壓力角其實是抵抗力的有效角,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動力P的方向線與P力作用點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動方向所夾的銳角。
但實際上在齒輪的齒廓上,各點的壓力角并不完全相同。壓力角是指在齒輪嚙合過程中,齒面上某點的法線與該點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所受正壓力的方向與該點的速度方向所夾的銳角。在標準齒輪設計中,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:如果齒輪進行了變位設計(即齒輪的齒形在制造時進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變化。
因此,齒輪設計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。在齒輪的強度計算和潤滑分析中,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,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計參數,包括齒輪的壓力角和齒形。在設計齒輪時,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。
壓力角是衡量機構傳力性能好壞的重要指標,傳力機構的壓力角應盡可能小或傳動角應盡可能大。 機構運動過程中,其壓力角和傳動角是不斷變化的;機構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。 設計連桿機構時應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,機構即處于通常所說的死點位置此時傳動角為九十度或者零度。