<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Transport engineering</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Transport engineering</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Транспортное машиностроение</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2782-5957</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">48987</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.30987/2782-5957-2022-01-02-53-59</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Машиностроение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Mechanical engineering</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Машиностроение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">MOVEMENT OF OPERATING MEMBERS OF MECHANISMS ALONG ELLIPTIC AND CIRCULAR TRAJECTORIES</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ДВИЖЕНИЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ МЕХАНИЗМОВ  ПО ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ И КРУГОВЫМ ТРАЕКТОРИЯМ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-8683-0387</contrib-id>
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Попов</surname>
       <given-names>Игорь Павлович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Popov</surname>
       <given-names>Igor' Pavlovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>ip.popow@yandex.ru</email>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Курганский государственный университет</institution>
     <city>Курган</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Kurgan State University</institution>
     <city>Kurgan</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2022-02-28T00:00:00+03:00">
    <day>28</day>
    <month>02</month>
    <year>2022</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2022-02-28T00:00:00+03:00">
    <day>28</day>
    <month>02</month>
    <year>2022</year>
   </pub-date>
   <volume>2022</volume>
   <fpage>53</fpage>
   <lpage>59</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2022-02-21T00:00:00+03:00">
     <day>21</day>
     <month>02</month>
     <year>2022</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/48987/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/48987/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Цель исследования состоит в обобщении принципа комбинации движений на круговые движения.&#13;
Задача, решению которой посвящена статья, состоит в аналитическом описании траекторий комбинированных движений. &#13;
Методы исследования. Используются методы аналитической геометрии. Рассматривается координатная система x'0'y', которая вращается в координатной системе x0y без углового ускорения со скоростью ω. Радиус вращения равен ρ1. При этом 0x || 0'x', 0y || 0'y'. Объект a вращается в координатной системе x'0'y' без углового ускорения со скоростью ±ω. Радиус вращения равен ρ2.&#13;
Новизна работы состоит в формулах эллипса, выраженных через радиусы противоположных вращений.&#13;
Результаты исследования: установлено, что при вращениях в противоположные стороны, траектория суммарного движения представляет собой эллипс; определены все стандартные характеристики эллипса применительно к рассматриваемому случаю; установлен наклон эллиптической траектории; показано, что если траектория суммарного движения является эллиптической и полуоси равны (ρ1 + ρ2) и |ρ1 – ρ2|, то объект a совершает круговое движение в координатной системе x'0'y' без углового ускорения со скоростью –ω; подобно тому, как результатом суперпозиции двух неускоренных движений является также неускоренное, т.е. равномерное и прямолинейное движение, при вращениях в одну сторону траектория суммарного движения представляет собой окружность; при круговых движениях с кратными скоростями траектории суммарного движения представляет собой улитки.&#13;
Выводы: практический аспект исследования определяется тем, что полученные формулы могут непосредственно использоваться в САПР при выполнении конструкторских работ.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The work objective is to generalize the principle of combining movements into circular movements.&#13;
The problem to which the article is devoted is the analytical description of the trajectories of combined movements.&#13;
Research methods. Analytical geometry methods are used. The coordinate system x'0'y' is considered, which rotates in the coordinate system x0y without angular acceleration with ω velocity. The rotation radius is equal to ρ1. At the same time 0x || 0'x', 0y || 0'y'. Object a rotates in the coordinate system x'0'y' without angular acceleration at the velocity ± ω. The rotation radius is equal to ρ2.&#13;
The novelty of the work realises in ellipse formulas expressed in terms of radii of opposite directions.&#13;
The results of the study: it is established that during rotations in opposite directions, the trajectory of the total motion is an ellipse; all the standard characteristics of the ellipse are determined in relation to the case under consideration; the inclination of the elliptical trajectory is established; it is shown that if the trajectory of the total motion is elliptical and the semi-axes are equal to (ρ1 + ρ2) and |ρ1 – ρ2|, then object a moves along a circular in the coordinate system x'0'y' without angular acceleration with velocity - ω; just as the result of the superposition of two non-accelerated movements is also non-accelerated, i.e. uniform and rectilinear motion, with rotations in one direction, the trajectory of the total motion is a circle; with circular movements with multiple velocities, the trajectory of the total motion is snail. &#13;
