【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不會(huì)使其他各個(gè)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)到一個(gè)確定的預(yù)期的位置上的話，則該系統(tǒng)裝置是一個(gè)非約束運(yùn)動(dòng)鏈。機(jī)構(gòu)或連桿構(gòu)件是一個(gè)可約束的傳動(dòng)鏈而且是一個(gè)從輸入到輸出以傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）力為目的的機(jī)械裝置。連桿機(jī)構(gòu)是由通常被認(rèn)為是剛體構(gòu)件或桿組成的，它們是以銷軸鉸接的，例如用柱銷（圓形的）或棱柱體銷軸鉸接，以便成形開(kāi)式或閉式（回環(huán)式）的運(yùn)動(dòng)鏈。這樣的運(yùn)動(dòng)鏈在至少有一個(gè)構(gòu)件被固定的條件下：（1）如果至少有兩個(gè)構(gòu)件能保持運(yùn)動(dòng)，就變?yōu)闄C(jī)構(gòu)，（2）如果沒(méi)有一個(gè)構(gòu)件能夠運(yùn)動(dòng)，則就成為結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，機(jī)構(gòu)是允許其“剛性構(gòu)件”之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而結(jié)構(gòu)則不能。由于連桿機(jī)構(gòu)做成一簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)而且能設(shè)定實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)，例如非線性運(yùn)動(dòng)和力的傳遞運(yùn)動(dòng)。它們?cè)跈C(jī)構(gòu)學(xué)研究中將受到更多的關(guān)注。機(jī)構(gòu)被用于許多許多的機(jī)器和裝置中。最簡(jiǎn)單的封閉式的連桿機(jī)構(gòu)就是四桿機(jī)構(gòu)，四桿機(jī)構(gòu)有三個(gè)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件（加上一個(gè)固定構(gòu)件）并且有四個(gè)銷軸。連接動(dòng)力源的構(gòu)件即原動(dòng)件，而具有一個(gè)移動(dòng)鉸和一個(gè)固定鉸者叫做輸入構(gòu)件。輸出構(gòu)件將一個(gè)移動(dòng)鉸和另一個(gè)固定鉸連系起來(lái)。連接構(gòu)件即浮動(dòng)構(gòu)件將兩個(gè)移動(dòng)的鉸（回轉(zhuǎn)副）連系起來(lái)，因而連接構(gòu)件就將輸入傳送到輸出。四桿機(jī)構(gòu)若使一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件無(wú)限長(zhǎng)而產(chǎn)生某些特殊的構(gòu)造。曲柄滑塊（即曲柄和滑塊）機(jī)構(gòu)就是一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)特例。其以一個(gè)滑塊替換一個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的輸出件。內(nèi)燃機(jī)就是建立在這一機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上。有著另一種形式的四桿機(jī)構(gòu)，其中滑塊是在一運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件上導(dǎo)移運(yùn)動(dòng)而不是在一固定構(gòu)件上。這些就被稱為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的變換，它是其中一個(gè)構(gòu)件（曲柄、連桿或滑塊）被固定時(shí)形成的。雖然四桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是非常有用而且在成千上萬(wàn)的應(yīng)用中都可找到。但是我們還看到，這些連桿機(jī)構(gòu)其性能水平的發(fā)揮已經(jīng)受到限制。具有更多構(gòu)件的連桿機(jī)構(gòu)常常用于更多要求的情況中。然而可以設(shè)想多回環(huán)的連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)常常是更為困難的，特別是當(dāng)其他零件出現(xiàn)在同一圖中的時(shí)候，要進(jìn)行更復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：第一步是繪制一等效運(yùn)動(dòng)圖即示意圖。這示意圖用于電路圖解類似的目的，即僅僅表示機(jī)構(gòu)的主要本質(zhì)的意圖，然而它要體現(xiàn)影響其運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵的尺寸。