机电一体化课件
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机轴上的等效转动惯量和等效圆周粘性阻尼系数， eb为反电 动势。当系统输出信号为电动机的转角θ，求系统传递函数。
+
Ra
La
ia
eb
ua if
JB
Mθ
-
当激磁磁场不变时，转矩M正比于电枢电流，即
M=Kia，式中K为转矩常数。
当电枢转动时，电枢中会感应反电势eb，其值正比于转动的角速度，
即
eb Kb
n Z N 6080 6
f
480Hz
60
60
平台的直线速度
v n S 60 6 4mm / s 60i 601.25
第五章 传感器与检测系统
3
2
5
H
4
1 图4-11 行星轮系传动
中心轮1固定， 双联齿轮2—3为行星轮， H为运动输入构件， 中心轮4为运动输出构件。 机构的自由度为1，基本构件为两 个中心轮2K 和一个系杆H ，故称 为 2K-H型行星轮系
传动比
iH 4
1
1 z1 z3
z2 z4
谐波齿轮传动 工作原理—齿差与变形
谐波齿轮传动中，刚轮的齿数zG略大于柔轮的齿
机械本体： 执行装置：
动力： 检测与传感：
控制：
手臂的连接部分和安装支架等 气缸 气压系统的气压源 接近传感器、磁性传感器、手爪传感器
4 机电一体化关键技术
机械技术 计算机与信息处理技术 传感器与检测技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术
系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的 结合起来，以实现整体最优。
2 滚珠丝杠传动
主要尺寸参数
滚珠螺母
钢球
DW
Dpw d0 d1 D
α
Ph
φ
滚珠丝杠
l1
主要参数：公称直径、基本导程、小径、大径、滚动体直径 公称直径d0：滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直
径。 行程l：丝杠相对螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。 螺距t：丝杠相对螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
机电一体化
课程总结
2012年5月
考试题型
简答题：64分（6题）
基本概念和原理
应用题：36分（3题）
计算、分析及应用
考试时间：120分钟 考试形式：闭卷
第一章 绪 论
1 机电一体化的定义 2 机电一体化的特点 3 机电一体化的构成 4 机电一体化的关键技术
1 机电一体化的定义
2 自补偿原理:自增强，自平衡，自保护
3 结构实际变元： 数量变元；形状变元；材料变元；顺序变元 4 力传递原理：力流路线直接、最短；力流转向平缓
5 力平衡原理 6 等强度原理 7 稳定性原理 8 降低噪声原理
第三章
数学模型的建立
机械传动系统 控制电机
传递函数 方框图
T2 J22 B22 T3 ②
T4 J33 B33 TL ③
M
Tm Jeq
L
Beθq 1
Te
q
将各轴转动惯量、阻尼及负载转换到电机轴，列出 Tm与θ1间的微分方程，由齿轮传动的基本关系可知：
T 2
Z2 Z1
T1
3
Z3 Z4
2
Байду номын сангаас
2
Z1 Z2
指令 数控 进给 步进电机 输入 装置 脉冲 驱动器
步进 电机
齿轮箱
工作台
解
步距角
360° θ=
360 0.75度
zN
80 6
传动系统（齿轮减速比）
i z1 S 0.75 6 1.25 5
z2 360 360 0.01
4
输入脉冲频率
其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接 口、人机接口
第二章 机电一体化设计基本原理及方法
1 机电一体化设计的一般步骤 2 详细设计的主要内容 3 结构设计的基本原理
1 设计步骤
市场调研 概念设计 详细设计 功能原理方案设计 结构设计 控制系统设计
2 详细设计的基本内容
机械本体设计
V1
U2
① U 相通电
U2
② V 相通电
U2
③ W 相通电
三步
※ 步距角：θ = 30°
例1：