Conclusions: the practical aspect of the study is determined by the fact that the formulas obtained can be directly used in CAD when performing design work.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>комбинация движений</kwd>
    <kwd>круговые движения</kwd>
    <kwd>эллиптическая траектория</kwd>
    <kwd>круговая траектория</kwd>
    <kwd>кратные скорости</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>combination of movements</kwd>
    <kwd>circular movements</kwd>
    <kwd>elliptical trajectory</kwd>
    <kwd>circular trajectory</kwd>
    <kwd>multiple velocities</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение Результатом суперпозиции двух неускоренных движений является также неускоренное, т.е. равномерное и прямолинейное движение (рис. 1).   Рис. 1. Сложение неускоренных движенийFig. 1. Addition of non-accelerated movements  Здесь   – скорость координатной системы   в координатной системе  ,   – скорость объекта   в в координатной системе  ,   – скорость объекта   в в координатной системе  . Очевидно, что конец вектора   описывает отрезок прямой линии. Цель исследования состоит в обобщении принципа комбинации движений на круговые движения.Задача, решению которой посвящена статья, состоит в аналитическом описании траекторий комбинированных движений.Актуальность работы обусловлена тем, что в механических системах широко распространены комбинированные вращательные движения, и при конструировании важно представлять характер суммарного движения [1–10].  Материалы, модели, эксперименты и методы Используются методы аналитической геометрии. Рассматривается координатная система x&amp;#39;0&amp;#39;y&amp;#39;, которая вращается в координатной системе x0y без углового ускорения со скоростью ω. Радиус вращения равен ρ1. При этом 0x || 0&amp;#39;x&amp;#39;, 0y || 0&amp;#39;y&amp;#39;. Объект a вращается в координатной системе x&amp;#39;0&amp;#39;y&amp;#39; без углового ускорения со скоростью ±ω. Радиус вращения равен ρ2.  Результаты Вращения в противоположные стороны. Теорема 1. При вращениях в противоположные стороны траектория суммарного движения представляет собой эллипс. Доказательство. В координатной системе   начало   координатной системы   определяется следующим образом.                                         ,  .                                            (1)В координатной системе   объект   определяется, соответственно, ,  ,где  ,   – начальные фазы.В координатной системе   объект   определяется следующим образом. , . , .Из этих выражений определяются , . ,  ,          .             (2) Последнее выражение представляет собой формулу эллипса.Теорема доказана.Теорема 2. Полуоси фигуры (2) определяются как   и  .Доказательство. При условии   выражение (2) приводится к канонической форме   ,                                                     .                                                     (3) Теорема доказана.Следствие 2-1. Если  , то траектория суммарного движения является прямолинейной. Ее длина равна  .Далее в следствиях 2-2 – 2-4 представлены стандартные характеристики эллипса применительно к рассматриваемому случаю.Следствие 2-2.  .Следствие 2-3. Для формы (3) справедливо .Следствие 2-4.  ,  .Теорема 3. В координатной системе   эллиптическая траектория имеет наклон  .Доказательство. Если форму (3) повернуть на  , она преобразуется следующим образом.   , . Это выражение идентично формуле  .Теорема доказана.Пример. Если  ,  , то эллиптическая траектория имеет наклон   (рис. 2).     Рис. 2. Эллиптическая траекторияFig. 2. Elliptical trajectory Нетрудно доказать теорему, обратную первой.Теорема 4. Если траектория суммарного движения является эллиптической и полуоси равны   и  , то объект   совершает круговое движение в координатной системе   без углового ускорения со скоростью  .Вращения в одну сторону. Теорема 5. При вращениях в одну сторону траектория суммарного движения представляет собой окружность. Доказательство. В координатной системе   начало   координатной системы   описывается формулой (1). В координатной системе   объект   определяется следующим образом.   ,  .В координатной системе   объект   определяется, соответственно,. , .Для радиус-вектора   справедливо преобразование  ... . Величина радиус-вектора   не меняется. Это возможно лишь в том случае, если траектория суммарного движения является круговой.Теорема доказана.Следствие 5-1. Объект   вращается в координатной системе   без углового ускорения со скоростью  . Следствие 5-2. Радиус вращения равен  .Нетрудно доказать теорему, обратную пятой.Теорема 6. Если траектория суммарного движения является круговой, то объект   совершает круговое движение в координатной системе   без углового ускорения со скоростью  .Теорема 7. Если скорость вращения объекта   в координатной системе   равна нулю, то траектория суммарного движения является круговой с центром в точке с координатами  ,   и с радиусом  .Доказательство. В координатной системе   начало   координатной системы   описывается формулой (1). В координатной системе   объект   определяется следующим образом. ,  .В координатной системе   объект   определяется, соответственно,. , , , , .Теорема доказана.Круговые движения с кратными скоростями. Объект   вращается в координатной системе   без углового ускорения со скоростью  ,  .В координатной системе   начало   координатной системы   определяется следующим образом.  ,  .В координатной системе   объект   определяется, соответственно, ,  .В координатной системе   объект   определяется следующим образом. , .На рис. 3 показана траектория объекта   ( ).  Рис. 3. Траектория типа улиткиFig. 3. Snail type trajectory В полярных координатах эта траектория представима в виде .Петля в траектории появляется при выполнении соотношений , , .Если   петля не образуется. Такая траектория показана на рис. 4.   