实验二 渐开线齿廓的范成原理实验
渐开线齿轮齿廓范成实验- 机械设计基础
渐开线齿轮齿廓范成实验- 机械设计基础渐开线是一种齿廓曲线，具有相对滚动过程中齿面接触良好、传动精度高等优点，广泛应用于各种机械传动中。
齿轮是渐开线的常见应用，而齿轮的齿廓设计对保证传动的性能至关重要。
本文将介绍渐开线齿轮齿廓的范成实验流程及方法。
渐开线齿轮齿廓的范成实验主要依据以下原理：1.渐开线齿轮齿廓曲线的方程若一个圆在另一个圆内滚动，且同时保持两圆心之间距离不变，则圆上某点的轨迹为渐开线。
圆的轨迹称为基圆，而另一圆称为从动圆。
若基圆为圆柱，从动圆为齿轮，则圆心所在直线即为两齿轮轴线。
令Z1和Z2分别为主动轮和从动轮的齿数，d1和d2分别为主动轮和从动轮的分度圆直径，则渐开线方程为：x=a(θ-sinθ)其中a=d1/2，θ为参数，s=Z2/Z1，实际计算时一般采用插齿法进行计算。
2.插齿法插齿法也称为逐齿法，主要用于推导渐开线齿轮齿廓。
其基本思想是从基圆上一点出发，逐步向定轴方向平移，并将平移轨迹图转换为从动轮上的齿廓。
1.确定齿轮参数在进行齿轮齿廓范成实验前，需要先确定齿轮的参数，包括齿数、分度圆直径、法向压力角等。
一般情况下，齿轮的参数由机械设备工程师根据实际需求进行设计。
2.绘制齿轮的CAD图根据齿轮的参数绘制齿轮的CAD图，使用CAD图软件或其他计算机辅助设计软件完成齿轮的绘制工作。
3.使用CNC机床制作齿轮母模在完成齿轮的CAD图设计后，将其通过CAM软件编程，使其转化为CNC机床所能识别的指令，然后通过CNC机床进行齿轮母模的加工。
4.制作齿轮精度测量仪制作齿轮精度测量仪，测量仪主要包括准确的齿轮中心定位装置，精确的齿廓扫描仪和数据处理器等。
5.进行齿轮齿廓范成实验利用齿轮的母模和精密齿轮测量仪，将齿轮母模和齿轮之间进行相互配合和精密测量，即可获得高精度的齿轮齿廓。
1.加工齿轮母模时需要采用高精度的CNC机床，以保证母模加工的精度和表面光洁度。
2.制作齿轮精度测量仪时需要选择精度高、鲁棒性强的元器件，并利用合理的设计方法，避免测量误差的产生。
实验二 渐开线齿廓范成加工原理
实验二 渐开线齿廓范成加工原理一、实验任务及目的1、实验任务：利用齿轮范成仪模拟齿条插刀与轮坯的范成加工过程，用图纸取代轮坯记录刀具在切削时的一系列位置，从而绘制出标准齿轮和正、负变位齿轮的完整齿形1~2个。
2、实验目的：● 观察渐开线齿廓的形成过程，掌握用范成法切制渐开线齿廓的基本原理； ● 观察渐开线齿廓产生根切的现象，了解产生根切的原因及如何避免根切；● 分析比较标准齿轮和正、负变位齿轮的相同点和不同点，理解变位齿轮的概念。
二、实验设备和工具1、实验设备：齿轮范成仪2、实验工具：绘图纸、剪刀、圆规、直尺、三角板、量角器、橡皮、铅笔、草稿纸等三、实验原理范成法是利用一对齿轮（或齿轮齿条）互相啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方法。
加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯，刀具与轮坯在机床链作用下一方面作定传动比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样（即范成运动——主运动）。
一方面作径向进给运动以加工出齿高；另一方面沿轮坯轴线作切削运动，以加工出齿宽，去除齿槽内的材料，另外还有让刀运动，避免接触到已加工好的渐开线齿廓。
四个运动一起配合，这样切出的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。
若用渐开线作为刀具的齿廓，可以证明其所包络出来的齿廓也是渐开线。
现用齿条渐开线（基圆半径为无穷大时渐开线为一倾斜直线）齿廓加工齿轮，那么刀具刀刃在各个位置的包络线就是渐开线，即加工出齿廓为渐开线齿廓，因为在实际加工时，我们看不清刀刃形成包络轮齿的过程，所以通过齿轮范成仪来表现这个过程。
用范成仪表现时是在不考虑刀具作切削、进给、让刀运动的前提下，只用铅笔将刀具刀刃在各个位置描绘在轮坯纸上，这样我们就能清楚的观察到轮齿范成的过程。
当范成仪上标准齿条刀具的中线与被加工齿轮的分度圆相切并作纯滚动时加工出来的就是标准齿轮。
当刀具远离轮坯中心作范成运动时，得到正变位齿轮轮廓曲线；当刀具移近轮坯中心作范成运动时，得到负变位齿轮轮廓曲线。
实验二 渐开线齿廓的范成实验
实验二 渐开线齿廓的范成实验一、实验目的1、理解范成法切削齿轮的基本原理和过程2、理解渐开线齿轮发生根切的原因和用变位修正来避免根切的道理3、加深对相互啮合的齿廓互为包络线的理解。
