)斜齒變速箱

由于承載性高，斜齒輪更適合重載

在性能提升方面，斜齒輪相比直齒輪有更大的重合度（隨齒輪寬度、螺旋角的增大而增大），由此為車(chē)輛帶來(lái)的是更強的承載能力，可負載的極限扭力更大，故在高速重載領(lǐng)域的優(yōu)勢非常明顯。

很長(cháng)時(shí)間以來(lái)，“重載”一直都是中國道路運輸的關(guān)鍵標簽之一，而正因為斜齒輪在重載工況下有著(zhù)突出的表現，卡車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家也在很早之前就開(kāi)始了斜齒輪在變速箱當中的應用。

重汽款副軸斜齒變速箱HW19710XS

早在2009年，中國重汽就突破了雙副軸斜齒“對齒”技術(shù)難關(guān)，成功研發(fā)出了HW19710XS變速箱，從而為開(kāi)發(fā)全斜齒全同步器變速箱奠定了基礎。

法士特S系列全斜齒變速箱

說(shuō)到我國的全斜齒全同步器變速箱，法士特的S系列產(chǎn)品絕對稱(chēng)得上是代表性產(chǎn)品，它不僅是法士特首款能夠承受2400NM以上扭矩的變速箱，同時(shí)也是國內最早一批匹配500馬力以上發(fā)動(dòng)機的變速箱之一。

體積更小、齒數更少 航天領(lǐng)域大量應用

斜齒輪可以實(shí)現更少的齒牙和更小的體積

除了以上所提到的幾個(gè)針對卡車(chē)行業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，斜齒輪由于結構優(yōu)勢，在航空航天領(lǐng)域也有著(zhù)重大的貢獻。這是由于斜齒輪具有“不根切的最少齒數少”這一特點(diǎn)，也就是說(shuō)在保證齒輪正常嚙合的前提下，齒數可以更少、齒輪體積可以被做得更小。

而諸如火箭、飛機、人造衛星等精密航天器材，對重量、結構體積、傳動(dòng)性能有著(zhù)嚴苛的要求，自然也會(huì )盡可能多的使用斜齒輪來(lái)滿(mǎn)足設計要求。

軸向力太煩人？ 礦山機械采用“人”字形齒輪

然而任何事物都有它的兩面性，斜齒輪也是如此，同樣是由于齒面傾斜的緣故，這類(lèi)齒輪在工作時(shí)會(huì )產(chǎn)生軸向力，并且螺旋角越大軸向力也越明顯，因此其傳動(dòng)效率并不如直齒輪那么高，長(cháng)時(shí)間嚙合的磨損也比直齒輪更加嚴重。

“人”字形齒輪被大量應用在礦山機械中

雖然斜齒輪的磨損可以通過(guò)改進(jìn)齒輪材質(zhì)來(lái)解決，但軸向力卻是物理定律的必然結果。在卡車(chē)領(lǐng)域中，斜齒輪所產(chǎn)生的軸向力較小，并不足以影響車(chē)輛的正常運轉。而在礦山機械等特大功率設備中，人們更多應用的是“人”字形齒輪，此類(lèi)齒輪既具備斜齒輪的高承載力，又通過(guò)兩組螺旋的反向結合抵消了軸向力。

漢代初期的青銅“人字”齒輪

齒輪的歷史極為悠久，我國早在漢代初期就開(kāi)始了斜齒輪與“人”字形齒輪的應用，它們不僅構成了人類(lèi)最早的工具，同時(shí)也是當今最精密的機械所不可或缺的重要部件，并且也將在未來(lái)繼續推動(dòng)科技的進(jìn)步。