某步进电机有80个齿，采用3相6拍方式驱动，经丝杠螺 母副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为6mm，求： 1、步进电机的步距角 2、当脉冲当量要求为0.01mm时，试设计此传动系统
3、要求电动机转速为60r/min，输入脉冲频率为多少？工 作台的直线运动速度是多少？
1
T 4
Z4 Z3
T3
3
Z3 Z4
2
Z1 Z2
Z3 Z4
1
例2：求电枢控制式直流电动机系统的传递函数
令加到电枢两端的电压ua为输入信号，电机有一个固定磁场， if为磁场电流，电枢回路中的电阻、电感分别为Ra， La，电枢
电流为ia ，M为电动机轴上产生的转矩，J、B分别为换算到电
传动比大，外形轮廓小，零件数目少，传动效率高。效 率高达92％~96％，单级传动比可达50~4000。
承载能力较高：柔轮和刚轮之间为面接触多齿啮合，且 滑动速度小，齿面摩损均匀。
柔轮和刚轮的齿侧间隙是可调：当柔轮的扭转刚度较高 时，可实现无侧隙的高精度啮合。
谐波齿轮传动可用来由密封空间向外部或由外部向密封 空间传递运动。
小型化、轻型化、微型化 高精度、多功能 高可靠性 柔性化、智能化 知识密集
3 机电一体化的基本构成
机械本体
机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能 要求：高效、多功能、节能、可靠、小型、美观
动力与驱动
为执行装置提供能量并转换成需要的形式，实现动力功能 要求：高功率密度比，可靠性好
转矩平衡方程： (Js2 Bs)(s) KIa (s)
三式联立求得传递函数：
(s)
K
Ua (s) s[(Las Ra )( Js B) KKb ]
由于电枢回路中的电感La很小，忽略不计，即La
≈0，传递函数简化为：
(s)
K
Km
Ua (s) s[Ra Js BRa KKb ] s(Tms 1)
的过程之间则处于啮出或啮入状态。
波发生器的旋转方向与柔
当波发生器连续转动时：迫使柔轮不断产生变形 轮的转动方向相反。
，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的
过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的
错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运
动传递。
谐波齿轮传动的特点
谐波齿轮传动既可用做减速器，也可用做增速器。柔轮、 刚轮、波发生器三者任何一个均可固定，其余二个一为 主动，另一个为从动。
检测与传感
检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能 要求：体积小、精度高、抗干扰
控制及信息处理
存储、分析、运算、决策，实现控制功能 要求：高可靠性、柔性、智能化
执行机构
包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现 主功能
系统的基本组成？各包含哪些部分？
机电一体化技术又称为机械电 子技术，是机械技术、电子技 术、信息技术、自动控制技术 等相关技术的综合
“机电一体化” 被称为 “Mechatronics”，是日本 人在20世纪70年代提出来的， 它取机械学（Mechanics）的 前半部分和电子学
机 械 学
电子学
机电一 体化
（Electronics）的后半部分组
例1：齿轮传动的动力学分析
如图所示齿轮传动链，有电机M输入扭矩为Tm, L为输出端 负载， TL为负载扭矩。图示Z1、Z2 、Z3 、 Z4 为各齿轮齿 数； J1 、 J2 、 J3 及θ1 、θ 2 、θ 3分别为各轴及相应齿轮
的阻转尼动系惯数量。和设转各角轴。均为B1绝、对B刚2 、性B，3为即传扭动转中弹各簧轴常及数k齿J 轮 的
建立系统微分方程模型。
Tm J11 B11 T1 T2 J22 B22 T3 T4 J33 B33 TL
M
TmJ1Z1
1 T
T2
1
J2 θ2
Z3
T3
J3
14
齿轮传动Z2系统 T4
3 Z4
L
TL
可得动力学方程式：
Tm J11 B11 T1 ①
n = 60 f
脉冲频率为 f → 每秒转 ( f / zN ) 圈
zN
