的UG方程曲线及详细表达式.pdf
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1、第 1 页 共 49 页在 UG 中利用【规律曲线】|【根据方程】绘制各种方程曲线:1、极坐标(或柱坐标r, ,z)与直角坐标系 (x,y,z)的转换关系:x=r*cos( );y=r*sin();z=z 2、球坐标系 (r, , )与直角坐标系 (x,y,z)的转换关系:x=rsincos ;y=rsinsin ;z=rcos 在 UG 表达式中输入的theta= ;phi= ;r=rho 【注:所有 UG 表达式中,必须先在名称栏输入t,公式栏输入0,类型为恒定的,即无单位。 t 是 UG 自带的系统变量,其取值为01之间的连续数】1.直线直线的数学方程为y-y0=tan()*(x-x0)
2、 ,若直线经过点( 10,20) ,倾角 为 30,长度L 为 40,即 UG 表达式为:theta=30 L=40 xt=10+L*cos(theta)*t yt=20+L*sin(theta)*t zt=0 效果如图 1 图 1 图 2 2.圆和圆弧圆的数学方程为 (x-x0)2+(y-y0)2=r2 ,若圆心坐标为( 50,40) ,半径 r 为 30,即 UG表达式为:r=30 theta=t*360 xt=50+r*cos(theta) yt=40+r*sin(theta) zt=0 效果如图 2 第 2 页 共 49 页3.椭圆和椭圆弧椭圆的数学方程为 (x-x0)2/a2+(y-
3、y0)2/b2=1 ,若椭圆中心坐标为( 50,40) ,长半轴a 为 30(在 X 轴上) ,短半轴 b 为 20,即 UG 表达式为:a=30 b=20 theta=t*360 xt=50+a*cos(theta) yt=40+b*sin(theta) zt=0 效果如图 3 图 3 图 4 4.双曲线双曲线的数学方程为x2/a2-y2/b2=1, 若中心坐标为(0,0) , 实长半轴 a 为 4 (在 x 轴上) ,虚半轴 b 为 3,y 的取值范围为 -5+5 内的一段,即 UG 表达式为:a=4 b=3 yt=10*t-5 xt=a/b*sqrt(b2+yt2) 或 xt=-a/b*
4、sqrt(b2+yt2) zt=0 做出一半后进行镜像复制,效果如图4 5.抛物线抛物线 I 的数学方程为 y2=2px,若抛物线的顶点为( 30,20)焦点到准线的距离p=8,y 的取值范围为 -25+25,即 UG 表达式为:p=8 yt=50*t-25+20 xt=(yt-20)2/(2*p)+30 zt=0 效果如图 5-1 抛物线 II 数学参数方程: x=2pt2,y=2pt(其中 t 为参数)。 UG 表达式为:p=8 第 3 页 共 49 页tt=t*4-2 xt=2*p*tt2 yt=2*p*tt zt=0 效果如图 5-2 图 5-1 图 5-2 6.正弦曲线若正弦曲线一个
5、周期X 方向长度为 50,振幅为 10,即 UG 表达式为:theta=t*360 xt=50*t yt=10*sin(theta) zt=0 效果如图 6 7.余弦曲线若余弦曲线一个周期X 方向长度为 50,振幅为 10,即 UG 表达式为:theta=t*360 xt=50*t yt=10*cos(theta) zt=0 效果如图 7 第 4 页 共 49 页图 6 图 7 8.圆柱螺旋线若圆柱螺旋线半径r 为 20,螺距 p 为 10,圈数 n 为 5,即 UG 表达式为:r=20 p=10 n=5 theta=t*360 xt=r*cos(theta*n) yt=r*sin(theta
6、*n) zt=p*n*t 或 zt=cos(theta*n)+p*n*t 效果如图 8 图 8 图 9 9.碟形弹簧若碟形弹簧半径 r 为 20,螺距 p 为 10,圈数 n 为 5,即 UG 表达式为:r=20 p=10 n=5 theta=t*360 xt=r*cos(theta*n) yt=r*sin(theta*n) 第 5 页 共 49 页zt=cos(theta*n2)+p*n*t 或 zt=cos(theta*n2.4)+p*n*t 效果如图 9 10.圆锥螺旋线和圆台螺旋线若圆锥螺旋线底圆半径r 为 20,螺距 p 为 5,圈数 n 为 10,即 UG 表达式为:r=20*(1
7、-t) ,若圆台上端半径为5,则 r=20*(1-t*0.75) p=5 n=10 theta=t*360 xt=r*cos(theta*n) yt=r*sin(theta*n) zt=p*n*t 效果如图 10-1、10-2 图 10-1 图 10-2 11.三尖瓣线三尖瓣线数学方程: x=r(2cos +cos2 );y=r(2sin -sin2 )若将 2 变为 n 即扩展为 n+1尖瓣线。若 r=20,即 UG 表达式为:r=20 n=2 theta=t*360 xt=r*(n*cos(theta)+cos(n*theta) yt=r*(n*sin(theta)-sin(n*theta
8、) zt=0 效果如图 11 第 6 页 共 49 页图 11 图 12 12.星形线【四尖瓣线】星形线的数学方程: x=r*cos3 ; y=r*sin3 。 【由 n+1 尖瓣线通式:x=r(n*cos +cos(n* );y=r(n*sin -sin(n* )当 n=3 时的情况。三角函数公式:sin3 3sin 4sin3 ;cos3 4cos3 3cos 】若 r=20,即 UG 表达式为:r=20 theta=t*360 xt=r*(cos(theta)3 yt=r*(sin(theta)3 zt=0 效果如图 12 13.渐开线渐开线的数学方程: x=r(cos + *sin )