4、加深了解标准齿轮和变位齿轮的区别。
二、实验设备与工具1、工具：铅笔、橡皮、三角尺、圆规等（自备）2、实验设备：齿轮范成仪，外圆mm 200φ，且中心为mm 28φ圆孔的厚图纸一张齿轮范成仪结构1.齿条刀具2.滑板齿条3.齿轮坯4.齿轮5.底座6.圆盘7.压紧螺母8.小轴9.螺母三、实验步骤 1、绘制标准齿轮先将齿条上的刻线对0，并将滑板推至右端，并从齿条左数第二齿的位置开始，以轴心o 为圆心，按基本参数m=15mm ，z=10，在图纸的约1/3处绘出齿顶圆、分度圆、基圆和齿根圆。
再用削尖的铅笔沿齿条刀齿廓在图纸上画下该齿廓在轮坯上的投影线，然后推动滑板向左移动约2mm 的很小距离，并带动圆盘连同图纸转过一个相应的小角度。
继续重复上述工作，即绘出齿条刀齿廓各位置的投影线，直至将滑板推至最左端为止，则各投影线的包络线就是被切齿轮的齿廓曲线。
（推滑板时要将滑板紧靠滑道，否则齿形误差太大）。
2、绘制正变位齿轮将齿条刀具相对与加工标准齿轮位置向下移动xm，按上述方法绘出正变位轮齿的齿廓曲线3、绘制负变位齿轮将齿条刀具相对与加工标准齿轮位置向上移动xm，按上述方法绘出负变位轮齿的齿廓曲线。
四、思考题（1）标准齿轮和变位齿轮齿形有何异同？（2）加工标准齿轮和变位齿轮时，啮合线的位置及啮合角的大小有没有变化？为什么？五、实验报告渐开线齿廓的范成实验报告班级 姓名 实验日期 审阅 一、齿轮的基本参数m=15mm z=10 α=20o 1=*ah 25.0=*c 二、刀具的基本参数m=15mm α=20o 1=*ah 25.0=*c 三、实验结果。
实验二 渐开线齿廓的范成实验
实验二渐开线齿廓的范成实验实验目的：1.了解渐开线齿轮的特点及其齿面接触形状。
2.熟悉渐开线齿轮加工的工艺流程和机床调试的方法。
3.掌握齿轮加工中常用的各种刀具和测量工具。
实验原理：渐开线是一种特殊的曲线，它具有许多的特点，如：齿面接触点不同于轮缘的接触点；齿面接触点沿轴线方向移动，而轮缘的接触点不动；齿面接触点位置会随着传动功率的增加而改变；齿面接触点压力分布更加均匀等。
因此，渐开线齿轮具有较高的传动效率、较小的运动误差、较小的声级和较高的寿命等优点，被广泛应用于各种机械传动装置中。
渐开线齿轮的范成加工，是将齿轮和齿轮加工机床的机构组成一个特殊的装置，通过齿轮和调整机床的各种参数（如：齿距因数、压力角、齿槽角等）来实现齿轮的加工过程。
具体而言，首先利用数控机床等设备制作出齿形刀具，然后调试机床的各种参数，同时不断进行试切。
渐开线齿轮加工的过程相对复杂，需要进行多次调整和测量，以获得最终的加工效果。
具体而言，需要进行以下几个方面的工作：1.制作合适的齿形刀具。
由于渐开线的齿形较为复杂，因此需要制作出合适的齿形刀具以实现齿轮加工。
具体而言，需要进行以下几个步骤：（1）选择合适的材料，一般为高速钢、硬质合金等。
2.调试机床的各种参数。
调试机床的参数，包括齿轮轴向距离、齿距因数、齿高、齿槽角、压力角等参数。
这些参数的设置需要考虑到齿轮的应用环境、传动功率、负载特点等因素，以充分发挥渐开线齿轮的特点。
3.进行试切。
试切即是在机床上进行的小规模加工，用于确认调整参数的正确性。
在试切过程中，需注意保护齿轮齿面免受损坏。
4.进行测量和修正。
在加工过程中，需要进行各种测量，包括齿距、齿高、齿厚、齿侧间隙等参数。
如果发现加工结果不理想，需要进行修正。
实验流程：1.准备工作（1）检查机床的各项安全保护措施是否到位，切勿在机床操作前忽略任何安全措施。
（2）对机床进行清洁和保养，以确保其良好的工作状态。
（1）调整轴向距离。
实验二 范成法切齿原理
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
四、实验内容 1. 记录标准齿轮、负变位齿轮、正变位齿轮加工时 刀具相对于被加工齿轮的位置； 2. 观察负变位齿轮、正变位齿轮齿厚参数的变化。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
五、实验步骤
1. 保持圆纸与圆盘中心不变，分别画出正常齿制、 正变位、负变位的三组齿形，每组三个轮齿；
2. 根据三组齿形，用圆规找出中心； 3. 计算出被切齿轮的分度圆直径，将其填入表中并
在齿形图中标注出齿顶圆、分度圆、齿根圆； 4. 分析比较标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮的
齿形特点和根切现象。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿原理