運(yùn)動(dòng)圖可用兩種形式中的一種：一是草圖（按比例畫(huà)出，但放大比例不精確），二是比例準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)圖（通常用于進(jìn)一步分析其位置、位移、速度，加速度，力和扭矩傳遞等等）。為了便于參考，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行順序編號(hào)，（以靜止構(gòu)件編號(hào)為1開(kāi)始編寫(xiě)），而回轉(zhuǎn)副則以字母表示。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的第二步：畫(huà)一個(gè)圖解圖，是要確定機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)。依據(jù)自由度，可意指需要若干個(gè)獨(dú)立輸入的運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，以確定機(jī)構(gòu)所有的構(gòu)件相對(duì)于地面的位置。人們可以想象存在數(shù)以千計(jì)的不同類型的連桿機(jī)構(gòu)。你可想象一個(gè)袋子包容大量的連桿機(jī)構(gòu)的組元：二桿組，三桿組，四桿組等等，以及構(gòu)件，回轉(zhuǎn)副，移動(dòng)副，凸輪隨動(dòng)件，齒輪，齒鏈，鏈輪，皮帶，皮帶輪等等。（球形運(yùn)動(dòng)副，螺旋副以及允許三維相對(duì)運(yùn)動(dòng)的其他連接尚未包括進(jìn)去，這里，僅僅討論平行平面內(nèi)的平面運(yùn)動(dòng)）。而且你可以想象一下把這些組元放在一起而形成的各種類連桿機(jī)構(gòu)的可能性。存在如何幫助人們控制所形成這些機(jī)構(gòu)的規(guī)律嗎？實(shí)際上，大多數(shù)機(jī)構(gòu)的任務(wù)是要求一個(gè)單一的輸入被傳遞到一個(gè)單一的輸出。因此單一自由度的機(jī)構(gòu)是使用最多的一種機(jī)構(gòu)類型。例如，由直覺(jué)即可以看出：四桿機(jī)構(gòu)就是一個(gè)單一自由度的連桿機(jī)構(gòu)。畫(huà)運(yùn)動(dòng)圖和確定機(jī)構(gòu)自由度的過(guò)程，就是運(yùn)動(dòng)分析和綜合過(guò)程的第一個(gè)階段。在運(yùn)動(dòng)分析中，根據(jù)機(jī)構(gòu)的幾何形狀加上可能知道的其特性（如輸入角、速度，角加速度等）來(lái)研究確定具體的機(jī)構(gòu)。另一方面，運(yùn)動(dòng)綜合則是設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)以完成一個(gè)所要求的任務(wù)的過(guò)程。于此，選擇新機(jī)構(gòu)的類型和尺寸是運(yùn)動(dòng)綜合的一個(gè)部分。設(shè)想相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力，能推想出之所以這樣設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)的原因和對(duì)一個(gè)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)的能力是一個(gè)成功的機(jī)構(gòu)學(xué)家的標(biāo)志。雖然這些能力來(lái)自先天的創(chuàng)造性，然而更多的是因?yàn)檎莆樟藦膶?shí)踐中提高的技術(shù)。[b]運(yùn)動(dòng)分析[/b]最簡(jiǎn)單最有用的機(jī)構(gòu)之一是四桿機(jī)構(gòu)。以下論述中的大部分內(nèi)容集中討論連桿機(jī)構(gòu)上，而該程序也適用于更復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。我們已經(jīng)知道四桿機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度。關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)，有沒(méi)有要知道的有用的更多內(nèi)容呢？的確是有的！這些包括格拉肖夫準(zhǔn)則，變換的概念，死點(diǎn)的位置（分歧點(diǎn)），分支機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)角，和他們的運(yùn)動(dòng)特征，包括位置，速度和加速度。四桿機(jī)構(gòu)可具有一種稱作曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的形式，一種雙搖桿機(jī)構(gòu)，一種雙曲柄（拉桿）機(jī)構(gòu)，致于稱作哪一種形式的機(jī)構(gòu)，取決于跟機(jī)架（固定構(gòu)件）相連接的兩桿的運(yùn)動(dòng)范圍。