汽车齿轮的选配原则


有网友提出汽车上所使用的齿轮类型和材料与汽车的级别有无特定联系的问题。

确切地说,汽车上使用的齿轮类别和材料与汽车的使用条件、各部件的功能有关,而与汽车的级别没有直接关系。例如,最高级的轿车上也可以找到最普通的结构钢直齿圆柱齿轮。但是,汽车的类别不同,对性能的要求也不同,为了满足不同的性能就要选用不同类型的齿轮,选择不同的材料和加工方法。

还有网友说,齿轮的主要作用是传动和变速。例如钟表,只要采用不同齿数的齿轮搭配在一起,就可以使分针的转动速度是时针的60倍。汽车变速器也是一样,不同齿数的齿轮搭配在一起,就可以使输入轴与输出轴的转速比不同,也就是档位的不同。但是,对于齿面形状对汽车运行的作用就知之甚少了。

汽车上的齿轮为什么要讲究齿面的形状呢?

众所周知,齿轮的主要作用是传动变速。但是,如何才能胜任这一工作却包含着很大的学问。就传动来讲,不仅需要考虑运动的传递和变换,还要考虑传动效率、工作可靠性、工作寿命、设计和制造的成本、互换性和维护的方便性等问题。不同的齿面在不同方面具有不同的优缺点。事实上,不仅是汽车,所有的机械设计都要考虑齿轮齿面形状的选择问题。

再谈谈变速。汽车与钟表的最显著区别是,汽车要驱动的是一个很大的惯性系统。不仅要保证宏观的传动比,而且要保证微观的传动比。例如,一对齿轮的传动比是3,小齿轮每转3周大齿轮转1周,可以采用齿数分别为20和60 的一对齿轮来进行传动。我们可以放心地说,小齿轮转了3n(n为自然数)周的时候大齿轮正好转了n周。但是,当小齿轮转了3/n周的时候,大齿轮是不是也刚好转了1/n周呢?换句话说,在每一个瞬时是不是都能保证有恒定的传动比呢?如果不能保证这一点,汽车行驶起来就会产生高频振动。而微观传动比正是由齿轮的齿面形状确定的,这就是为什么汽车和其它机械都要讲究齿面形状的最主要的原因,这对于保证汽车的运行质量是至关重要的。

此外,汽车的不同部件对传动的要求不同,汽车系统中就要采用各式不同的齿轮,例如大多数变速器采用平行轴圆柱齿轮,属于平面轮系;而驱动桥主变速器则要采用能够转变传动方向的锥齿轮,属于空间轮系。(2000.5.18)

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