球面渐开线方程的理解

YPFENG

楼主我们并没有怀疑你的公式的正确与否,我们只是不知道你是如何如何推导出上面的公式,你能给我们上传点资料我们理解了,当然我们就知道怎么用了,问题是不知道如何推导出这个公式

阿松

请怀疑我公式的正确性！
; B- U, j; e# z3 n) m$ s小男孩，我在6楼已经答复过你在5楼提出的同样的问题。

YPFENG

原理我也知道但是不知道具体是怎么推导的,要是能有一本书详细介绍一下那就太好了

阿松

那我给你一些提示：
4 [! h* k. |% X大圆就是球的最大直径，基圆是球上任一比大圆小的圆。
6 l. V( S9 D* [# E$ }请想一下两圆相切：可以想象基圆水平，大圆倾斜并与基圆相切。
然后基圆不动，大圆滚动。有点象呼啦圈掉到地上时的样子。
6 l/ ^" j+ `: Z然后在某一个位子，大圆上滚过的弧长等于基圆上的弧长。
然后构建几何图形。
然后进行一步一步推导。
3 Z9 t0 Y5 t; }
* e0 }/ a9 A1 R9 `- ~8 q我就是这样推出来的。相信你也能推出来，可能公式比我还要简化。

logxing

我正在验证松版的公式
( |+ N' L0 C, g' ?: e6 }有一个疑问
4 u# f7 _) {/ F7 Y3 x* i按照这个极坐标系，当R趋向无限大时，也就是普通渐开线时
方程将会变成什么样子？好像不能自然退化成普通渐开线的参数方程
松版有没有其他坐标系的结果？

阿松

当R为无穷大是，eta为pi/2，
alpha=atan(tan(cos(eta)*theta)/cos(eta)) 中
tan(cos(eta)*theta/cos(eta))上下均为0,运用罗比塔法则，分子和分母分别求导，得alpha=atan(theta)
omega得0，delta=theta-atan(theta)，这是标准的平面渐开线函数。

logxing

我主要是看见了你说
极坐标方程＝R,delta,omega
3 I$ J& j1 o$ S  i$ N那么当R趋向无穷大，不论delta,omega变成什么
4 J4 [! X6 B6 ]  |8 K* L0 |矢径长度都会变成无穷大，也就是不能变成普通渐开线
4 S) e; E% w) f/ D' E. ?1 v你的极坐标矢径长度是R，说明你的极坐标原点是大圆圆心，所以会出现这个问题
是不是我的理解有误？

我正在试着用矩阵推导，而且是直角坐标系，因为我将来要用程序来验证
3 l7 C* v$ F5 e( E% H8 {直角坐标系方便些，出来结果我会贴出来

阿松

直角坐标方程如下：（还没有化简，要变成平面渐开线方程的话，坐标原点要延z轴下移R)

logxing

为了方便叙述，我先定义三个点，在初始状态小圆，大圆和一条直线相切于一点，该点在小圆，大圆和直线上分别对应A1,A2,A3三点，也就是说初始状态三点是重合的。然后大圆开始转动，小圆上的A1是固定的，A2的轨迹就是我们想要的球面渐开线，至于A3，是起着重要的联系作用。
5 g5 r1 x! n. h: C4 g- q! p
在1楼中
* P' g) n$ X8 ~  E+ L* leta=acos(r/R)
0 c6 E5 ~4 ~# P$ p. ealpha=atan(tan(cos(eta)*theta)/cos(eta))
也就是
alpha=atan(tan(r/R*theta)/(r/R))
  O7 t# R) }9 `) I  C0 s: F即
% ^6 k/ T0 ^/ x2 S' [alpha=atan(tan(r/R*theta)*R/r)
alpha是小圆平面内A3点的压力角，所以我想你是把tan(r/R*theta)*R当成那段切线段长了（法线长）才会有上面的式子。
& G4 B8 S0 ?/ s* F. e; J8 Q考虑这段切线段在大圆平面上的情形，你是把r/R*theta当作大圆平面内A3的压力角了，才会有上面的式子。
4 T2 l4 C# }( {4 U这里的theta是小圆平面上A3点的展开角，所以r/R*theta实际上是大圆平面内A3的展开角而不是压力角，这个地方错了。
不知道我对alpha，theta的定义理解是否有误。
: s. b1 Y, w5 r7 i( \我已经推导了直角坐标系的方程，是以小圆平面为xy平面，小圆圆心为坐标中心的右手系。还没有验证，不过可以自然退化到平面渐开线方程。因为与你18楼的形式差别比较大，还没有证明是不是等效的。下面我打算做个程序验证一下，然后再拿上来大家讨论。

阿松

首先非常高兴你能够和我一起花时间来考虑这个问题。谢谢
7 W8 ^( k* ]0 H我不明白A1,A2,A3如何相对运动，初始位置3点重合，然后是不是阿A3保持为切点？

我来说说我的思路：theta是小园的展开角，然后通过它算大圆的展开角。（我的资料没在身边）alpha 可能是大园的展开角。然后通过它们算矢径与各平面的夹角。

如果你能通过CAD软件验证你的公式的话，我们的公式应该是相同的。至少可以转化成相同的。