Superposition of rotations in mechanisms

Authors

  • Igor’ P. Popov Kurgan State University

Keywords:

coordinates, rotational motions, vector, hodograph, ellipse, Pascal’s snail

Abstract

The prerequisite for consideration of the superposition of rotations in mechanisms is the principle of summation of rectilinear uniform movements. The purpose of the work is to establish how things are in a similar situation when adding rotational synchronous or multiple motions. The objectives of the research are the analytical description and construction of hodographs of combined rotational mechanical motions. The practical aspect of the topic is determined by the fact that in many mechanisms, such as a multi-inert oscillator, planetary gears, cutter drives in machines for cleaning pipes of large diameters, etc. summation of rotational motions is realized, and the shape of the hodograph is useful information in the design of such devices. It was found that, just as the result of the addition of two uniform rectilinear motions is also a uniform rectilinear motion, the result of the addition of two uniform unidirectional circular motions is also a uniform circular motion. When two uniform oppositely directed circular motions are added, the hodograph is an ellipse. In a particular case the ellipse can degenerate into a straight line segment. The characteristics of the elliptical hodograph are determined, including major and minor semiaxes, roots of the characteristic equation, eccentricity, foci, angle of inclination of the axes. The inverse problem – determination of the rotation speeds by the type of the hodograph – is solved. When two asynchronous rotations are added, the occurrence of hodographs in the form of a snail is possible, which is similar to Pascal's snail. The results obtained can be used in the design of mechanisms that implement complex rotational motions.

References

Дубровин А.С., Хабибулина С.Ю. Принцип иерархичности в информатике и принципы физической относитель-ности Галилея, Пуанкаре, Логунова // Междунар. журн. экспериментал. образования. 2014. № 5-2. С. 137–139.

Чилин В.И., Муминов К.К. Классификация путей в геометрии Галилея // Тавр. вестн. информатики и математики. 2017. № 1 (34). С. 95–111.

Бранец В.Н. Об изоморфизме математических описаний операции вращения // Изв. РАН. МТТ. 2018. № 2. С. 136–143.

Бычков Ю.П. О катании тела с ротором по подвижной опорной сфере // Прикладная математика и механика. 2015. Т. 79. Вып. 1. С. 99–111.

Сеницкий Ю.Э., Сеницкий А.Ю. К проблеме разложения по собственным вектор-функциям в нестационарных начально-краевых задачах динамики оболочек вращения // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер.: Физико-математические науки. 2004. № 30. С. 83–91.

Попов И.П. Теория мультиинертного осциллятора // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 1. С. 88–91.

Попов И.П. Моделирование триинертного осциллятора // Прикладная математика и вопросы управления. 2018. № 4. С. 73–79.

Приходько А.А., Смелягин А.И. Создание и исследование планетарных механизмов прерывистого движения с эллиптическими зубчатыми колесами // Вестн. Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2019. № 6 (129). С. 77–88.

Тимофеев Г.А., Самойлова М.В. Геометро-кинематическое исследование комбинированного планетарно-волнового механизма // Вестн. Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2012. № 1 (86). С. 70–80.

Борисенко Л.А., Калеев Д.Н. Типовой ряд планетарных механизмов на основе новой схемы двухступенчатого планетарного механизма // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. 2012. № 3 (36). С. 6–16.

Плеханов Ф.И., Молчанов С.М. Вопросы проектирования высоконагруженной планетарной передачи с роликовым механизмом снятия движения // Интеллектуальные системы в производстве. 2012. № 2 (20). C. 45–47.

Матасова Е.Ю., Виноградов Д.В. Корректировка подачи при фрезеровании криволинейных поверхностей // Изв. высш. учеб. заведений. Машиностроение. 2019. № 10 (715). С. 14–24.

Волошинов Д.В., Казначеева Е.С., Хайбрахманова Е.С. Преобразование инверсии в задачах проектирования по-верхностей // Прикладная математика и вопросы управления. 2017. № 1. С. 14–26.

Маркеев А.П. О динамике спутника, несущего подвижную относительно него точечную массу // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 6. С. 3–16.

Сумбатов А.С. О качении тяжелого диска по поверхности вращения отрицательной кривизны // Прикладная ма-тематика и механика. 2019. Т. 83. Вып. 2. С. 234–248.

Ван Л., Баранов А.А. Оптимальное удержание космического аппарата с двигателями малой тяги на солнечно-синхронной орбите // Вестн. Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2015. № 2 (101). C. 68–83.

Яшкин С.Н. К вопросу классификации вращений и связи мгновенных поворотов и непрерывных вращений // Изв. высш. учеб. заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2003. № 4. С. 3–15.

Усатая Т.В., Усатый Д.Ю., Свистунова Е.А. Трехмерное компьютерное моделирование в проектно-технологической деятельности // Автоматизированные технологии и производства. 2015. № 4 (10). С. 28–31.

Published

2021-07-25

How to Cite

Попов, И. П. (2021). Superposition of rotations in mechanisms. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (2(70), 24-30. Retrieved from http://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/154

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering