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zhengjx

金虫 (正式写手)

[求助] 运动轨迹方程

问题:一个刚性球体,被削边,直径为d。球体滚压一根直径为D的圆柱体,滚压深度为h。在滚压过程中,圆柱体作匀速转动,转速为n;球体在外力作用下沿球心轴线做纵向往复运动,运动轨迹为x(t)=asin(ωt),并绕该轴线做扭转运动,运动轨迹为θ(t)=bsin(ωt+φ),同时球体沿y轴做平移匀速运动,速度为vf。如何给出球体与圆柱体接触面上任意一点的运动轨迹方程?(假设该点为如图中坐标系原点,该点在钢球上)?
请帮忙,非常感谢!

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科研仅是生活的一小部分
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ytpan

金虫 (小有名气)

分三个方向构建运动轨迹方程?
2楼2012-12-19 20:05:58
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zhengjx

金虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by ytpan at 2012-12-19 20:05:58
分三个方向构建运动轨迹方程?

是.请帮忙,非常感谢!
科研仅是生活的一小部分
3楼2012-12-20 11:01:41
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ytpan

金虫 (小有名气)

我也不会哈!
看见金币多,友情帮顶一下!
4楼2012-12-20 13:33:01
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q1635068839

银虫 (正式写手)

是不是圆柱体转速为n时,那个球体也会围着圆柱体滚动?还是顺着圆柱体转动但是一直在圆柱体上面。题意没太懂。
当初以为先设置账号再进来设置汉语昵称呢,我叫烟雨罐头。
5楼2012-12-20 19:56:18
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q1635068839

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ...
感谢参与,应助指数 +1
华丽的飘过: 金币+10, 3q 2012-12-21 04:47:36
zhengjx: 金币+100, ★★★很有帮助, 求解思路very nice!只可惜自己笨了点,希望能提供求解过程和结果!谢谢! 2012-12-21 08:46:00
我想应该先算出球心的运动方程。由于球形不参与转动或是扭动,只考虑移动。为方便,先以初始时球心为坐标原点(若以所求点为原点有点繁琐,你可以坐标平移一下)显然x0(t)=asin(ωt).。。y0=vf*t…z0=0。
之后看球面上任意一点q ;首先测得初始状态时球心到q点的坐标差,即向量OQ=(x1,y1,z1)。然后算q点相对于球心的运动,显然只有沿y轴转动和沿x轴扭动。沿y转动转速θy(t)=2nD*3.14/d.(h小到忽略对 y的影响)θx(t)=bsin(ωt+φ).(都是角速度)。之后q点相对于球心运动方程。需要球坐标转换,在球坐标中θ和φ是 沿x轴和z轴转动的,所以应该把y轴改成z轴。算出运动方程后再代入球心的运动方程中就出来了。
PS:把y轴改成z轴后图中符号都得改,我这里文字说不清楚,中心意思明白了吗

» 本帖已获得的红花(最新10朵)

当初以为先设置账号再进来设置汉语昵称呢,我叫烟雨罐头。
6楼2012-12-20 21:01:53
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zhengjx

金虫 (正式写手)

引用回帖:
5楼: Originally posted by q1635068839 at 2012-12-20 19:56:18
是不是圆柱体转速为n时,那个球体也会围着圆柱体滚动?还是顺着圆柱体转动但是一直在圆柱体上面。题意没太懂。

由于摩擦的作用,球体会顺着圆柱体转动但是一直在圆柱体上面。

圆柱体不运动时,球体也会沿球心轴线做纵向往复运动,运动轨迹为x(t)=asin(ωt),并绕该轴线做扭转运动,运动轨迹为θ(t)=bsin(ωt+φ),同时球体沿y轴做平移匀速运动,速度为vf。

谢谢!
科研仅是生活的一小部分
7楼2012-12-21 08:36:09
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zhengjx

金虫 (正式写手)

送鲜花一朵
引用回帖:
6楼: Originally posted by q1635068839 at 2012-12-20 21:01:53
我想应该先算出球心的运动方程。由于球形不参与转动或是扭动,只考虑移动。为方便,先以初始时球心为坐标原点(若以所求点为原点有点繁琐,你可以坐标平移一下)显然x0(t)=asin(ωt).。。y0=vf*t…z0=0。
之后看球 ...

意思明白了!
专家!高手!
能用word把求解过程和求解结果都发给我吗?截图即可!
非常感谢!
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8楼2012-12-21 08:44:24
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zhengjx

金虫 (正式写手)

引用回帖:
6楼: Originally posted by q1635068839 at 2012-12-20 21:01:53
我想应该先算出球心的运动方程。由于球形不参与转动或是扭动,只考虑移动。为方便,先以初始时球心为坐标原点(若以所求点为原点有点繁琐,你可以坐标平移一下)显然x0(t)=asin(ωt).。。y0=vf*t…z0=0。
之后看球 ...

关于沿y转动转速θy(t)=2nD*3.14/d没有理解,为何不是θy(t)=n*D/d呢?两者接触点的线速度应该是一样大的。
球坐标转换也不会!后面的最终求解也求不出来了
科研仅是生活的一小部分
9楼2012-12-21 08:55:18
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q1635068839

银虫 (正式写手)

引用回帖:
9楼: Originally posted by zhengjx at 2012-12-21 08:55:18
关于沿y转动转速θy(t)=2nD*3.14/d没有理解,为何不是θy(t)=n*D/d呢?两者接触点的线速度应该是一样大的。
球坐标转换也不会!后面的最终求解也求不出来了...

我以为n的单位是多少转每秒,所以就乘以2*3.14换算成角速度,单位转换问题,无大碍。
另外,当球体上下震动时,是否考虑球体上升时和圆柱脱离接触导致球体惯性转动。要是考虑的话理论应该算不出来了
当初以为先设置账号再进来设置汉语昵称呢,我叫烟雨罐头。
10楼2012-12-21 14:39:40
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