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件，曲柄可旋轉(zhuǎn)通過(guò)360176。并連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而輸出構(gòu)件僅僅作搖動(dòng)（即搖擺的桿件）。作為一個(gè)特例，在平行四桿機(jī)構(gòu)中，輸入桿的長(zhǎng)度等于輸出桿的長(zhǎng)度，連接桿的長(zhǎng)度和固定桿（機(jī)架）的長(zhǎng)度，也是相等的。其輸入和輸出都可以作整周轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)換成稱作反平行四邊形機(jī)構(gòu)的交叉結(jié)構(gòu)。格拉肖夫準(zhǔn)則（定理）表明：如果四桿機(jī)構(gòu)中，任意兩桿之間能作連續(xù)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么，其最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度與最短桿長(zhǎng)度之和就小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。應(yīng)該注意：相同的四桿機(jī)構(gòu)，可有不同的形式，這取決于哪一根桿被規(guī)定作為機(jī)架（即作固定桿）。運(yùn)動(dòng)變換的過(guò)程就是固定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈中的不同的桿件以產(chǎn)生不同的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。除了具備關(guān)于構(gòu)件回轉(zhuǎn)范圍的知識(shí)之外，還要具備如何使機(jī)構(gòu)在制造之前就能“運(yùn)轉(zhuǎn)”的良好措施，那將是很有用的。哈登伯格（Hartenberg）說(shuō)到：“運(yùn)轉(zhuǎn)”是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，其意義是傳給輸出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)的有效性。它意味著運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，其中能在輸出構(gòu)件中產(chǎn)生一個(gè)力或扭矩的最大分力是有效的。雖然最終的輸出力或扭矩不僅是連桿幾何圖形的函數(shù)，而且一般也是動(dòng)力或慣性力的結(jié)果，那常常是大到如靜態(tài)力的幾倍。為了分析低速運(yùn)轉(zhuǎn)或?yàn)榱艘子讷@得如何能使任一機(jī)構(gòu)“運(yùn)轉(zhuǎn)”的指數(shù)，傳動(dòng)角的概念是非常有用的。在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)期間，傳動(dòng)角的值在改變。傳動(dòng)角0176?？砂l(fā)生在特殊位置上。在此特殊位置上輸出桿將不運(yùn)動(dòng)而與施加到輸入桿上的力多大無(wú)關(guān)。事實(shí)上，由于運(yùn)動(dòng)副摩擦的影響，一般根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，用比規(guī)定值大的傳動(dòng)角去設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。衡量連桿機(jī)構(gòu)傳遞運(yùn)動(dòng)能力的矩陣基礎(chǔ)的定義已經(jīng)研究出來(lái)。一個(gè)決定性因素的值（它含有對(duì)于某個(gè)給定機(jī)構(gòu)圖形，位置的輸出運(yùn)動(dòng)變量對(duì)輸入變量的導(dǎo)數(shù)）是該連桿機(jī)構(gòu)在具體位置中的可動(dòng)性的一個(gè)尺度。如果機(jī)構(gòu)具有一個(gè)自由度（例如四桿機(jī)構(gòu)），則規(guī)定的一個(gè)位置參數(shù)，如輸入角，就將完全確定該機(jī)構(gòu)休止的位置（忽視分支機(jī)構(gòu)的可能性）。我們可研究一個(gè)關(guān)于四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件絕對(duì)角位置的分析表達(dá)式。當(dāng)分析若干位置和（或）若干不同機(jī)構(gòu)時(shí)候，這將是比幾何圖形分析程序要有用得多，因?yàn)樵摫磉_(dá)式將使自動(dòng)化計(jì)算易于編程。實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)速度分析的相對(duì)速度法即速度多邊形是幾種有效的方法之一。這端（頂）點(diǎn)代表著機(jī)構(gòu)上所有的點(diǎn)，具有零速度。