六、实验结果与要求 1. 绘制范成法加工刀具相对于轮坯位置的留迹 图形； 2. 填写实验报告，回答如下思考题：
二、实验设备与用具 1. 齿轮范成仪；
2. 自备：φ220mm圆形绘图纸一张（标记中心）；
3. 铅笔、橡皮、圆规、三角板、剪刀、计算器。
实验二 齿轮参数测量与范成法切齿是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮 合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方 法。刀具刃廓为渐开线的齿形，它与被切齿坯的相 对运动，完全与相互啮合的一对齿轮的啮合传动一 样，显然这样切制的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各 个位置时的包络线。
机械设计基础实验二
范成法切齿原理
自用盘编号JJ321001
实验二 范成法切齿原理
一、实验目的
1. 掌握范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察 齿廓渐开线及过渡曲线的形成过程;
2. 了解渐开线齿轮产生根切现象和齿顶和采用变 位来避免发根切的方法；
3. 分析、比较变位齿轮与标准齿轮齿形的异同点。
实验二 范成法切齿原理
实验二 《齿轮范成原理》实验
实验二《齿轮范成原理》实验一、目的：1、掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。
2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的办法。
建立变位齿轮的基本概念。
二、设备和工具：1、齿轮范成仪（有两种，但原理一样）。
2、绘图纸、圆规、三角板、剪刀、2－3支2H铅笔。
三、原理：范成法是利用一对齿轮互相啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。
加工时其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。
它们保持固定的角速比传动。
完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向做切削运动。
由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿廓范成仪来实现轮坯与刀具间的传动过程；范成仪所用刀具模型是齿条刀。
轮坯用绘图纸代表。
传动中，将刀具刀刃的各个位置用铅笔记录在绘图纸上。
这样，我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。
四、构造：范成仪的构造如附图一，轮坯部分结构做成扇形构件4。
是模数18mm，齿数17的齿轮的分度圆；另一半圆是模数18，齿数9的齿轮的分度圆，它们一起装在同一轴上，摇动手柄12，可使轮坯前后移动。
刀具部分的结构是：模数18的齿条刀用铰链装在变位溜板3上，转动旋钮13可使刀具移动实现变位。
变位量可以从刻度尺1读出，变位溜板3又装在啮合溜板11上，在不作变位时，可用旋钮10锁住变位溜板。
啮合溜板11是与分度圆作纯滚动。
在无变位量时（刻度尺零位对齐）刀具2的分度线（中线）与啮合溜板11的一侧（即与分度圆作纯滚动的一侧）在同一垂直平面上。
六、实验步骤：1、根据你所使用的范成仪的参数，计算出被加工齿轮的主要尺寸d 、d a 、d f 、d b ，并将上述四个圆画在一张绘图纸上。
计算最小变位系数X min 及最小变位量（X min ·m ）。
计算该变位齿轮的d f 、d a ，并将此变位齿轮的齿顶圆及齿根圆，还有分度圆、基圆画在第二张绘图纸上。
将超出被加工齿轮齿顶圆的图纸剪去，以所得的圆形图纸作为被加工齿轮的轮坯。
实验二渐开线齿轮齿廓范成加工原理
实验二 渐开线齿轮齿廓范成加工原理一、概述范成加工是利用一对齿轮（或齿轮与齿条）相互啮合时，其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的。
在一对渐开线齿轮中，若把其中一个齿轮（或齿条）制成具备切削能力的刀具，另一齿轮为尚未切齿的齿轮毛坯，用刀具加工齿轮时，毛坯与刀具按固定的传动比作对滚切削运动，就可以切出与刀具共轭的具有渐开线齿廓的齿轮。
用范成法原理进行切齿加工的主要方法及刀具：1.插齿 （1）齿轮插刀 插齿加工相当于把一对互相啮合的齿轮中的一个齿轮磨制出有前、后角、形成切削刃的齿轮插刀，另一齿轮为齿轮毛坯，齿轮插刀的模数和压力角与被加工齿轮相同。
