机械设计常用计算公式 集(一).pdf

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1、运动学篇一、直线运动：基本公式：（距离、速度、加速度和时间之间的关系）1）路程=初速度x时间+加速度x时间^2/22）平均速度=路程/时间；3）末速度-初速度=2x加速度x路程；4）加速度=（末速度-初速度）/时间5）中间时刻速度=（初速度+末速度）/26）力与运动之间的联系：牛顿第二定律：F=ma，[合外力（N）=物体质量（kg）x加速度（m/s^2）]（注：重力加速度g=9.8m/s^2或g=9.8N/kg）二、旋转运动：（旋转运动与直线运动类似，注：弧度是没有单位的）单位对比：参数描述英制单位公制单位备注

2、旋转角r(圈或转)rad（弧度）最终速度r/srad/s最初速度r/srad/s1r=2π（弧度）加速度r/s^2rad/s^2时间ss圆的弧长计算公式：弧长s=rθ=圆弧的半径x圆弧角度（角位移）周长=C=2πr=πd，即：圆的周长=2x3.14x圆弧的半径=3.14x圆弧的直径旋转运动中角位移、弧度（rad）和公转（r）之间的关系。1）1r（公转）=2π（弧度）=360°（角位移）2）1rad=360°/（2π）=57.3°3）1°=2π/360°=0.01745rad4）1rad=0.16r5）1°=0.

3、003r6）1r/min=1x2x3.14=6.28rad/min7)1r/min=1x360°=360°/min三、旋转运动与直线运动的联系：1）弧长计算公式（s=rθ）：弧长=圆弧的半径x圆心角（圆弧角度或角位移）2）角速度（角速度是角度（角位移）的时间变化率）（ω=θ/t）：角速度=圆弧角度/时间注：结合上式可推倒出角速度与圆周速度（即：s/t也称切线速度）之间的关系。S3）圆周速度=角速度x半径，（即：v=ωr）注：角度度ω的单位一般为rad/s，实际应用中，旋转速度的单位大多表示为r/min（每分钟多

4、少转）。可通过下式换算:1rad/s=1x60/(2x3.14)r/min例如：电机的转速为100rad/s的速度运行，我们将角速度ω=100rad/s换算成r/min单位，则为：ω=100rad/s=100x60/(2π)=955r/min4）rad/s和r/min的联系公式：转速n(r/min)=ω（rad/s）x60/（2π），即：转速（r/min）=角速度（rad/s）x60/（2π）；5）角速度ω与转速n之间的关系（使用时须注意单位统一）：ω=2πn，（即：带单位时为角速度（rad/s）=2x3.14

5、x转速（r/min）/60）6)直线（切线）速度、转速和2πr（圆的周长）之间的关系（使用时需注意单位）：圆周速度v=2πrn=（πd）n注：线速度=圆周速度=切线速度四、转矩计算公式：（1）普通转矩：T=Fr即：普通转矩（N*m）=力（N）x半径（m）；（2）加速转矩：T=Jα即：加速转矩（N*m）=角加速度α（rad/s^2）x转动惯量J（kg*m^2）单位换算：转动惯量J（kg*cm^2）:1kg*cm^2=10^-6kg*m^2；角加速度α（rad/s^2）：1r/s^2=1x2xπrad/s^2；单位

6、转换过程推导：（注：kgf*m（千克力*米），1kgf*m=9.8N*m，g=9.8N/kg=9.8m/s^2）假设转动惯量J=10kg*m^2，角加速度α=10rad/s^2，推导出转矩T的单位过程如下：T=Jxα=10x（kg*m^2）x10（rad/s^2）=100（kgf*m/s^2）（）（）=（）=100N*m两个简化单位换算公式：（注：单位换算其物理含义也不同，下式仅用于单位换算过程中应用。）（1）1kg*m*s^2=9.8kg*m^2（2）1kg*m=9.8N*m五、摩擦阻力相关公式：（1）动摩擦

7、力=两接触面上的正压力x动摩擦系数；注：摩擦系数查相关设计手册,（静摩擦系数大于滑动摩擦系数）；（2）静摩擦力：其大小取决于产生相对运动的趋势的力，其值可为零到最大静摩擦力之间的任意值。最大静摩擦力计算公式：最大静摩擦力=两接触面上的正压力x静摩擦系数；注：最大静摩擦力总是会比动摩擦力大；动摩擦力与接触面积无关；静摩擦系数永远大于动摩擦系数。（3）黏滞摩擦力：黏滞摩擦力会在一些具有黏性的东西上出现，其摩擦力与速度成正比。黏滞摩擦力=黏滞摩擦系数x速度六、转动惯量篇：常用单位介绍：密度一般为g/cm^3或kg/m

8、^3（1g/cm^3=1000kg/m^3）；g=9.8m/s^2；转动惯量J的单位一般为kg*cm^2;力矩的单位为N*m;角加速度α的单位为r/s^2一、基本惯量计算公式：1）圆柱体或圆盘，围绕对称轴旋转：J=mR^22）圆环，围绕其对称轴旋转：J=mR^23）实心球：J=mR^24）条棒，围绕中心点旋转：J=mL^25）实心圆柱体围绕着直径旋转：J=mR^2+mL^26）圆环围绕