Рис. 4. Улитка без петлиFig. 4. Snail without a loop   Обсуждение/Заключение  Установлено, что при вращениях в противоположные стороны траектория суммарного движения представляет собой эллипс.При вращениях в одну сторону траектория суммарного движения представляет собой окружность.При круговых движениях с кратными скоростями траектории суммарного движения представляет собой улитки.Практический аспект исследования определяется тем, что полученные формулы могут непосредственно использоваться в САПР при выполнении конструкторских работ. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Aliste-Prieto J., Rand B., Sadun L. Rotation numbers and rotation classes on one-dimensional tiling spaces // Annales Henri Poincare. 2021. doi: 10.1007/s00023-021-01019-2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Aliste-Prieto J., Rand B., Sadun L. Rotation numbers and rotation classes on one-dimensional tiling spaces // Annales Henri Poincare. 2021. doi: 10.1007/s00023-021-01019-2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zhang Z., Cen L., Zhang J., Hu J., Zhao Y., Wang F. Rotation velocity detection with orbital angular momentum light spot completely deviated out of the rotation center // Optics Express. 2020. V. 28. No. 5. P. 6859-6867. doi: 10.1364/OE.380324.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhang Z., Cen L., Zhang J., Hu J., Zhao Y., Wang F. Rotation velocity detection with orbital angular momentum light spot completely deviated out of the rotation center // Optics Express. 2020. V. 28. No. 5. P. 6859-6867. doi: 10.1364/OE.380324.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kholmetskii A., Missevitch O., Yarman T., Arik M. Thomas precession and Thomas-wigner rotation: correct solutions and their implications // EPL. 2020. V. 129. No. 3. P. 30006. DOI: 10.1209/0295-5075/129/30006.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kholmetskii A., Missevitch O., Yarman T., Arik M. Thomas precession and Thomas-wigner rotation: correct solutions and their implications // EPL. 2020. V. 129. No. 3. P. 30006. DOI: 10.1209/0295-5075/129/30006.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Avanzini G., Berardo L., Giulietti F., Minisci E.A. Optimal rotation sequences in presence of constraints on admissible rotation axes // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2011. V. 34. No. 2. P. 554-563. doi: 10.2514/1.49805.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Avanzini G., Berardo L., Giulietti F., Minisci E.A. Optimal rotation sequences in presence of constraints on admissible rotation axes // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2011. V. 34. No. 2. P. 554-563. doi: 10.2514/1.49805.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Dong L., Rinoshika A. Comparison between rotation swirler and non-rotation swirler in a horizontal swirling flow pneumatic conveying // Powder Technology. 2019. V. 346. P. 396-402. doi: 10.1016/j.powtec.2019.02.017.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dong L., Rinoshika A. Comparison between rotation swirler and non-rotation swirler in a horizontal swirling flow pneumatic conveying // Powder Technology. 2019. V. 346. P. 396-402. doi: 10.1016/j.powtec.2019.02.017.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Chen X., Hu Q., Xu Z., Zhu C. Numerical modeling and dynamic characteristics study of coupling vibration of multistage face gearsplanetary transmission // Mechanical Sciences. 2019. No. 10. P. 475-495.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chen X., Hu Q., Xu Z., Zhu C. Numerical modeling and dynamic characteristics study of coupling vibration of multistage face gearsplanetary transmission // Mechanical Sciences. 2019. No. 10. P. 475-495.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Малинкович М.Д. Синтез некоторых передаточных механизмов // Вестник Брянского государственного технического университета. 2005. № 2 (6). С. 69-73.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Malinkovich M.D. Sintez nekotoryh peredatochnyh mehanizmov // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2005. № 2 (6). S. 69-73.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Popov I.P. Theory of a Multi-Inert Oscillator // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2020. Vol. 49, No. 8, P. 667-671. DOI: 10.3103/S1052618820080105.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Popov I.P. Theory of a Multi-Inert Oscillator // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2020. Vol. 49, No. 8, P. 667-671. DOI: 10.3103/S1052618820080105.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Попов И.П. Колебательные системы, состоящие только из инертных или только упругих элементов, и возникновение в них свободных гармонических колебаний // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2013. № 1(21). С. 95-103.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Popov I.P. Kolebatel'nye sistemy, sostoyaschie tol'ko iz inertnyh ili tol'ko uprugih elementov, i vozniknovenie v nih svobodnyh garmonicheskih kolebaniy // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mehanika. 2013. № 1(21). S. 95-103.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Popov I.P. Free harmonic oscillations in systems with homogeneous elements // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2012. Vol. 76. Iss. 4. P. 393-395. doi: 10.1016/j.jappmathmech.2012.09.005.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Popov I.P. Free harmonic oscillations in systems with homogeneous elements // Journal of Applied Mathematics and Mechanics. 2012. Vol. 76. Iss. 4. P. 393-395. doi: 10.1016/j.jappmathmech.2012.09.005.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