從該點(diǎn)到速度多邊形上的各點(diǎn)畫(huà)的線代表著該機(jī)構(gòu)上相應(yīng)各點(diǎn)的絕對(duì)速度。一根線連接速度多邊形上的任意兩點(diǎn)就代表著作為該機(jī)構(gòu)上兩個(gè)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的相對(duì)速度。另外的方法就是瞬時(shí)中心法，即瞬心法，該方法是非常有用的而且常常是在復(fù)雜連桿機(jī)構(gòu)分析時(shí)較快的方法。瞬心是一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)在那一瞬間，機(jī)構(gòu)上的兩構(gòu)件之間不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了找出已知機(jī)構(gòu)某些瞬心的位置，肯尼迪（Kennedy）三中心理論就非常有用。它是說(shuō)：彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)物體的三個(gè)瞬心必定是在一直線上。機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的加速度是令人感興趣的，因?yàn)樗绊憫T性力，繼而影響機(jī)器零件的應(yīng)力、軸承載荷、振動(dòng)和噪音。由于最終的目的是機(jī)器和機(jī)構(gòu)慣性力的分析，所有加速度的各分量都應(yīng)一次性地畫(huà)在同一坐標(biāo)系中——機(jī)構(gòu)的固定構(gòu)件的慣性坐標(biāo)系中表示出來(lái)。應(yīng)注意的是：相對(duì)于固定回轉(zhuǎn)副的回轉(zhuǎn)剛體上的一點(diǎn)加速度分量通常有兩個(gè)。一個(gè)分力方向切于該點(diǎn)的軌跡，其指向與該物體的角加速度方向相同，并被稱為切向加速度。它的存在完全是由于角速度的變化率引起的。另一個(gè)分量，總是指向物體的回轉(zhuǎn)中心，被稱為標(biāo)準(zhǔn)的向心加速度，這個(gè)分量由于速度矢量的方向發(fā)生改變而存在。[b]運(yùn)動(dòng)的綜合[/b]機(jī)構(gòu)是形成許多機(jī)械裝置的基本幾何結(jié)構(gòu)單元，這些機(jī)械裝置包括自動(dòng)包裝機(jī)、打印機(jī)、機(jī)械玩具、紡織機(jī)械和其他機(jī)械等。典型的機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)成使剛性構(gòu)件相對(duì)基準(zhǔn)構(gòu)件產(chǎn)生所希望的運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)即運(yùn)動(dòng)的綜合，第一步常常是先設(shè)計(jì)整部機(jī)器。當(dāng)考慮受力時(shí)，要提出動(dòng)力學(xué)方面的問(wèn)題，軸承的荷載、應(yīng)力、潤(rùn)滑等類似的問(wèn)題，而較大的問(wèn)題是機(jī)器結(jié)構(gòu)問(wèn)題。運(yùn)動(dòng)學(xué)家把運(yùn)動(dòng)學(xué)定義為“研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和創(chuàng)建機(jī)構(gòu)的方法”。這個(gè)定義的第一部分就涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。已知一個(gè)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)特性將由運(yùn)動(dòng)學(xué)分析來(lái)確定。敘述運(yùn)動(dòng)分析的任務(wù)包含機(jī)構(gòu)的主要尺寸、構(gòu)件間的相互連結(jié)和輸入運(yùn)動(dòng)的技術(shù)特性或驅(qū)動(dòng)方法。目的是要找出位移、速度、加速度、沖擊或跳動(dòng)（二階加速度），和可能發(fā)生的各構(gòu)件的高階加速度以及所描述徑跡和由某些構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)。定義的第二部分可用以下兩方面來(lái)解釋：1．研究借助機(jī)構(gòu)來(lái)產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)的方法2．研究建造能產(chǎn)生給定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的方法，在兩個(gè)方案中，運(yùn)動(dòng)是給定的而機(jī)構(gòu)是創(chuàng)建的。這就是運(yùn)動(dòng)綜合的本質(zhì)。這樣運(yùn)動(dòng)綜合涉及到為給定性能的機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)綜合方面又可歸結(jié)為以下兩類：1．類型綜合。規(guī)定所要求的性能，怎樣一種類型的機(jī)構(gòu)才是合適的？