壓力角其實(shí)是抵抗力的有效角,也就是壓力角是削弱了推力,嚙合角才是真正有用的分量計(jì)算角,下面會說。
對于齒輪傳動,壓力角α是從動輪齒上所受驅(qū)動力P的方向線與P力作用點(diǎn)C的速度vc方向線之間的夾角α,壓力角α的大小隨著輪齒嚙合位置的不同而變化。在齒輪傳動中,壓力角同樣表示受力方向和運(yùn)動方向所夾的銳角。
但實(shí)際上在齒輪的齒廓上,各點(diǎn)的壓力角并不完全相同。壓力角是指在齒輪嚙合過程中,齒面上某點(diǎn)的法線與該點(diǎn)的相對速度方向之間的夾角。對于漸開線齒輪,壓力角會隨著齒輪上的位置不同而變化:
1. 分度圓上的壓力角:這是最常用的壓力角定義,通常指的是齒輪分度圓上的壓力角,也就是齒輪嚙合時,齒廓在分度圓上的點(diǎn)所受正壓力的方向與該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。在標(biāo)準(zhǔn)齒輪設(shè)計(jì)中,這個角度通常是20°或25°。
2. 齒頂和齒根處的壓力角:在齒頂和齒根處,由于齒輪的幾何形狀,壓力角會與分度圓上的壓力角不同。齒頂處的壓力角會大于分度圓上的壓力角,而齒根處的壓力角會小于分度圓上的壓力角。
3. 沿齒寬方向的壓力角變化:在齒輪的齒寬方向上,由于齒輪的嚙合特性,壓力角也會有所變化。在齒輪嚙合的起始和結(jié)束位置,壓力角會有所不同。
4. 變位齒輪的壓力角:如果齒輪進(jìn)行了變位設(shè)計(jì)(即齒輪的齒形在制造時進(jìn)行了修改以改變其嚙合特性),那么沿齒廓的壓力角分布也會相應(yīng)變化。
因此,齒輪設(shè)計(jì)時需要考慮這些變化,以確保齒輪在整個嚙合過程中的性能和壽命。在齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和潤滑分析中,這些壓力角的變化是非常重要的考慮因素。
壓力角的余角通常被稱為傳動角(也稱為嚙合角或接觸角)。傳動角是齒輪傳動中的一個重要參數(shù),它與壓力角互為余角,即它們相加等于90度。
傳動角的定義是: 傳動角= 90度 - 壓力角}
在齒輪傳動中,傳動角越大,表示齒輪嚙合時的有效分力(即沿著齒輪軸線方向的分力)越大,這有助于提高齒輪的傳動效率和承載能力。傳動角的大小取決于齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù),包括齒輪的壓力角和齒形。在設(shè)計(jì)齒輪時,選擇合適的壓力角和齒形,以獲得最佳的傳動角和傳動性能,是非常重要的。
壓力角是衡量機(jī)構(gòu)傳力性能好壞的重要指標(biāo),傳力機(jī)構(gòu)的壓力角應(yīng)盡可能小或傳動角應(yīng)盡可能大。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中,其壓力角和傳動角是不斷變化的;機(jī)構(gòu)從動件所處位置不同,其壓力角也不同,并會存在一個最大壓力角。 設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)時應(yīng)使最大傳動角角大于或等于許用傳動角。 壓力角為90°或傳動角為0°時,機(jī)構(gòu)即處于通常所說的死點(diǎn)位置此時傳動角為九十度或者零度。