脉冲当量、减速比与步距角的关系
i= θ ·S/（360·Δ）
1 三相单三拍
工作原理
通电顺序： U 相→V 相→W 相→U 相。
U1
一步
U1
两步
U1
V2
4
1
W2 V2
1
W2 V2
W2
3
4
1
2
4
2
W1
3
2
V1 W1
3
V1 W1
线性传动部件 非线性传动部件 特殊传动部件 支撑部件
机械传动设计
负载的变化 传动链惯性 传动链固有频率 间隙、摩擦、润滑和温升
传感与检测系统设计 接口设计 微控制器的设计
3 结构设计的基本原理
1 任务分配原理
相同功能的任务分配 不同功能任务分配
1轮系传动
行星传动
主要传动结构为：行星轮，太阳轮，外齿圈。
原理：它有一个轴线位置固定的齿轮叫中心轮或太阳轮，在太 阳轮边上有轴线变动的齿轮，即既作自转又作公转的齿轮叫行 星轮，行星轮的支持构件叫行星架，通过行星架将动力传到轴 上，再传给其它齿轮。它们由一组若干个齿轮组成一个轮系， 只有一个原动件，这种周转轮系称为行星轮系。
+
Ra La
式中：Kb为反电势常数。
ia
eb
ua
if
JB Mθ
电枢回路的微分方程为：
-
La
dia dt
Ria
eb
ua
电机轴上的转矩平衡方程为：
J B M
即 J B Kia
+
ua
对以上各式进行拉氏变换，得：
-
Ra La
ia
eb
if
JB Mθ
反电动势方程： Eb (s) Kbs(s) 电枢回路电压方程： LasIa (s) RIa (s) Eb (s) Ua (s)
合起来构成的新词，意思是机
械技术和电子技术的有机结合
信息科学
2 机电一体化的特点
本质：将电子技术引入机械控制中，也就是 “利用传感器检测机械运动，将检测信息输入 到计算机，经计算得到能够实现预期运动的控 制信号，由此来控制执行装置”。
综合性与系统性：电子技术、信息技术、自动控制 与机械技术结合
护保养方便 中心距要求严格，安装精度要求高； 制造工艺复杂，成本高
3 步进电机
一拍 控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍 步距角 每一拍转子转过的角度。
3 步进电机
概念
一拍
控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍
步距角
每一拍转子转过的角度。 θ=
360° zN
转速
z ：转子齿数 N ：拍数
一个θ → 转 (1 / zN ) 圈
螺距根据精度确定.精度高时选小螺距。
（2）基本传动形式
因螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴 承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单， 可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不 宜太长，刚性较差。因此只适用于行程较
小的场合。
该传动形式需要限制螺母的转动。故 需导向装置。其特点是结构紧凑、丝 杠刚性较好。适用于工作行程较大的 场合。
式中
Tm
JRa BRa KKb
为电机时间常数；
Km
BRa
K KKb
为电机增益。
电枢控制直流电机的传递函数可看作由比 例、积分和惯性环节组成
第四章 机械传动与驱动系统的设计
1 轮系传动的基本原理以及传动比的推导（行星轮系、谐波 齿轮） 2 丝杠螺母传动（基本传动形式滚珠丝杠副的相关定义） 3 挠性传动系统（同步带传动特点与分类） 4 步进运动机构（种类） 5 步进电机原理（拍、步距角、驱动脉冲频率之间的关系）
该传动方式结构简单、紧凑， 但在多数情况下，使用极不 方便，故很少应用。
该方式的丝杠上有基本导程(或螺距)不同的两段 螺纹，其旋向相同。当丝杠2转动时，可动螺母 1的移动距离为 ，如果两基本导程的大小相差 较少，则可获得较小的位移 。这种传动方式多
用于各种微动机构中。
2 同步带传动的特点
传动比准确、传动效率高 工作平稳，能吸收振动 不需要润滑、耐油水、耐高温、耐腐蚀、维
数zR，其齿数差要根据波发生器转一周柔轮变形时
与刚轮同时啮合区域数目来决定。即zG-zR=u，错
ZG
齿是运动产生的原因
波发生器的长度比未变形的柔轮内圆直径大：当
ZR
