すいません、自己解決
ax += r*cos(a)*Math.sin(b);
で重力ベクトルを足し合わせたら思ったような軌道を描くようになりました。
http://i.imgur.com/3sxYWRu.png

三角関数が出てこなかったからおかしいとは思ってたんですが、使い所はここだったようです。