今天更新一些機械設計常用的曲線及其方程。做參數設計的時候使用頻率較高。擺脫那種用氣缸堆砌的設計方法,這個是必須的。話不多說,請繼續往下看:
1、圓
1)标準形式圓形
(1)标準形式圓形的曲線圖
(2)标準形式圓形的方程式
A、角坐标方程
圓心O(0,0),半徑 R
B、極坐标方程
ρ=R,(參見一般形式的極坐标方程;圓心O(ρ=0))
C、參數方程
(3)标準形式圓形的定義與特性
與定點等距離的動點軌迹
2)一般形式圓形
(1)一般形式圓形的曲線圖
(2)一般形式圓形的方程式
A、直角坐标方程
直角坐标方程(圓心O'(a,b) ,半徑 R)
B、極坐标方程
極坐标方程(圓心O'(ρ0,θ0),半徑R)
C、參數方程
參數方程(半徑 R)
(3)一般形式圓形的定義與特性
與定點等距離的動點軌迹
2、橢圓
1)橢圓的曲線圖
2)橢圓的方程式
A、直角坐标方程
B、極坐标方程
(極點在橢圓中心O點)
C、參數方程
D、準線
3)橢圓的定義與特性
動點P到兩定點F1、F2(焦點)的距離之和為一常數時,P點的軌迹
備注:
2a——長軸(A1A2)
2b——短軸(B1B2)
2c——焦距(F1F2)
e——離心率
e愈大,橢圓愈扁平
頂點:A1(-a,0)
A2(a,0)
B1(0,-b)
B2(0,b)
焦點:F1(-c,0)
F2(c,0)
焦點半徑:
r1=PF1,r2=PF2
r1=a-ex,r2=a ex
3、雙曲線
1)雙曲線的曲線圖
2)雙曲線的方程式
(1)直角坐标方程
(2)極坐标方程
(極點在雙曲線中心O點)
(3)參數方程
(4)準線
(5)漸近線
3)雙曲線的定義與特性
動點P到兩定點F1、F2(焦點)的距離之差為一常數時,P點的軌迹
備注:
(1) 2a——實軸(兩頂點之間的線段稱為雙曲線的實軸,實軸長的一半稱為半實軸。)
(2) 2b——虛軸(在标準方程中令x=0,得y²=-b²,該方程無實根,為便于作圖,在y軸上畫出B1(0,b)和B2(0,-b),以B1B2為虛軸。)
(3) 2c——焦距(雙曲線的兩焦點之間的距離稱為焦距,用2c表示。)
(4) e——離心率
e愈小,漸近線與x軸的夾角愈小
(5) 頂點:
A1(-a,0),A2(a,0)
B1(0,-b),B2(0,b)
B1、B2叫虛頂點
(6) 焦點:F1(-c,0)
F2(c,0)
(7) 焦點半徑:
r1=PF1,r2=PF2
r1=±(ex-a),
r2=±(ex a)
4、抛物線
1)抛物線的曲線圖
2)抛物線的方程式
(1)直角坐标方程
(2)極坐标方程
(極點在抛物線頂點O點)
(3)參數方程
(4)準線
3)抛物線的定義與特性
動點P到一定點F(焦點)和一定直線l ( 準線)的距離相等時,動點P的軌迹(︱PF︱=︱PQ︱)
4)備注
(1)離心率e=1
(2)頂點O(0,0)
(3)焦點
p——焦點至準線的距離,p 愈大抛物線開口愈大,p稱為焦參數,p>0開口向右,p<0開口向左
(4)焦點半徑:r=PF
5、漸開線
1)漸開線的曲線圖
2)漸開線的方程式
(1)極坐标方程
R——基圓半徑 α——壓力角
(2)參數方程
R——基圓半徑 α——壓力角
3)漸開線的定義與特性
一動直線m(發生線)沿一定圓O(基圓)作無滑滾動時,m上任意點(如起始切點A)的軌迹。用于齒形等
6、阿基米德螺線(等進螺線)