波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变
形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的
轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮
轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合到脱开
+
Ra
La
ia
eb
ua if
JB
Mθ
-
当激磁磁场不变时，转矩M正比于电枢电流，即
M=Kia，式中K为转矩常数。
当电枢转动时，电枢中会感应反电势eb，其值正比于转动的角速度，
即
eb Kb
n Z N 6080 6
f
480Hz
60
60
平台的直线速度
v n S 60 6 4mm / s 60i 601.25
第五章 传感器与检测系统
3
2
5
H
4
1 图4-11 行星轮系传动
中心轮1固定， 双联齿轮2—3为行星轮， H为运动输入构件， 中心轮4为运动输出构件。 机构的自由度为1，基本构件为两 个中心轮2K 和一个系杆H ，故称 为 2K-H型行星轮系
传动比
iH 4
1
1 z1 z3
z2 z4
谐波齿轮传动 工作原理—齿差与变形
谐波齿轮传动中，刚轮的齿数zG略大于柔轮的齿
机械本体： 执行装置：
动力： 检测与传感：
控制：
手臂的连接部分和安装支架等 气缸 气压系统的气压源 接近传感器、磁性传感器、手爪传感器
4 机电一体化关键技术
机械技术 计算机与信息处理技术 传感器与检测技术 自动控制技术 伺服驱动技术 系统总体技术
系统工程的观点和方法，将系统各个功能模块有机的 结合起来，以实现整体最优。
2 滚珠丝杠传动
主要尺寸参数
滚珠螺母
钢球
DW
Dpw d0 d1 D
α
Ph
φ
滚珠丝杠
l1
主要参数：公称直径、基本导程、小径、大径、滚动体直径 公称直径d0：滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直
径。 行程l：丝杠相对螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。 螺距t：丝杠相对螺母旋转2π弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
机电一体化
课程总结
2012年5月
考试题型
简答题：64分（6题）
基本概念和原理
应用题：36分（3题）
计算、分析及应用
考试时间：120分钟 考试形式：闭卷
第一章 绪 论
1 机电一体化的定义 2 机电一体化的特点 3 机电一体化的构成 4 机电一体化的关键技术
1 机电一体化的定义
2 自补偿原理:自增强，自平衡，自保护
3 结构实际变元： 数量变元；形状变元；材料变元；顺序变元 4 力传递原理：力流路线直接、最短；力流转向平缓
5 力平衡原理 6 等强度原理 7 稳定性原理 8 降低噪声原理
第三章
数学模型的建立
机械传动系统 控制电机
传递函数 方框图
T2 J22 B22 T3 ②
T4 J33 B33 TL ③
M
Tm Jeq
L
Beθq 1
Te
q
将各轴转动惯量、阻尼及负载转换到电机轴，列出 Tm与θ1间的微分方程，由齿轮传动的基本关系可知：
T 2
Z2 Z1
T1
3
Z3 Z4
2
Байду номын сангаас
2
Z1 Z2
指令 数控 进给 步进电机 输入 装置 脉冲 驱动器
步进 电机
齿轮箱
工作台
解
步距角
360° θ=
360 0.75度
zN
80 6
传动系统（齿轮减速比）
i z1 S 0.75 6 1.25 5
z2 360 360 0.01
4
输入脉冲频率
其重要内容为接口技术。接口包括电气接口、机械接 口、人机接口
第二章 机电一体化设计基本原理及方法
1 机电一体化设计的一般步骤 2 详细设计的主要内容 3 结构设计的基本原理
1 设计步骤
市场调研 概念设计 详细设计 功能原理方案设计 结构设计 控制系统设计
2 详细设计的基本内容
机械本体设计
V1
U2
① U 相通电
U2
② V 相通电
U2
③ W 相通电
三步
※ 步距角：θ = 30°
例1：
