圓的漸開線

圓的漸開線

把一條沒有彈性的細繩繞在一個定圓上,拉開繩子的一端並拉直,使繩子與圓周始終相切。即在平面上,一條動直線(發生線)沿著一個固定的圓(基圓)作滾動的過程中,此直線上任意一點的軌跡,稱為此基圓的一條漸開線。

基本介紹

  • 中文名:圓的漸開線
  • 參數方程:x=r(cos φ+φsin φ)
  • 套用:齒輪的嚙合
  • 受力方向:總是沿著與基圓相切
定義,畫法,性質,

定義

繩子端點的軌跡是一條曲線。抽象理解為繩子的直線叫做發生線。這條曲線叫做圓的漸開線。這個定圓叫做漸開線基圓
設基圓圓心為O,半徑為r,細繩外端的初始位置為A。以O為原點,有向直線OA為x軸,建立平面直角坐標系。設M(x,y)是圓的漸開線上任一點,MB是⊙O的切線,B為切點,∠AOB=φ(弧度)是以OA為始邊,OB為終邊的正角。取φ為參數,圓的漸開線的參數方程
圓的漸開線
x=r(cos φ+φsin φ)
y=r(sin φ-φcos φ)
圓的漸開線廣泛套用於齒輪的嚙合,齒輪的受力總是沿著與基圓相切的方向。

畫法

已知圓的直徑D,畫漸開線的方法首圖
(1)將圓周分成若干等分(圖中為12等分),將周長πD作相同等分;
(2)過周長上各等分點作圓的切線
(3)在第一條切線上,自切點起量取周長的一個等分(πD/12)得點1;在第二條切線上,自切點起量取周長的兩個等分(2xπD/12)得點2;依此類推得點3、4、……、12;
(4)用曲線板光滑連線點1、2、3、……、12。即得圓的漸開線

性質

(1)漸開線的發生線滾過的距離等於其在基圓滾過的弧長。
(2)漸開線上任一點的法線恆與基圓相切。
圓的漸開線
(3)BK為漸開線K點的曲率半徑,漸開線距基圓越遠越平直。
(4)Fn與Vk之間所夾的銳角為K點處的壓力角。各點處壓力角大小不等。基圓上壓力角為零,距基圓越遠壓力角越大。
(5)基圓越小漸開線越彎曲;基圓半徑無窮大時漸開線為直線。
(6)基圓內無漸開線。

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