（齒輪系，連桿機(jī)構(gòu)？還是凸輪機(jī)構(gòu)？）而機(jī)構(gòu)應(yīng)具有多少構(gòu)件？需要多少個(gè)自由度？怎樣的輪廓結(jié)構(gòu)才是所希望的？等等。關(guān)于桿件數(shù)目和自由度的考慮通常被認(rèn)為是類型綜合中被稱作為數(shù)量綜合的一個(gè)分支領(lǐng)域。2．尺寸綜合。運(yùn)動(dòng)綜合的第二個(gè)主要類型是通過(guò)目標(biāo)法來(lái)確定的最佳方法。尺寸綜合試圖確定機(jī)構(gòu)的重要尺寸和起動(dòng)位置，該機(jī)構(gòu)是為著實(shí)現(xiàn)規(guī)定的任務(wù)和預(yù)期的性能而事先設(shè)想的。所謂重要的尺寸意思是指關(guān)于兩桿、三桿等的長(zhǎng)度或桿間距離，構(gòu)件數(shù)和軸線間的角度，凸輪輪廓尺寸，凸輪隨動(dòng)件的直徑，偏心距，齒輪配額等等。預(yù)想機(jī)構(gòu)類型可能是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)，帶盤(pán)型從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，或者是以拓?fù)鋵W(xué)方法而非因次分析法所確定的具有某種結(jié)構(gòu)形狀更為復(fù)雜的連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)綜合，慣例上有三個(gè)任務(wù)：函數(shù)生成，軌跡生成和運(yùn)動(dòng)生成。在函數(shù)生成機(jī)構(gòu)中輸入和輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)必須是相互關(guān)聯(lián)的。對(duì)于一個(gè)任意函數(shù)y＝f（x），一個(gè)運(yùn)動(dòng)綜合的任務(wù)可能是設(shè)計(jì)一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)使輸入和輸出建立起關(guān)系以便使得在xo＜x＜xn1的范圍內(nèi)輸入按x運(yùn)動(dòng)，而輸出按y＝f（x）運(yùn)動(dòng)。在輸入和輸出件回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)情況下，轉(zhuǎn)角φ和φ分別是x和y的線性模擬。當(dāng)輸入件回轉(zhuǎn)到一個(gè)獨(dú)立x值時(shí)，在一個(gè)“黑箱”的機(jī)構(gòu)中，使輸出構(gòu)件轉(zhuǎn)到相對(duì)應(yīng)的由函數(shù)y＝f（x）決定的數(shù)值上。這可被認(rèn)為是機(jī)械模擬計(jì)算機(jī)的最簡(jiǎn)單的情形。各種不同的機(jī)構(gòu)都可以包含在這個(gè)“黑箱”內(nèi)，然而對(duì)于任意函數(shù)的無(wú)誤差生成，四桿機(jī)構(gòu)是無(wú)能為力的，僅僅可能在有限精確度內(nèi)與之相匹配。它廣泛用于工業(yè)上，因?yàn)樗臈U機(jī)構(gòu)在構(gòu)建和維修上都是簡(jiǎn)單的。在軌跡生成機(jī)構(gòu)中，在“浮動(dòng)桿”上一個(gè)點(diǎn)要描畫(huà)一條相對(duì)于一個(gè)固定坐標(biāo)系確定的軌跡。如果該軌跡點(diǎn)是既要與時(shí)間相關(guān)又要與位置相關(guān)，該任務(wù)被稱之為預(yù)定周期的軌跡生成。軌跡生成機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子就是設(shè)計(jì)來(lái)投擲棒球或網(wǎng)球的四桿機(jī)構(gòu)。在這種情況下，點(diǎn)P的軌跡將是這樣：在預(yù)定的位置撿起一個(gè)球，并在預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)沿著預(yù)定的徑跡把球傳送出去，能達(dá)到合適的速度和方向。機(jī)械裝置設(shè)計(jì)中有著許多情形，在這些情形中既要導(dǎo)引剛體通過(guò)一系列規(guī)定的、受限制的獨(dú)立位置，又要在減少受限制而且獨(dú)立的位置的數(shù)目時(shí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)體的速度和（或）加速度加以約束，那是必要的。運(yùn)動(dòng)生成或剛體導(dǎo)引機(jī)構(gòu)要求：一個(gè)完整的物體要被導(dǎo)引通過(guò)一預(yù)定的運(yùn)動(dòng)序列。作為被導(dǎo)引的物體通常是“浮動(dòng)構(gòu)件”的一部分，那不僅是預(yù)定點(diǎn)P的軌跡，也是通過(guò)該點(diǎn)并嵌入該物體內(nèi)的線的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，該線可能代表自動(dòng)化機(jī)械中的一個(gè)載體件，那是在載體件上的一個(gè)點(diǎn)具有一個(gè)預(yù)定的軌跡而該載體件又具有一個(gè)預(yù)定的角度方位。