★★★★难度,求典型繁花规方程(1),加分★★★★★

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/24 19:44:34
(了解繁花规的作答)一繁花规内外圆都为正圆,外圆半径为R,内圆半径1/2R。内圆上有一点,该点距内圆心距离为a。外圆固定,内圆内接于外圆上作顺时针匀速转动(相互间有齿轮约束,设定为理想状态),每秒内接点在外圆上旋转角度为θ。求内圆上小孔的运行轨迹方程。(可加分至最大值)可以自定的直角坐标系或极坐标系求解。初始位置可自定。
1)轨迹线在内半径(1/2R-a) 外圆半径(1/2R+a)的圆环范围内,这没错。

所求的方程应能表达出随时间变化,轨迹线到达了哪一个坐标点,并说明解题过程。
2)“内圆内接于外圆上作顺时针匀速转动”转动方向有点模糊,可自定内接点顺时针或逆时针运动,以一种情形作答。

“归约”和“Niedar”已接近正确答案,请自行作检查验证。
3)问题提示及补充:请考虑多一点,内圆半径可在(0~R)范围内变化,它的变化与“内接点在小圆上变化的角速度”、“小圆自身旋转的角速度”之间有什么样的函数关系?请说明这个函数关系。
r=R/2时,小圆自身旋转的角速度=内接点在小圆上变化的角速度=2θt?

建立关于时间t的参数方程。以外圆圆心为原点建立直角坐标系。
设初始状态时小孔坐标为(R/2+a,0),经过时间t后,小圆圆心坐标为
x0=(R/2)·cosθt,y0=(R/2)·sinθt
设大圆圆心为O。假设在零时刻,小圆圆心为o,内切点在小圆上为点A,零时刻o在O的零角度方向,则A点也在o点的零角度方向。过一段时间到t时刻时,小圆圆心为o',则o'在O的θt方向,此时内切点也在o'的θt方向。内切点在大圆上走动的长度为Rθt,在小圆上走的长度也为这么多,即此时A点到t时刻的内切点的弧长为Rθt,即A点相对于t时刻的内切点反转了Rθt/(R/2)=2θt。则A点在o'点的θt-2θt=-θt方向。即小圆圆心相对大圆转动θt角度时,它自身反方向转动θt角度。以小圆圆心为坐标原点,小孔的坐标为
x'=a·cos(-θt),y'=a·sin(-θt)
最终小孔相对于大圆直角坐标系的参数方程为
x=x0+x'=(R/2)·cosθt+a·cosθt=(R/2+a)cosθt
y=y0+y'=(R/2)·sinθt-a·sinθt=(R/2-a)sinθt
这是一个椭圆,长半轴长为R/2+a,短半轴长为R/2-a。

按以上分析方法,如果设大圆半径为R,小圆半径为r,则参数方程为:
x=(R-r)·cosθt+a·cos(R/r-1)θt
y=(R-r)·sinθt-a·sin(R/r-1)θt

好复杂啊,没学

丢人哪,从小学习不用功,这会儿才知读书有用啦?你老子白供你了!

轨迹是个内半径(1/2R-a) 外圆半径(1/2R+a)的圆环

(1)由于内圆半径的特殊性(等于外圆半径的1/2),小圆周长是大圆周长的一半,所以当小圆转两周时,正好绕大圆一周。所以最后的轨迹,可以只研究四分之一周,即一个向限,其它分别关于X、Y轴对称。
(2)假设,t=0时刻,小孔在

以外圆圆心O为原点,与内圆圆心P的连心线方向为x轴,与之垂直为y轴建立平面直角坐标系。
为了叙述简便,记r=R/2。
记距内圆心距离为a的点为