要回答這個問題,我們先了解一下什么是斜齒輪。
斜齒輪它是相對于直齒輪而言的。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,使得斜齒輪在傳動過程中擁有了直齒輪不具備的下列優(yōu)點。
嚙合性能好 齒輪的運轉過程是齒牙周期性地進入齒合和退出齒合的過程,直齒輪的進入齒合和退出齒合是整條齒合線同時進入同時退出的,而斜齒輪是齒合線由點接觸開始,齒合線由短到長逐步進入齒合的。于是在進入和退出過程中, 斜齒輪傳動平穩(wěn),沖擊、振動和噪聲較小。適合使用在高速傳動中。
重合度大 由于螺旋角的存在,使得斜齒輪的傳動時,重合度大。通俗點說就是在相同時間單量里,進入齒合狀態(tài)的齒牙多,接觸面大。
例如齒輪傳動系中,若是選用直齒圓柱齒輪,在相互嚙合的一對齒輪中,會有1.5~2.5組齒牙相互貼合。若是選用斜齒輪,一對齒輪副中可以實現(xiàn)2.5~3.5組齒牙同時貼合。這樣就能適合大載荷傳動,而且機構緊湊。隨著螺旋角的加大,重合度就會加大。當然,過大的螺旋角會帶來軸向力的加大,也就說明不能無限制的加大螺旋角。
傳動精度高(角速度誤差和扭矩誤差) 影響傳動精度的主要是下面三個因素:設計誤差、齒距誤差、摩擦力。設計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,直齒輪嚙合時是直線-直線接觸,摩擦力同向,而斜齒輪嚙合時是曲線-曲線接觸,因此摩擦力很大一部分會相互抵消,從而消除齒距誤差對精度的影響,斜齒輪摩擦力造成的扭矩波動更小。
正因為斜齒輪具有這些優(yōu)點,當遇到傳遞高轉速、高載荷,又要求傳動平穩(wěn)、噪音小、空間受限的工況時,往往會選用斜齒輪。于是,我們會見到很多齒輪是斜的。
但然,事物都由兩面性,由有優(yōu)點就有缺點。
由于螺旋角的存在,斜齒輪嚙合傳動中,從嚙合點開始,齒輪在徑向和軸向都會受力。而直齒輪不存在軸向受力。軸向分力對于齒輪傳動是有害的,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)生過大的軸向力,設計時一般取螺旋角=8~15。
為了解決斜齒輪的軸向力問題,需要在齒輪軸在基座或其他裝置上固定的時候,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。兩種方法都會增加設備成本。