插齿时，插刀与毛坯像一对齿轮传动那样，以一定传动比转动，同时插刀沿轮坯轴线的平行方向做上下往复切削运动。
轮齿的齿廓是由刀刃在切削运动中所占据的一系列位置的包络形成的。
为了切出全齿高，插刀还有沿轮坯径向进给运动，同时，插刀返回时，轮坯还应有让刀运动，以避免刀刃碰伤齿面。
齿轮插刀多用来加工内齿轮、双联或多联型齿轮上的小齿轮（见图2-1）。
（2）齿条插刀当齿轮的基圆直径趋于无穷大时，它的齿形由渐开线变成斜直线，此时齿轮成为具有直线齿廓的齿条。
若将齿条磨出刀刃来做成齿条插刀，并且顶部比传动用的齿条高出c *m （以便切出传动时的径向间隙），让这把齿条插刀与一个齿轮毛坯强按一定的传动比传动，这就是齿条插刀加工齿轮的范成运动情况。
在实际加工中，齿条插刀还要做上、下往复的切削运动，这样，齿条刀具刀刃的一系列直线轮廓即包络出齿轮的渐开线齿形。
2.滚齿齿条插刀虽然能够加工齿轮，但使用起来有一定的局限性，加工齿轮的直径较大时，刀具的长度有限。
所以，目前广泛采用滚齿法加工直、斜齿轮，滚齿用的齿轮滚图 2-1 齿轮插刀切齿刀形状似螺旋，如图2-2所示。
在螺旋体的圆周上开有若干条垂直于螺旋线的纵向斜槽，从而在与螺旋线相截的切面上形成切削刀。
对于阿基米德滚刀，其轴向截面为标准齿条，其模数和压力角与被加工齿轮相同。
实验二 渐开线齿廓的范成原理实验
实验二渐开线齿廓的范成原理实验一、实验目的1．掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因及用变位来避免发生根切的方法；3．分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮齿形的异同点。
二、实验设备和用具1．齿轮范成仪；2．自备：￠220㎜圆形绘图纸一张（圆心要标记清楚）；3．HB铅笔、橡皮、圆规（带延伸杆）、三角尺、剪刀、计算器。
三、实验原理范成法是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方法。
刀具刃廓为渐开线齿轮（齿条）的齿形，它与被切削齿轮坯的相对运动，完全与相互啮合的一对齿轮（或齿条与齿轮）的啮合传动一样，显然这样切制得到的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各个位置时的包络线。
四、实验仪器简介图11、压板2、圆盘3、齿条刀4、滑板5、机架本范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m1=20mm和m2=8， =20°，ha*=1，c*=0.25。
仪器构造简图如图1所示。
圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架5上的轴线O转动。
齿条3代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置，即可包络出渐开线齿廓。
齿条刀具3可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间移距为xm时（由滑板4上的刻度指示），被切齿轮分度圆则和与刀具中线相平行的节线相切并作纯滚动，可切制出标准齿轮（xm=0）或正变位（xm ＞0）、负变位（xm＜0＝齿轮的齿廓。
四、实验内容本实验可分必做与选做两部分。
必须要求完成切制m=20mm、z=8的标准、正变位（x1=0.5）和负变位（x2=-0.5）渐开线齿廓，三种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。
选做要求完成切制m1=20mm、z1=8和m2=8mm、z2=20的标准渐开线齿廓，两种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这两种齿廓。
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实验二渐开线齿廓的范成原理实验
一、实验目的
1．掌握用范成法加工渐开线齿廓的切齿原理，观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；
2．了解渐开线齿轮产生根切现象的原因及用变位来避免发生根切的方法；
3．分析、比较渐开线标准齿轮和变位齿轮齿形的异同点。
二、实验设备和用具
1．齿轮范成仪；
2．自备：￠220㎜圆形绘图纸一张（圆心要标记清楚）；
3．HB铅笔、橡皮、圆规（带延伸杆）、三角尺、剪刀、计算器。
三、实验原理
