更新时间:2024-01-26 04:14
渐伸线(evolvent),也称渐近线。与一条曲线C的所有切线相交成直角的曲线Γ,称为曲线C的渐伸线。当一根绳正沿着另一曲线绕上或脱下时,它描出一条渐伸线。渐伸线的形状见于鹰嘴、鲨鱼背鳍和棕榈树悬叶尖端。机器齿轮,齿两侧曲线(齿郭曲线)大多采用渐伸线。
如图1(a)所示,与一条曲线C的所有切线相交成直角的曲线Γ,称为曲线C的渐伸线(渐近线);原曲线C称为(对它的任意渐伸线) C1的渐屈线。同一条平面曲线(渐屈线),有无限条渐伸线。任何两条渐伸线对应点的距离是常数。若曲线A是曲线B的渐伸线,曲线B是曲线A的渐屈线。在曲线上只有一条渐屈线。
一条直线在一个圆上作无滑动的滚动时,直线上一定点运动的轨迹称为“圆的渐伸线”,而称该圆为渐伸线的“基圆”,直线为渐伸线的“发生线”,如图1(b)所示。即若在圆周绕有无弹性的细绳,且保持这个圆固定不动,而将细绳拉紧并逐渐展开,,让该线绕圆轴运动且始终与圆轴相切,那么线上一个定点在该平面上的轨迹就是渐伸线。
渐伸线的形状仅取决于基圆的大小,基圆越小,渐伸线越弯曲;基圆越大,渐伸线越平直;基圆为无穷大时,渐伸线为斜直线。
若基圆的半径为r,以基圆圆心为原点建立坐 标系,则可得渐开线的参数方程:
式中, 为定点与圆心连线和X轴间的夹角。
(1)渐开线的发生线展直前后长度不变,即发生线沿基圆滚过的长度等于基圆上被滚过的弧长,如图2(a)中,弧。
(2)渐开线上任一点的法线必与基圆相切。KB为渐开线在K点的法线,发生线沿基圆作纯滚动,所以线段为渐开线上点的法线,且必与基圆相切。B是渐开线K点处的曲率中心,BK是曲率半径;A处的曲率半径为0。渐开线各点的曲率半径是变化的,K点离基圆越远,曲率半径越大,渐开线形状越平缓。如图2(b).
(3)渐开线的形状取决于基圆的大小,同一基圆上的渐开线形状完全相同。基圆越大渐开线越平直,基圆半径为无穷大时,渐开线就成为直线,如图2(c)。
(4)因渐开线是从基圆开始向外展开的,故基圆以内无渐开线;渐开线上各点压力角不相等。离基圆越远,压力角越大。如图2(d)。
(1)画法1:固定一圆柱形物体,在侧面绕紧一圈细线,细线长度足够。将线外端连在一支笔上。用笔尖拉紧细线,将线逐渐从圆周上伸直、展开,笔尖就会画出圆的渐伸线。
(2)画法2:已知圆的直径D,如图3所示,画渐伸线的方法为:
1)将圆周分成若干等分(图中为12等分),将周长πD作相同等分;
2)过周长上各等分点作圆的切线;
3)在第一条切线上,自切点起量取周长的一个等分(πD/12)得点1;在第二条切线上,自切点起量取周长的两个等分(2xπD/12)得点2;依此类推得点3、4、……、12;
4)用曲线板光滑连接点1、2、3、……、12。即得圆的渐伸线。
5)以此类推,可以画出圆第二圈、第三圈、...的渐伸线。
机器齿轮齿两侧曲线(齿郭曲线)大多采用渐伸线,以获得稳定转动比,保证运转平稳,减小震动,称为渐开线齿轮。