某步进电机有80个齿，采用3相6拍方式驱动，经丝杠螺 母副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为6mm，求： 1、步进电机的步距角 2、当脉冲当量要求为0.01mm时，试设计此传动系统
3、要求电动机转速为60r/min，输入脉冲频率为多少？工 作台的直线运动速度是多少？
1
T 4
Z4 Z3
T3
3
Z3 Z4
2
Z1 Z2
Z3 Z4
1
例2：求电枢控制式直流电动机系统的传递函数
令加到电枢两端的电压ua为输入信号，电机有一个固定磁场， if为磁场电流，电枢回路中的电阻、电感分别为Ra， La，电枢
电流为ia ，M为电动机轴上产生的转矩，J、B分别为换算到电
传动比大，外形轮廓小，零件数目少，传动效率高。效 率高达92％~96％，单级传动比可达50~4000。
承载能力较高：柔轮和刚轮之间为面接触多齿啮合，且 滑动速度小，齿面摩损均匀。
柔轮和刚轮的齿侧间隙是可调：当柔轮的扭转刚度较高 时，可实现无侧隙的高精度啮合。
谐波齿轮传动可用来由密封空间向外部或由外部向密封 空间传递运动。
小型化、轻型化、微型化 高精度、多功能 高可靠性 柔性化、智能化 知识密集
3 机电一体化的基本构成
机械本体
机身、框架、机械联接等产品支持机构，实现构造功能 要求：高效、多功能、节能、可靠、小型、美观
动力与驱动
为执行装置提供能量并转换成需要的形式，实现动力功能 要求：高功率密度比，可靠性好
转矩平衡方程： (Js2 Bs)(s) KIa (s)
三式联立求得传递函数：
(s)
K
Ua (s) s[(Las Ra )( Js B) KKb ]
由于电枢回路中的电感La很小，忽略不计，即La
≈0，传递函数简化为：
(s)
K
Km
Ua (s) s[Ra Js BRa KKb ] s(Tms 1)
的过程之间则处于啮出或啮入状态。
波发生器的旋转方向与柔
当波发生器连续转动时：迫使柔轮不断产生变形 轮的转动方向相反。
，使两轮轮齿在进行啮入、啮合、啮出、脱开的
过程中不断改变各自的工作状态，产生了所谓的
错齿运动，从而实现了主动波发生器与柔轮的运
动传递。
谐波齿轮传动的特点
谐波齿轮传动既可用做减速器，也可用做增速器。柔轮、 刚轮、波发生器三者任何一个均可固定，其余二个一为 主动，另一个为从动。
检测与传感
检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能 要求：体积小、精度高、抗干扰
控制及信息处理
存储、分析、运算、决策，实现控制功能 要求：高可靠性、柔性、智能化
执行机构
包括机械传动与操作机构，接收控制信息，完成要求的动作，实现 主功能
系统的基本组成？各包含哪些部分？
机电一体化技术又称为机械电 子技术，是机械技术、电子技 术、信息技术、自动控制技术 等相关技术的综合
“机电一体化” 被称为 “Mechatronics”，是日本 人在20世纪70年代提出来的， 它取机械学（Mechanics）的 前半部分和电子学
机 械 学
电子学
机电一 体化
（Electronics）的后半部分组
例1：齿轮传动的动力学分析
如图所示齿轮传动链，有电机M输入扭矩为Tm, L为输出端 负载， TL为负载扭矩。图示Z1、Z2 、Z3 、 Z4 为各齿轮齿 数； J1 、 J2 、 J3 及θ1 、θ 2 、θ 3分别为各轴及相应齿轮
的阻转尼动系惯数量。和设转各角轴。均为B1绝、对B刚2 、性B，3为即传扭动转中弹各簧轴常及数k齿J 轮 的
建立系统微分方程模型。
Tm J11 B11 T1 T2 J22 B22 T3 T4 J33 B33 TL
M
TmJ1Z1
1 T
T2
1
J2 θ2
Z3
T3
J3
14
齿轮传动Z2系统 T4
3 Z4
L
TL
可得动力学方程式：
Tm J11 B11 T1 ①
n = 60 f
脉冲频率为 f → 每秒转 ( f / zN ) 圈
zN
脉冲当量、减速比与步距角的关系
i= θ ·S/（360·Δ）
1 三相单三拍
工作原理
通电顺序： U 相→V 相→W 相→U 相。
U1
一步
U1
两步
U1
V2
4
1
W2 V2
1
W2 V2
W2
3
4
1
2
4
2
W1
3
2
V1 W1
3
V1 W1
