鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)

鲁洛克斯三角形(Reuleaux triangle)又称“勒洛三角形”、“莱洛三角形”、“圆弧三角形”,是一种特殊三角形,指分别以正三角形的顶点为圆心,以其边长为半径作圆弧,由这三段圆弧组成的曲边三角形称为鲁洛克斯三角形。

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(1)

  • 鲁洛克斯三角形的特点是:

在任何方向上都有相同的宽度,即能在距离等于其圆弧半径a(等于正三角形的边长)的两条平行线间自由转动,并且始终保持与两直线都接触。这一性质是鲁洛克斯(F.Reuleaux)在研究机械分类时发现的。

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(2)

  • “鲁洛克斯三角形”是如何得到的呢?

先画正三角ABC,然后以正三角形ABC的三个顶点为圆心,边长长为半径画弧得到的图形,如下图

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(3)

  • Reuleaux三角形的性质

边长为a的鲁洛克斯三角形的宽度为a,直径为a的圆的宽度也为a,同宽度的鲁洛克斯三角形与圆具有一些相同的性质:

(1)显然,作为宽度为a的等宽曲线,鲁洛克斯三角形或圆上任意两点间的距离不会超过a。

(2)将它们放在一个边长为a的正方形内旋转时,都能够始终保持与正方形的每一边都有且只有一个公共点,且两对边的公共点的连线互相垂直。

(3)它们有相同的周长。

边长为a的鲁洛克斯三角形的周长为:

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(4)

直径为a的圆的周长为:

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(5)

  • Reuleaux三角形的应用

常见的钻头钻出的孔都是圆形的,那有没有可能钻出的方形的孔呢?答案是有的!

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(6)

由于鲁洛克斯三角形在一个边长为其宽度的正方形内转动时,任何时候都有四个点与正方形的四条边接触(不一定相切)且接触点的位置是不断改变的,因而成了机,械学家莱洛设计方孔钻头灵感的来源,而促使他发现了圆弧三角形和造出了方孔钻头。

鲁洛克斯三角形这一特性,也被用于汪克尔(Wankd)发动机,在这种发动机中,鲁洛克斯三角形的活塞就在正方形封闭体内旋转。马自达(Mazda)汽车发动机就是这样,当莱洛三角形转子转动的时候,转子边缘与转子壳体内壁之间会形成容积呈周期性平滑变化的3个工作室。

鲁洛克斯三角形(鲁洛克斯三角形)(7)


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