
【機】 involute curve
gradually
unclose
【化】 carat
【醫】 carat
curve
【醫】 curve
【經】 curve
漸開曲線(involute curve)是幾何學和機械工程中的核心概念,指由直線在固定基圓上純滾動時,直線上某一點形成的軌迹曲線。其漢英對照定義可表述為:“當一條動直線(發生線)沿固定圓(基圓)作無滑動滾動時,直線上任意一點的軌迹稱為漸開線”(The locus of any point on a straight line rolling without slipping on a fixed circle is called an involute)。
從數學角度,漸開曲線的參數方程為: $$ x = r(cosθ + θsinθ) y = r(sinθ - θcosθ) $$ 其中$r$為基圓半徑,$θ$為滾動角(弧度制)。該方程描述了點軌迹隨角度變化的精确規律,被國際标準化組織ISO 21771:2020《圓柱齒輪精度》列為齒輪齒廓設計基準。
在機械工程領域,漸開曲線因具備以下特性成為齒輪傳動的标準齒形:
該術語的英文詞源來自拉丁語"involutus",意為"纏繞的",中文"漸開"則精準描述了曲線隨展開角逐漸延伸的形态特征。麻省理工學院OpenCourseWare的《機械設計導論》課程指出,這種命名方式同時反映了中西方對曲線生成原理的認知共性。
漸開線(又稱漸開曲線)是一種特殊的幾何曲線,廣泛應用于機械工程領域,尤其是齒輪設計中。以下是其詳細解釋:
漸開線是動直線在基圓上純滾動時,直線上某點的軌迹。具體來說,當一條直線(發生線)沿固定圓(基圓)無滑動滾動時,直線上任意一點的路徑即形成漸開線。例如,将細線繞在圓柱體上并拉直,線頭軌迹即為漸開線。
漸開線的參數方程可表示為: $$ begin{cases} x = r (cosθ + θ sinθ) y = r (sinθ - θ cosθ) end{cases} $$ 其中,$r$為基圓半徑,$θ$為展角(弧度制)。展角與壓力角$α$的關系為漸開線函數:$θ = text{inv}(α) = tanα - α$。
主要用于齒輪齒廓設計,優勢包括:
漸開線可通過幾何作圖法生成:将基圓等分,沿各等分點切線方向按周長比例取點,連接後形成曲線。
如需進一步了解參數選擇或工程應用細節,可參考機械設計手冊或齒輪專業文獻。
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