要回答這個(gè)問(wèn)題,我們先了解一下什么是斜齒輪。
斜齒輪它是相對(duì)于直齒輪而言的。斜齒輪不是指齒廓面是斜的,而是指齒牙在圓柱面伸展的方向不是平行于基軸的,而是跟基軸形成一個(gè)夾角(也叫螺旋角)沿著圓柱面螺旋伸展的。而直齒輪齒牙的伸展是平行于基軸的。斜齒輪的齒廓面一樣可以做成漸開線、擺線、圓弧面等。
而正是斜齒輪螺旋角的存在,使得斜齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中擁有了直齒輪不具備的下列優(yōu)點(diǎn)。
嚙合性能好 齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程是齒牙周期性地進(jìn)入齒合和退出齒合的過(guò)程,直齒輪的進(jìn)入齒合和退出齒合是整條齒合線同時(shí)進(jìn)入同時(shí)退出的,而斜齒輪是齒合線由點(diǎn)接觸開始,齒合線由短到長(zhǎng)逐步進(jìn)入齒合的。于是在進(jìn)入和退出過(guò)程中, 斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn),沖擊、振動(dòng)和噪聲較小。適合使用在高速傳動(dòng)中。
重合度大 由于螺旋角的存在,使得斜齒輪的傳動(dòng)時(shí),重合度大。通俗點(diǎn)說(shuō)就是在相同時(shí)間單量里,進(jìn)入齒合狀態(tài)的齒牙多,接觸面大。
例如齒輪傳動(dòng)系中,若是選用直齒圓柱齒輪,在相互嚙合的一對(duì)齒輪中,會(huì)有1.5~2.5組齒牙相互貼合。若是選用斜齒輪,一對(duì)齒輪副中可以實(shí)現(xiàn)2.5~3.5組齒牙同時(shí)貼合。這樣就能適合大載荷傳動(dòng),而且機(jī)構(gòu)緊湊。隨著螺旋角的加大,重合度就會(huì)加大。當(dāng)然,過(guò)大的螺旋角會(huì)帶來(lái)軸向力的加大,也就說(shuō)明不能無(wú)限制的加大螺旋角。
傳動(dòng)精度高(角速度誤差和扭矩誤差) 影響傳動(dòng)精度的主要是下面三個(gè)因素:設(shè)計(jì)誤差、齒距誤差、摩擦力。設(shè)計(jì)誤差和齒距誤差直齒輪和斜齒輪都有,不談。但摩檫力就不同了,直齒輪嚙合時(shí)是直線-直線接觸,摩擦力同向,而斜齒輪嚙合時(shí)是曲線-曲線接觸,因此摩擦力很大一部分會(huì)相互抵消,從而消除齒距誤差對(duì)精度的影響,斜齒輪摩擦力造成的扭矩波動(dòng)更小。
正因?yàn)樾饼X輪具有這些優(yōu)點(diǎn),當(dāng)遇到傳遞高轉(zhuǎn)速、高載荷,又要求傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小、空間受限的工況時(shí),往往會(huì)選用斜齒輪。于是,我們會(huì)見(jiàn)到很多齒輪是斜的。
但然,事物都由兩面性,由有優(yōu)點(diǎn)就有缺點(diǎn)。
由于螺旋角的存在,斜齒輪嚙合傳動(dòng)中,從嚙合點(diǎn)開始,齒輪在徑向和軸向都會(huì)受力。而直齒輪不存在軸向受力。軸向分力對(duì)于齒輪傳動(dòng)是有害的,它使得裝置之間的摩擦力增大,使裝置易于磨損或損害。而螺旋角越大所產(chǎn)生的軸向力越大。為了不使斜齒輪產(chǎn)生過(guò)大的軸向力,設(shè)計(jì)時(shí)一般取螺旋角=8~15。
為了解決斜齒輪的軸向力問(wèn)題,需要在齒輪軸在基座或其他裝置上固定的時(shí)候,需要使用到推力軸承,以承受從齒輪傳遞到齒輪軸的軸向負(fù)載,或者使用人字齒輪。人字齒輪可以減少軸向分力的影響,但是人字齒輪制造比較麻煩。兩種方法都會(huì)增加設(shè)備成本。