[科普中国]-压力角

定义

压力角是不考虑各运动副中的摩擦力及构件重力和惯性力的影响,机构运动时从动件所受的驱动力的方向线与该力作用点的速度方向线之间的夹角，是判断传动性能的一个重要指标。压力角多用α表示，多见于平面连杆机构和齿轮传动机构。

不同机构中的压力角平面连杆机构中的压力角在平面连杆机构中，如图中平面四杆机构所示，α是作用于C点的力F与点C速度方向之间所夹的锐角，则角α为该机构传动时的压力角，即F和F1所夹的角。从图中可得，Ft=Fcosα，其中Ft是C点所受到的驱动力F沿着C点速度方向的分力，是推动从动件CD运动的有效分力。压力角越小，说明有效分力Ft越大，传动性能越好。而Fn是径向的压力，Fn越小，机构的传力性能越好。所以，压力角是判断机构动力学性能的一个重要指标。

为了度量方便，又常用传动角γ来判断机构的传力性能。由图中可见，得到γ=90°-α。因此，传动角γ越大，机构传力性能越好。1

齿轮传动中的压力角如图2所示，对于齿轮传动，压力角α是从动轮齿上所受驱动力P的方向线与P力作用点C的速度vc方向线之间的夹角α，压力角α的大小随着轮齿啮合位置的不同而变化。在齿轮传动中，压力角同样表示受力方向和运动方向所夹的锐角。

同时，齿轮传动的压力角也可以用齿轮渐开线上任一点法向压力的方向线（即渐开线在该点的法线）和该点速度方向之间的夹角来表示，如图三所示，αK为渐开线上K点的压力角。通常所指的压力角20°（25°）是指齿轮传动中分度圆与渐开线交点处点的压力角。

压力角的用途无论是在平面传动还是在齿轮传动中，压力角都能作为判断传动机构传力性能的一个标准，压力角越小，作用力沿速度方向的分力越大，即传动的力越大，机构的传动性能越好。压力角愈大，实际有用功愈小，它只能增加摩擦力矩，但它又是不可避免的。在机械设计中，由于在机构的运转中压力角是不断变化的，所以一般使压力角最大不超过50度，当压力角接近90度时，机构会产生自锁，从而不能运转。