9、;y=r(sin - *cos )。假设渐开线的基圆半径r 为10,展开角度 为 360*2,即 UG 表达式为:r=10 theta=360*2*t s=r*rad(theta)=r*(2*pi()/360)*theta=2*pi()*r*t*2 xt=r*cos(theta)+s*sin(theta) yt=r*sin(theta)-s*cos(theta) zt=0 效果如图 13 第 7 页 共 49 页图 13 图 14 14.阿基米德螺线 (等径螺线 ) 阿基米德螺线 (等径螺线 )数学方程: r=a* (极坐标),假设 a=10, =360*2,即 UG表达式为:a=10 the
10、ta=t*360*2 r=a*theta xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 14 15.对数螺线 (等角螺线 ) 对数螺线 (等角螺线 )数学方程: r=aem 。对数螺线的定义和性质:运动方向始终与极径保持定角的动点轨迹称为对数螺线。假设a=0.005,即 UG 表达式为:a=0.005 theta=t*360*2 r=exp(a*theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 15 16.双曲螺线数学方程: r=a/ 。若 a=10,即 UG 表达式为:a=100 theta=t*360*2
11、+1 r=a/theta xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 第 8 页 共 49 页效果如图 16 图 15 图 16 17.连锁螺线数学方程: r2=a2/ 。若 a=10,即 UG 表达式为:a=10 theta=t*360*2+1 r=a/sqrt(theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 17 图 17 图 18 18.心脏线(肾形线)心脏线数学方程: r=2a(1+cos );肾形线数学方程: r=a(1+2sin( /2)。若 a=10, =360,即 UG 表达式为:a=10 thet
12、a=360*t r=2*a*(1+cos(theta) 【或 r=a*(1+sin(theta)】第 9 页 共 49 页【或 r=a*(1+2*sin(theta/2)】xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 18 19.双弧外摆线双弧外摆线的数学方程: x=3b*cos +a*cos3 ,y=3b*sin +a*sin3 。即 UG 表达式为:a=10 b=10 theta=t*360 xt=3*b*cos(theta)+a*cos(3* theta) yt=3*b*sin(theta)+a*sin(3* theta) zt=0 效果如图 19
13、图 19 图 20 20.肾脏线数学方程: x=a(3cost-cos3t);y=a(3sint-sin3t) a=10 theta=360*t xt=a*(3*cos(theta)-cos(3*theta) yt=a*(3*sin(theta)-sin(3*theta) zt=0 效果如图 20 21.Talbot 曲线【?x=(a2+f2+sin2t)cost/a,y=(a2+f2sin2t-2f2)sint/b】Talbot曲线数学方程: x=(a2+f2sin2 )cos /a,y=(a2+f2sin2 -2f)sin /b。 若 a=1.1,b=0.666, =360,f=1,即 U
14、G 表达式为:theta=360*t a=1.1 b=0.666 c=sin(theta) 第 10 页 共 49 页f=1 xt=(a2+f2*c2)*cos(theta)/a yt=(a2-2*f+f2*c2)*sin(theta)/b zt=0 效果如图 21 图 21 图 22 22.四叶线四叶线数学方程: r=a*cos2 ,若 a=10, =360,即 UG 表达式为:a=10 theta=t*360 r=a*cos(2*theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 22 23.三叶线三叶线数学方程: r=a*cos3 =a*co
15、s*(4sin2 -1),若 a=10, =180,即 UG 表达式为:a=10 theta=t*180 r=a*cos(3*theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 23 第 11 页 共 49 页图 23 图 24 24.双叶线双叶线数学方程: r=4a*cos *sin2 ,若 a=10, =89.999,即 UG 表达式为:a=10 theta=t*89.999 r=4*a*cos(theta)*sin(2*theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 绘制一半后利用 y 轴镜像,效果如图
16、24 25.Rhodonea 曲线Rhodonea曲线数学方程: r=a*sin(k ),若 UG 表达式为:theta=t*360*3 xt=(10-6)*cos(theta)+10*cos(10/6-1)*theta) yt=(10-6)*sin(theta)-6*sin(10/6-1)*theta) zt=0 则效果如图 25-1 若 UG 表达式为:theta=t*360*5 xt=4*cos(theta)+10*cos(0.8*theta) yt=4*sin(theta)-10*sin(0.8*theta) zt=0 则效果如图 25-2第 12 页 共 49 页图 25-1 图 2
17、5-2 26.外摆线外摆线数学方程: x=(a+b)cos -rcos(a+b)/b);y=(a+b)sin -rsin(a+b)/b)【其中 a、b、r 分别是基圆、滚圆、摆点半径, 为公转角】。UG 表达式为:theta=360*t*10 a=5 b=8 r=8 xt=(a+b)*cos(theta)-r*cos(a/b+1)*theta) yt=(a+b)*sin(theta)-r*sin(a/b+1)*theta) zt=0 效果如图 26 图 26 图 27 27.内摆线内摆线数学方程: x=(a-b)cos +rcos(b-a)/b );y=(a-b)sin +rsin(b-a)/
