齿轮既然这么重要，在探讨要使用斜齿轮之前，先来了解一下齿轮。

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。粗看一眼，和锯子有些像似。我们来直观感受一下齿轮是什么样的，见下图。

齿轮的起源和发展，有着中、西并进的发展路径。像其他发明和科技一样，在没有交流的情况下，各自开发，发展结果却归一了。

汽车里面重要的部件变速箱就是不同齿轮的组合应用，从而起着传动并调速的作用；你可能见过拆开的机械表的外壳，里面是很复杂地齿轮组。而常见的用到齿轮的装置或设备有电动玩具小汽车、火车、飞机、轮船、风电风车等。

汽车变速箱

那齿轮在这些设备中到底起什么作用呢？齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，它起着传递动能和传递运动的作用。例如火车，动力源是电机，电机高速转动，比需要的转速快，就需要减速。齿轮箱接是连接电机轴和列车轴的部件，它通过与电机相联接小齿轮带动大齿轮，从而把动能传递给列车轴，带动车轮转动，火车跑起来。并起到降低转速提高扭矩的作用。

齿轮在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。它传动准确，传动比恒定，传递功率和速度范围大，传动效率高；结构紧凑，使用寿命长。当然，齿轮传动也有缺点，例如噪声大，不适于长距离传动，以及制造和装配要求高等。

传动有不同的形式，例如把转动变为直线运动，把直线运动变为转动，单纯传递转动等，还有是传递高转速还是大扭矩。这些都需要不同的齿轮和齿轮组合。

齿轮还可按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。

在这众多的齿轮中，直齿轮用得最广泛，用于普通的减速传动和加速传动；齿轮齿条用于圆周运动和直线运动的相互转换；锥面齿轮用于传递空间两相错轴之间的运动；蜗杆用于大传动比（也就是加、减速大）的传动。

这其中很多齿轮的齿是斜的。这是为何？

我们先了解一下齿轮的几何特征。

其中的齿廓曲面，就是我们说的齿形，齿轮中齿形决定了该齿轮的传动特性。古代没有严谨的数学态度作为基础，人们只是根据经验去生产不同齿形的齿轮。随着到现代科技的发展，为了获得更大的传动效率，减少摩擦，减少进入齿合和退出齿合的冲击，人们应用数学和力学等知识来研究齿轮，设计出各种齿形的齿轮，如渐开线齿轮，摆线齿轮，圆弧齿轮等。追求齿轮时是理论上的点接触。但这些都是直齿轮的参数，如果齿轮是斜齿轮，就得还有一个重要参数螺旋角。

要回答这个问题，我们先了解一下什么是斜齿轮。

斜齿轮它是相对于直齿轮而言的。斜齿轮不是指齿廓面是斜的，而是指齿牙在圆柱面伸展的方向不是平行于基轴的，而是跟基轴形成一个夹角（也叫螺旋角）沿着圆柱面螺旋伸展的。而直齿轮齿牙的伸展是平行于基轴的。斜齿轮的齿廓面一样可以做成渐开线、摆线、圆弧面等。

而正是斜齿轮螺旋角的存在，使得斜齿轮在传动过程中拥有了直齿轮不具备的下列优点。

啮合性能好  齿轮的运转过程是齿牙周期性地进入齿合和退出齿合的过程，直齿轮的进入齿合和退出齿合是整条齿合线同时进入同时退出的，而斜齿轮是齿合线由点接触开始，齿合线由短到长逐步进入齿合的。于是在进入和退出过程中， 斜齿轮传动平稳，冲击、振动和噪声较小。适合使用在高速传动中。

重合度大 由于螺旋角的存在，使得斜齿轮的传动时，重合度大。通俗点说就是在相同时间单量里，进入齿合状态的齿牙多，接触面大。

例如齿轮传动系中，若是选用直齿圆柱齿轮，在相互啮合的一对齿轮中，会有1.5~2.5组齿牙相互贴合。若是选用斜齿轮，一对齿轮副中可以实现2.5~3.5组齿牙同时贴合。这样就能适合大载荷传动，而且机构紧凑。随着螺旋角的加大，重合度就会加大。当然，过大的螺旋角会带来轴向力的加大，也就说明不能无限制的加大螺旋角。

传动精度高（角速度误差和扭矩误差） 影响传动精度的主要是下面三个因素：设计误差、齿距误差、摩擦力。设计误差和齿距误差直齿轮和斜齿轮都有，不谈。但摩檫力就不同了，直齿轮啮合时是直线-直线接触，摩擦力同向，而斜齿轮啮合时是曲线-曲线接触，因此摩擦力很大一部分会相互抵消，从而消除齿距误差对精度的影响，斜齿轮摩擦力造成的扭矩波动更小。

正因为斜齿轮具有这些优点，当遇到传递高转速、高载荷，又要求传动平稳、噪音小、空间受限的工况时，往往会选用斜齿轮。于是，我们会见到很多齿轮是斜的。

但然，事物都由两面性，由有优点就有缺点。

由于螺旋角的存在，斜齿轮啮合传动中，从啮合点开始，齿轮在径向和轴向都会受力。而直齿轮不存在轴向受力。轴向分力对于齿轮传动是有害的，它使得装置之间的摩擦力增大，使装置易于磨损或损害。而螺旋角越大所产生的轴向力越大。为了不使斜齿轮产生过大的轴向力，设计时一般取螺旋角=8～15。

为了解决斜齿轮的轴向力问题，需要在齿轮轴在基座或其他装置上固定的时候，需要使用到推力轴承，以承受从齿轮传递到齿轮轴的轴向负载，或者使用人字齿轮。人字齿轮可以减少轴向分力的影响，但是人字齿轮制造比较麻烦。两种方法都会增加设备成本。

齿轮发展到现在，很多数学和物理知识都被应用到齿轮设计中。设计基本上已经触碰到了天花板。各种齿轮设计基本标准化了。想设计出跳跃性革命性进步的齿轮，可能性不大。

采用取有效措施，用信息技术改造提升齿轮制造行业，如3D打印和使用自动化、智能化设备，降低成本和能源消耗; 推动计算机集成制造系统等在齿轮行业的应用，形成强大的先进装备制造体系等。从而改进齿轮产品的精度和经济效益。开发新的复合型齿轮材料，使齿轮更紧凑，更耐用，更润滑，耐高温，更轻便才是行业的发展方向。