預(yù)定方式裝料機(jī)的吊斗的運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)生成機(jī)構(gòu)的另一個(gè)例子。吊斗端的軌跡是有極限的。因?yàn)槠涠丝诒仨殞?shí)現(xiàn)挖掘的運(yùn)動(dòng)軌跡，緊跟著要實(shí)現(xiàn)提升和傾瀉的軌跡。吊斗的角度方位對(duì)保證斗中物料從正確的位置傾瀉（倒）同樣是重要的。[b]凸輪和齒輪[/b]凸輪裝置是把一種運(yùn)動(dòng)改變成另一種運(yùn)動(dòng)的方便裝置。這種機(jī)器零件具有曲面或槽面，該曲面或槽面與從動(dòng)件相配合并將運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)件。凸輪的運(yùn)動(dòng)（通常是轉(zhuǎn)動(dòng)）被傳遞給從動(dòng)件作搖動(dòng)或移動(dòng)，或兩者均有。由于各種各樣的幾何體和大量的凸輪與從動(dòng)件相結(jié)合，因此凸輪是一種極多功能的萬(wàn)用的機(jī)械零件。雖然凸輪和從動(dòng)件可以為運(yùn)動(dòng)、軌跡和功能生成而設(shè)計(jì)，但其主要是用于利用凸輪和從動(dòng)件作為功能生成構(gòu)件。根據(jù)凸輪形狀，最普遍的凸輪種類是：盤(pán)形傳動(dòng)凸輪（兩維的，即平面的）和圓柱形凸輪（三維的，即空間的）機(jī)構(gòu)。從動(dòng)件可以用幾個(gè)方法分類：根據(jù)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)，例如移動(dòng)或搖動(dòng)來(lái)分類，根據(jù)平移式（直線）從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)是沿徑向的還是從凸輪軸中心偏心的和根據(jù)從動(dòng)件接觸面的形狀（比如平面、輥?zhàn)?、點(diǎn)——刀尖式，球面，平面曲線或空間曲面）。對(duì)于一個(gè)對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪，可畫(huà)出的與凸輪表面相切且與輪軸同心的最小圓是基圓。隨動(dòng)件的點(diǎn)就是產(chǎn)生節(jié)線的輥?zhàn)又行牡狞c(diǎn)。壓力角就是輥中心軌跡方向線和通過(guò)輥?zhàn)又行牡墓?jié)線的法線之間的夾角而且是傳動(dòng)角的余角。忽略摩擦影響，這法線方向跟凸輪與從動(dòng)件之間接觸力方向是重合一致的。像在一連桿機(jī)構(gòu)中，壓力角在循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中變化且是凸輪把運(yùn)動(dòng)作用力傳遞到從動(dòng)件去的一種量度。大壓力角將產(chǎn)生施加到從動(dòng)件桿上的側(cè)向力，因摩擦力存在，那將勢(shì)必把從動(dòng)件限制在導(dǎo)槽中。在自動(dòng)化機(jī)械中的許多應(yīng)用需要間歇運(yùn)動(dòng)。一個(gè)典型的例子將要求一個(gè)含有上升一停歇一返回和可能另一個(gè)停歇的周期，每階段經(jīng)過(guò)一個(gè)指定的角度，伴隨著一個(gè)所要求的從動(dòng)件的位移，這個(gè)位移以厘米或度來(lái)度量。設(shè)計(jì)者的工作就是相應(yīng)地設(shè)計(jì)出該凸輪。首先要做的決策就是要選擇凸輪從動(dòng)件的類型。規(guī)定的應(yīng)用可能要求凸輪和從動(dòng)件相結(jié)合。轉(zhuǎn)化為決策的某些因素有：幾何形狀條件，動(dòng)力條件，環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)因素。一旦凸輪與從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)副類型被選定，則從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)就必定選定。因此，速度、加速度和在某些情況下，從動(dòng)件位移的進(jìn)一步的方案實(shí)屬極端重要。齒輪是借助于輪齒成功嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)器零件。齒輪從一根回轉(zhuǎn)軸到另一回轉(zhuǎn)軸傳遞運(yùn)動(dòng)或傳遞運(yùn)動(dòng)到一傳動(dòng)齒條。多數(shù)應(yīng)用中都以恒定角速比（或常定扭矩比）而存在。恒定角速比應(yīng)用中必定是軸向傳動(dòng)。在各種各樣有用的齒輪類型基礎(chǔ)上，輸入軸和輸出軸需要在一直線上或需要互相平行都不受什么限制。由于使用非圓齒輪，非線性角速比也是很有用的。為了保持恒定的角速度，各個(gè)齒輪齒廓必須服從齒輪嚙合的基本規(guī)律：為了一對(duì)齒能