18、b ) 【其中 a、b、r 分别是基圆、滚圆、摆点半径, 为公转角】。UG 表达式为:theta=360*t*10 a=5 b=8 r=10 第 13 页 共 49 页xt=(a-b)*cos(theta)+r*cos(1-a/b)*theta) yt=(a-b)*sin(theta)+r*sin(1-a/b)*theta) zt=0 效果如图 27 28.长短幅圆内旋轮线UG 表达式为:a=5 b=7 c=2.2 theta=360*t*10 xt=(a-b)*cos(theta)+c*cos(a/b-1)*theta) yt=(a-b)*sin(theta)-c*sin(a/b-1)*th
19、eta) zt=0 效果如图 28 图 28 图 29 29.长短幅圆外旋轮线UG 表达式为:theta=360*t*10 a=5 b=3 c=5 xt=(a+b)*cos(theta)-c*cos(a/b+1)*theta) yt=(a+b)*sin(theta)-c*sin(a/b+1)*theta) zt=0 效果如图 29 30.封闭球形环绕曲线r=10 theta=360*t phi=360*t*10 xt=r*sin(theta)*cos(phi) 第 14 页 共 49 页yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt=r*cos(theta) 效果如图 30 图 30
20、图 31 31.费马线(有点像螺纹线)费马线数学方程: r2=a2 (需分两段做 )。UG 表达式为:a=4 theta=t*360*5 r=a*sqrt(rad(theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 绘制一半后,绕原点旋转180复制,效果如图 31 32.球面螺旋线球面螺旋线采用球坐标系的方程:rho=10,theta=t*180 ,phi=t*360*20 。若 UG 表达式为:r=10 theta=t*180 phi=t*360*20 xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt
21、=r*cos(theta) 则效果如图 32-1 球面螺旋线 (罩形) UG 表达式为:r=10 theta=t*120 phi=t*360*20 xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) 第 15 页 共 49 页zt=r*cos(theta) 则效果如图 32-2 图 32-1 图 32-2 33.圆内螺旋线圆内螺旋线的 UG 表达式为:theta=t*360 r=10+10*sin(6*theta) xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=2*sin(6*theta) 效果如图 33-1、33-2 图
22、 33-1 图 33-2(俯视图)34.蝴蝶曲线蝴蝶曲线球坐标方程: rho=8*t,theta=360*t*4,phi=-360*t*8 。UG 表达式为:theta=t*360*4 r=8*t phi=-360*t*8 xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt=r*cos(theta) 第 16 页 共 49 页效果如图 34-1、34-2 图 34-1 图 34-2 35.太阳线太阳线柱坐标方程: r=1.5*cos(50*theta)+1,theta=t*360,z=0。即 UG 表达式为:theta=t*360 r=1.
23、5*cos(50*theta)+1 xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=0 效果如图 35 图 35 图 36 36.九瓣花九瓣花的 UG 表达式为:r=20*t theta=t*360*90 phi=t*360*10 xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt=r*cos(theta) 第 17 页 共 49 页俯视图效果如图 36 37.蝶线蝶线球坐标方程: rho=4*sin(t*360)+6*cos(t*3602) ,theta=t*360,phi=log(1+t*360)*t*360 。即
24、 UG 表达式为:theta=t*360 phi=log(1+t*360)*t*360 r=4*sin(t*360)+6*cos(t*3602) xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt=r*cos(theta) 效果如图 37 38.无底篮子曲线无底篮子曲线方程: r=5+0.3*sin(t*180)+t ,theta=t*360*30,z=t*5。即 UG 表达式为:theta=360*t*30 r=5+0.3*sin(t*180)+t xt=r*cos(theta) yt=r*sin(theta) zt=t*5 效果如图 3
25、8 图 37 图 38 39.飞蝶曲线 UFO(漩涡线)漩涡线的 UG 表达式为 :r=202*t theta=30*log(30)*t phi=360*t*20 xt=r*sin(theta)*cos(phi) yt=r*sin(theta)*sin(phi) zt=r*cos(theta) 则效果如图 39-1 第 18 页 共 49 页图 39-1 图 39-2 UFO 的球坐标方程: rho=t*202,theta=t*log(30)*60,phi=t*7200。即 UG 表达式为:r=202*t theta=60*log(30)*t phi=360*t*20 xt=r*sin(the
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