线性传动部件 非线性传动部件 特殊传动部件 支撑部件
机械传动设计
负载的变化 传动链惯性 传动链固有频率 间隙、摩擦、润滑和温升
传感与检测系统设计 接口设计 微控制器的设计
3 结构设计的基本原理
1 任务分配原理
相同功能的任务分配 不同功能任务分配
1轮系传动
行星传动
主要传动结构为：行星轮，太阳轮，外齿圈。
原理：它有一个轴线位置固定的齿轮叫中心轮或太阳轮，在太 阳轮边上有轴线变动的齿轮，即既作自转又作公转的齿轮叫行 星轮，行星轮的支持构件叫行星架，通过行星架将动力传到轴 上，再传给其它齿轮。它们由一组若干个齿轮组成一个轮系， 只有一个原动件，这种周转轮系称为行星轮系。
+
Ra La
式中：Kb为反电势常数。
ia
eb
ua
if
JB Mθ
电枢回路的微分方程为：
-
La
dia dt
Ria
eb
ua
电机轴上的转矩平衡方程为：
J B M
即 J B Kia
+
ua
对以上各式进行拉氏变换，得：
-
Ra La
ia
eb
if
JB Mθ
反电动势方程： Eb (s) Kbs(s) 电枢回路电压方程： LasIa (s) RIa (s) Eb (s) Ua (s)
合起来构成的新词，意思是机
械技术和电子技术的有机结合
信息科学
2 机电一体化的特点
本质：将电子技术引入机械控制中，也就是 “利用传感器检测机械运动，将检测信息输入 到计算机，经计算得到能够实现预期运动的控 制信号，由此来控制执行装置”。
综合性与系统性：电子技术、信息技术、自动控制 与机械技术结合
护保养方便 中心距要求严格，安装精度要求高； 制造工艺复杂，成本高
3 步进电机
一拍 控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍 步距角 每一拍转子转过的角度。
3 步进电机
概念
一拍
控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍
步距角
每一拍转子转过的角度。 θ=
360° zN
转速
z ：转子齿数 N ：拍数
一个θ → 转 (1 / zN ) 圈
螺距根据精度确定.精度高时选小螺距。
（2）基本传动形式
因螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴 承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单， 可获得较高的传动精度。但其轴向尺寸不 宜太长，刚性较差。因此只适用于行程较
小的场合。
该传动形式需要限制螺母的转动。故 需导向装置。其特点是结构紧凑、丝 杠刚性较好。适用于工作行程较大的 场合。
式中
Tm
JRa BRa KKb
为电机时间常数；
Km
BRa
K KKb
为电机增益。
电枢控制直流电机的传递函数可看作由比 例、积分和惯性环节组成
第四章 机械传动与驱动系统的设计
1 轮系传动的基本原理以及传动比的推导（行星轮系、谐波 齿轮） 2 丝杠螺母传动（基本传动形式滚珠丝杠副的相关定义） 3 挠性传动系统（同步带传动特点与分类） 4 步进运动机构（种类） 5 步进电机原理（拍、步距角、驱动脉冲频率之间的关系）
该传动方式结构简单、紧凑， 但在多数情况下，使用极不 方便，故很少应用。
该方式的丝杠上有基本导程(或螺距)不同的两段 螺纹，其旋向相同。当丝杠2转动时，可动螺母 1的移动距离为 ，如果两基本导程的大小相差 较少，则可获得较小的位移 。这种传动方式多
用于各种微动机构中。
2 同步带传动的特点
传动比准确、传动效率高 工作平稳，能吸收振动 不需要润滑、耐油水、耐高温、耐腐蚀、维
数zR，其齿数差要根据波发生器转一周柔轮变形时
与刚轮同时啮合区域数目来决定。即zG-zR=u，错
ZG
齿是运动产生的原因
波发生器的长度比未变形的柔轮内圆直径大：当
ZR
波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变
形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮轮齿插入刚轮的
轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮
轮齿完全不接触，处于脱开状态。由啮合到脱开