外旋轮线

滚动曲线(旋轮线族)

小圆外滚的旋轮线家族,其双瓣成员正是转子发动机缸体的轮廓。

调节参数

方程

x=(R+r)costdcos ⁣(R+rrt)x = (R+r)\cos t - d\cos\!\big(\tfrac{R+r}{r}t\big)
y=(R+r)sintdsin ⁣(R+rrt)y = (R+r)\sin t - d\sin\!\big(\tfrac{R+r}{r}t\big)

打开创作工作台,自动填入这条曲线的动画需求——渲染前可检查场景方案和 Manim 代码。

生成这条曲线的动画

什么是外旋轮线?

外旋轮线是内旋轮线的外滚版本:半径 r 的小圆绕半径 R 的定圆外侧滚动,固定在距小圆圆心 d 处的一点画出曲线。d = r 时退回外摆线;偏离圆周则出现波浪或小环。

它最著名的成员取 R = 2r 与合适的 d:一条光滑的双瓣"花生"轮廓。让类勒洛三角形转子在其中旋转,三个角尖能始终贴住内壁——这正是马自达 RX 系列转子发动机(汪克尔发动机)的工作原理。

关键性质

  • d = r 时退回外摆线;d = 0 时是半径 R + r 的圆。
  • 绕定圆 r/gcd(R, r) 圈后闭合。
  • R = 2r 配合适当的 d,给出汪克尔发动机缸体的双瓣轮廓。
  • 托勒密"均轮 + 本轮"的行星模型画出的正是外旋轮线。
  • 曲线位于距中心 R + r + d 的半径范围内。

它出现在哪里

转子发动机缸体、托勒密行星轨迹、万花尺外环图案,以及扭索纹装饰。