范成法是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿廓的方法。
刀具刃廓为渐开线齿轮（齿条）的齿形，它与被切削齿轮坯的相对运动，完全与相互啮合的一对齿轮（或齿条与齿轮）的啮合传动一样，显然这样切制得到的轮齿齿廓就是刀具的刃廓在各个位置时的包络线。
四、实验仪器简介
图1
1、压板
2、圆盘
3、齿条刀
4、滑板
5、机架
本范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m1=20mm和m2=8， =20°，
ha*=1，c*=0.25。
仪器构造简图如图1所示。
圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架5上的轴线O转动。
齿条3代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置，即可包络出渐开线齿廓。
齿条刀具3可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间移距为xm时（由滑板4上的刻度指示），被切齿轮分度圆则和与刀具中线相平行的节线相切并作纯滚动，可切制出标准齿轮（xm=0）或正变位（xm ＞0）、负变位（xm＜0＝齿轮的齿廓。
四、实验内容
本实验可分必做与选做两部分。
必须要求完成切制m=20mm、z=8的标准、正变位（x1=0.5）和负变位（x2=-0.5）渐开线齿廓，三种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这三种齿廓。
选做要求完成切制m1=20mm、z1=8和m2=8mm、z2=20的标准渐开线齿廓，两种齿廓每种都须画出两个完整的齿形，比较这两种齿廓。
五、实验步骤
按m=20mm、z=8、 =20°、ha*=1、c*=0.25、x1=0.5、x2=-0.5分别计算标准、正复位、负变位三种渐开线齿廓的分度圆直径d、齿顶圆直径d a、齿根圆直径d f、基圆直径d b和标准齿轮的周节P、分度圆齿厚S、齿间距e。
将作为轮坯的圆形绘图纸均分为三个扇形区，分别在三个扇形区内画出三种齿廓的上述四个圆d、d a 、d f 、d b 。
此步骤应在实验课前完成。
1．绘制标准齿轮齿廓
（1）将轮坯圆纸安装在范成仪上，使标准齿扇形区正对齿条位置，旋紧螺母用压板1压紧圆纸；
（2）调整齿条刀3位置，使其中线与轮坯分度圆相切，并将齿条刀3与滑板4固紧；
（3）将齿条刀推至一边极限位置，依次移动齿条刀（单向移动，每次不超过1mm），并依次用铅笔描出刀具刃廓各瞬时位置，要求绘出两个以上完整齿形。
（4）测量分度圆齿厚S、齿间距e，并观察根切现象。
2．绘制正变位齿轮齿廓。
（5）松动压紧螺母，转动轮坯圆纸，将正变位扇形区正对齿条位置，并压紧圆纸；
（6）将齿条刀3中线调整到远离齿坯分度圆x1 m=0.5×20=10mm处，并将齿条刀3与滑板4固紧；
（7）绘制出两个以上完整齿形（重复2（3）步）；
（8）观察此齿形与标准齿形的区别（齿根、齿根及分度圆S、e）。
3．绘制负变位齿轮齿廓。
（9）松动压紧螺母，转动齿坯圆纸，将负变位扇形区正对齿条位置，并压紧圆纸；
（10）将齿条刀3中线调整到靠近齿坯圆中心，距分度圆
20.52010
x m mm
=-⨯=处，并将齿条刀3与滑板4固紧；
（11）绘制出两个以上完整齿形（重复2（3）步）；
（12）观察此齿形与标准、正复位齿形的区别及根切现象。
4．选作部分
（13）按m1=20mm、z1=8、α=20°、ha*=1、c*=0.25及m2=8mm、
α=20°、ha*=1、c*=0.25制作轮坯分别计算并画出上述两种廓标准齿轮的分度圆
d、齿顶圆d a、齿根圆d f、基圆d b；
（14）绘制m1=20mm、z1=8、α=20°、ha*=1、c*=0.25的标准齿轮齿廓；
（15）绘制m2=8mm、z2=20、α=20°、ha*=1、c*=0.25的标准齿轮齿廓；
（16）比较上述两种标准齿轮齿廓的异同点。
《渐开线齿廓的范成原理》实验报告
一、实验目的
二、实验原理
三、实验计算
标准齿轮：
m=20mm、z=8、α=20°、ha*=1、c*=0.25
变位齿轮：
m=20mm、z=8、α=20°、ha*=1、c*=0.25；
正变位：x1=0.5；负变位：x2= -0.5。
四、实验结果（附图）
五、回答问题
1、试比较标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮的齿形有什么不同？并分析其原因。
2、如何避免根切现象？。