確切地說(shuō),汽車(chē)上使用的齒輪類(lèi)別和材料與汽車(chē)的使用條件、各部件的功能有關(guān),而與汽車(chē)的級別沒(méi)有直接關(guān)系。例如,好的轎車(chē)上也可以找到普通的結構鋼直齒圓柱齒輪。但是,汽車(chē)的類(lèi)別不同,對性能的要求也不同,為了滿(mǎn)足不同的性能就要選用不同類(lèi)型的齒輪,選擇不同的材料和加工方法。
齒輪的主要作用是傳動(dòng)和變速。例如鐘表,只要采用不同齒數的齒輪搭配在一起,就可以使分針的轉動(dòng)速度是時(shí)針的60倍。汽車(chē)變速器也是一樣,不同齒數的齒輪搭配在一起,就可以使輸入軸與輸出軸的轉速比不同,也就是檔位的不同。但是,對于齒面形狀對汽車(chē)運行的作用就知之甚少了。
汽車(chē)上的齒輪為什么要講究齒面的形狀呢?
眾所周知,齒輪的主要作用是傳動(dòng)變速。但是,如何才能勝任這一工作卻包含著(zhù)很大的學(xué)問(wèn)。就傳動(dòng)來(lái)講,不僅需要考慮運動(dòng)的傳遞和變換,還要考慮傳動(dòng)效率、工作可靠性、工作壽命、設計和制造的成本、互換性和維護的方便性等問(wèn)題。不同的齒面在不同方面具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。事實(shí)上,不僅是汽車(chē),所有的機械設計都要考慮齒輪齒面形狀的選擇問(wèn)題。
再談?wù)勛兯?。汽?chē)與鐘表的顯著(zhù)區別是,汽車(chē)要驅動(dòng)的是一個(gè)很大的慣性系統。不僅要保證宏觀(guān)的傳動(dòng)比,而且要保證微觀(guān)的傳動(dòng)比。例如,一對齒輪的傳動(dòng)比是3,小齒輪每轉3周大齒輪轉1周,可以采用齒數分別為20和60的一對齒輪來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)。我們可以放心地說(shuō),小齒輪轉了3n(n為自然數)周的時(shí)候大齒輪正好轉了n周。但是,當小齒輪轉了3/n周的時(shí)候,大齒輪是不是也剛好轉了1/n周呢?換句話(huà)說(shuō),在每一個(gè)瞬時(shí)是不是都能保證有恒定的傳動(dòng)比呢?如果不能保證這一點(diǎn),汽車(chē)行駛起來(lái)就會(huì )產(chǎn)生高頻振動(dòng)。而微觀(guān)傳動(dòng)比正是由齒輪的齒面形狀確定的,這就是為什么汽車(chē)和其它機械都要講究齒面形狀的主要的原因,這對于保證汽車(chē)的運行質(zhì)量是至關(guān)重要的。
此外,汽車(chē)的不同部件對傳動(dòng)的要求不同,汽車(chē)系統中就要采用各式不同的齒輪,例如大多數變速器采用平行軸圓柱齒輪,屬于平面輪系;而驅動(dòng)橋主變速器則要采用能夠轉變傳動(dòng)方向的錐齒輪,屬于空間輪系。