1)阿基米德螺線(等進螺線)的曲線圖
2)阿基米德螺線(等進螺線)的方程式
極坐标方程:ρ=αθ
說明:
θ——極角
ρ——極徑
O——極點
極點到曲線上任一點的弧長為
3)阿基米德螺線(等進螺線)的定義與特性
動點沿着等速旋轉(角速度ω)的圓的半徑,作等速直線運動(線速度υ)此動點軌迹為阿基米德螺線。用于凸輪等
7、對數螺線(等角螺線)
1)對數螺線(等角螺線)的曲線圖
2)對數螺線(等角螺線)的方程式
極坐标方程:
(m,a為常數,均大于零)
(m,a為常數,均大于零)
說明:
θ——極角
ρ——極徑
α——極徑與切線(動點運動方向)間的夾角
曲線上任意兩點間的弧長為
3)對數螺線(等角螺線)的定義與特性
動點的運動方向始終與極徑保持定角α的動點軌迹。用于渦輪葉片等。用對數螺線作為成型鏟齒銑刀鏟背的輪廓線時,前角恒定不改變
8、圓柱螺旋線
1)圓柱螺旋線的曲線圖
2)圓柱螺旋線的方程式
參數方程
(右旋為“ ”,左旋為“-”)
說明:
r——圓柱底半徑
β——螺旋角
h——導程
h=2πrcotβ
L——一個導程的弧長
3)圓柱螺旋線的定義與特性
圓柱面上的動點M繞定軸z以等角速ω回轉,同時沿z軸以等速υ平移,其動點軌迹就是圓柱螺旋線。用于彈簧等
9、圓錐螺旋線
1)圓錐螺旋線的曲線圖
2)圓錐螺旋線的方程式
參數方程
x=ρsinαcosθ
y=ρsinαsinθ
z=ρcosα
ρ=aθ
(a——常數;α——半錐角)
3)圓錐螺旋線的定義與特性
特性:
(1)等螺距:h=2πacosα
(2)切角與錐面母線夾角β
10、圓錐對數螺旋線
1)圓錐對數螺旋線的曲線圖
2)圓錐對數螺旋線的方程式
參數方程:
α——半錐角 ; ρ0,β——常數
3)圓錐對數螺旋線的定義與特性
1.不等螺距
2.切線與錐面母線夾角為定角β
11、外擺線
1)外擺線的曲線圖
2)外擺線的方程式
參數方程:
說明:
a——基圓半徑
b——滾圓半徑
θ——公轉角
θ1——自轉角
l=O1P,當
l=b,為普通擺線Г
l>b,為長幅擺線Г2
l<b,為短幅擺線Г1
3)外擺線的定義與特性
滾動圓 O1,沿基圓 O外部相切滾動,滾動圓上某點P(或圓外P",圓内P')的軌迹
當内外擺線的a → ∞時,擺線轉化為平擺線,當b→∞時,擺線轉化為圓的漸開線
12、内擺線
1)内擺線的曲線圖
2)内擺線的方程式
參數方程:
3)内擺線的定義與特性
滾動圓O1在基圓O内部相切滾動,滾動圓上某點P(或圓外P",圓内P')的軌迹
13、平擺線
1)平擺線的曲線圖
2)平擺線的方程式
參數方程:
x=bt-lsint
y=b-lcost
說明:
曲率半徑=2PM
一拱弧長=8b
l=O1P,當
l=b,為普通平擺線
l>b,為長幅平擺線
l<b,為短幅平擺線
3)平擺線的定義與特性
定圓沿定直線滾動,圓周上(或圓外,圓内)一點的軌迹
14、懸鍊線
1)懸鍊線的曲線圖
2)懸鍊線的方程式
直角坐标方程:
a——正常數,即距離OA。在頂點附近近似于抛物線:
3)懸鍊線的定義與特性
兩端懸吊的密度均勻的完全柔軟曲線,在重力作用下的自然狀态所構成的曲線
未完待續。下次更新《常用幾何體的面積、體積及重心位置》。敬請期待……
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