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trochoid 計算ツール

trochoid 計算ツール(無料・オンライン)。数値を入力すると瞬時に結果が表示され、計算式・手順・計算例も確認できます。すべてブラウザ内で計算され、登録は不要です。

中国語版: 余摆线在线计算器

trochoid 計算ツール
滚动圆半径 a
定点距圆心距 d(d < a 短幅、d = a 摆线、d > a 长幅)

原理

余摆线(trochoid,又称余摆线/变幅摆线):滚圆上距圆心 d 的定点随圆沿直线滚动一周的轨迹,x = at − d·sin t、y = a − d·cos t。d = a 退化为普通摆线;d < a 为短幅(波浪形),d > a 为长幅(带自交的小环)。

速度模 |v| = √(a²+d²−2ad·cos t) 恒正(摆线的尖点在这里被抹平),弧长用 GL16 一周期积分。面积:d ≤ a 时曲线与基线间面积为解析 π(2a²+d²);d > a 时以两相邻自交点间的「底边闭合」口径数值计算(GL16 + 闭合边修正)。

使用步骤

① 输入滚圆半径 a 与定点距 d;② 点击计算得到弧长、面积与速度范围;③ 对比 d = 0.5 / 1 / 2 观察波形到环形的过渡。

计算示例

a = 1、d = 1(即摆线):弧长 = 8.000000000000(精确 8a),面积 = 3π = 9.424777960769;a = 1、d = 2:面积 = 25.132741228718(底边闭合口径),弧长 = 13.364893220555。

注意事项

长幅(d > a)时轨迹一周期并不闭合——x 方向前进 2πa,相邻自交点间才围成环;「一周期面积」在本工具按「曲线与两自交点连线(基线段)围成区域」的闭合口径给出。齿轮设计中的齿形曲线即短幅摆线的等距线。

常见问题

Q:摆线、内摆线、余摆线怎么分?A:摆线 = 沿直线滚(d = a);内摆线 = 沿圆内侧滚;余摆线 = 沿直线滚但定点不在圆周上(d ≠ a)。本工具就是「摆线的 d 参数化推广」。

Q:面积公式 π(2a²+d²) 在 d → 0 时是什么?A:d = 0 轨迹缩成基线上的滚动点,公式退化为 2πa²——这是滚圆自身面积的两倍,正是摆线拱「圆面积两倍」经典结论的连续极限。

参考值区(同源数值校验)

a = 1:L(1,1) = 8.000000000000(精确)、A(1,1) = 3π;L(1,0.5) = 6.682446610278、L(1,2) = 13.364893220555;A(1,2) 底边闭合 = 25.132741228718(8π)。

trochoid 計算ツールの使い方

  1. 各入力欄に自分の数値を入力します — 各欄に求める値の説明があります。
  2. 入力すると結果は即座に更新されます。「計算」ボタンは不要です。
  3. 結果カードで主要な数値、手順、実務上の注意点を確認できます。

よくある質問

trochoid 計算ツールは無料ですか?

はい — Calcton の数学の計算ツールはすべて無料で、登録も不要です。入力データはブラウザ内で処理され、サーバーには送信されません。

このツールの中国語版はありますか?

はい。上の中国語版へのリンクをご利用ください。同じ計算ツールを簡体字中国語インターフェースで利用できます。

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