壓力角

壓力角是指不計算摩擦力的情況下，受力方向和運動方向所夾的銳角。如圖中所示，α是作用於C點的力F與點C速度方向之間所夾的銳角，則角α為該平面機構傳動時的壓力角，即F和F_t所夾的角。壓力角是判斷機構動力學性能的一個重要指標。

基本介紹

• 中文名：壓力角
• 外文名：Pressure Angle
• 定義：受力方向和運動方向所夾的銳角
• 用途：機構運動分析
• 套用領域：多用於機械工程
• 符號表示：α

定義

壓力角是不考慮各運動副中的摩擦力及構件重力和慣性力的影響,機構運動時從動件所受的驅動力的方向線與該力作用點的速度方向線之間的夾角，是判斷傳動性能的一個重要指標。壓力角多用α表示，多見於平面連桿機構和齒輪傳動機構。

不同機構中

平面連桿機構中的壓力角

在平面連桿機構中，如圖中平面四桿機構所示，α是作用於C點的力F與點C速度方向之間所夾的銳角，則角α為該機構傳動時的壓力角，即F和F₁所夾的角。從圖中可得，F_t=Fcosα，其中F_t是C點所受到的驅動力F沿著C點速度方向的分力，是推動從動件CD運動的有效分力。壓力角越小，說明有效分力F_t越大，傳動性能越好。而F_n是徑向的壓力，F_n越小，機構的傳力性能越好。所以，壓力角是判斷機構動力學性能的一個重要指標。

平面四桿機構壓力角示意圖

為了度量方便，又常用傳動角γ來判斷機構的傳力性能。由圖中可見，得到γ=90°-α。因此，傳動角γ越大，機構傳力性能越好。

齒輪傳動中的壓力角

如圖2所示，對於齒輪傳動，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v_c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。

圖二

圖三 齒輪漸開線上壓力角示意圖

同時，齒輪傳動的壓力角也可以用齒輪漸開線上任一點法向壓力的方向線（即漸開線在該點的法線）和該點速度方向之間的夾角來表示，如圖三所示，α_K為漸開線上K點的壓力角。通常所指的壓力角20°（25°）是指齒輪傳動中分度圓與漸開線交點處點的壓力角。

壓力角的用途

無論是在平面傳動還是在齒輪傳動中，壓力角都能作為判斷傳動機構傳力性能的一個標準，壓力角越小，作用力沿速度方向的分力越大，即傳動的力越大，機構的傳動性能越好。壓力角愈大，實際有用功愈小，它只能增加摩擦力矩，但它又是不可避免的。在機械設計中，由於在機構的運轉中壓力角是不斷變化的，所以一般使壓力角最大不超過50度，當壓力角接近90度時，機構會產生自鎖，從而不能運轉。