重载全靠它 变速箱为什么钟爱斜齿轮？

【卡车之家 原创】齿轮是卡车中最常见的零部件之一，大多应用于变速箱、发动机、后桥等重要组件。齿轮的功能丰富，能够让动力向着的任意方向传导，也能瞬间改变转速和扭矩，可以说没有齿轮就没有现代汽车文明。

然而在齿轮的所有类别中，斜齿轮又是极其独特的一支，以至于为车辆以及航天领域的发展提供了极大的帮助，那么它的出现究竟给我们的生活带来了哪些惊喜和挑战？我们今天就来好好聊一聊。

●  到底啥是斜齿轮？

斜齿轮这个名称主要是区别于直齿轮，顾名思义是“带有倾斜齿牙的齿轮”，这类齿轮的齿面并非与轴向平行，而是有一定的夹角，也正是因为有了这个夹角，才让斜齿轮拥有了多种不同于直齿轮的特性。

●  斜齿轮有哪些优点？

在汽车领域，斜齿轮被大量应用在发动机与变速箱等机械组件中，主要的效果是增加啮合性，使得传动更加平稳。

从机械特性来讲，直齿轮之间的工作方式是一个“突然加载-突然退出”的无限循环，要么不啮合，一旦啮合就会释放最大的扭力。

而斜齿轮由于齿牙倾斜的缘故，每个齿牙的啮合过程都采用的是渐进式接触，接触区域从点扩散至面，啮合扭力也是从小变大，再从大变小。

采用斜齿轮的变速箱换挡冲击小、更平顺、噪音更低

放到用户体验的层面来讲，斜齿轮能够起到减小换挡冲击的作用，使得车辆在行驶中更加平顺，顿挫感更加不明显，与此同时噪音也更低。

毫不夸张的说，斜齿轮的大量应用是汽车发展历史中一件重要举措，它代表着汽车研发工作开始向着用户的舒适性层面拓展，而不是单纯追求车辆的机械水平。

●  重载优势明显 国内早已开发斜齿变速箱

由于承载性高，斜齿轮更适合重载

在性能提升方面，斜齿轮相比直齿轮有更大的重合度（随齿轮宽度、螺旋角的增大而增大），由此为车辆带来的是更强的承载能力，可负载的极限扭力更大，故在高速重载领域的优势非常明显。

很长时间以来，“重载”一直都是中国道路运输的关键标签之一，而正因为斜齿轮在重载工况下有着突出的表现，卡车生产厂家也在很早之前就开始了斜齿轮在变速箱当中的应用。

重汽款副轴斜齿变速箱HW19710XS

早在2009年，中国重汽就突破了双副轴斜齿“对齿”技术难关，成功研发出了HW19710XS变速箱，从而为开发全斜齿全同步器变速箱 奠定了基础。

法士特S系列全斜齿变速箱

说到我国的全斜齿全同步器变速箱，法士特的S系列产品绝对称得上是代表性产品，它不仅是法士特首款能够承受2400NM以上扭矩的变速箱，同时也是国内最早一批匹配500马力以上发动机的变速箱之一。

●  体积更小、齿数更少 航天领域大量应用

斜齿轮可以实现更少的齿牙和更小的体积

除了以上所提到的几个针对卡车行业的优点，斜齿轮由于结构优势，在航空航天领域也有着重大的贡献。这是由于斜齿轮具有“不根切的最少齿数少”这一特点，也就是说在保证齿轮正常啮合的前提下，齿数可以更少、齿轮体积可以被做得更小。

而诸如火箭、飞机、人造卫星等精密航天器材，对重量、结构体积、传动性能有着严苛的要求，自然也会尽可能多的使用斜齿轮来满足设计要求。

●  轴向力太烦人？ 矿山机械采用“人”字形齿轮

然而任何事物都有它的两面性，斜齿轮也是如此，同样是由于齿面倾斜的缘故，这类齿轮在工作时会产生轴向力，并且螺旋角越大轴向力也越明显，因此其传动效率并不如直齿轮那么高，长时间啮合的磨损也比直齿轮更加严重。

“人”字形齿轮被大量应用在矿山机械中

虽然斜齿轮的磨损可以通过改进齿轮材质来解决，但轴向力却是物理定律的必然结果。在卡车领域中，斜齿轮所产生的轴向力较小，并不足以影响车辆的正常运转。而在矿山机械等特大功率设备中，人们更多应用的是“人”字形齿轮，此类齿轮既具备斜齿轮的高承载力，又通过两组螺旋的反向结合抵消了轴向力。

汉代初期的青铜“人字”齿轮

齿轮的历史极为悠久，我国早在汉代初期就开始了斜齿轮与“人”字形齿轮的应用，它们不仅构成了人类最早的工具，同时也是当今最精密的机械所不可或缺的重要部件，并且也将在未来继续推动科技的进步。（文/王建鑫）

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