Обобщены результаты научных и практических исследований, выполненных автором в 1990–2026 годах, в области динамики механических систем с учетом относительных сил инерции в диссипативной среде и вакууме. Первая часть исследований посвящена динамическому анализу двух- и трехмассовых механических систем с числом свободы не больше четырех с учетом относительных сил инерции в диссипативной среде и вакууме. Эта часть исследований базируется на принципе Д’Аламбера и аксиоме связей для относительных сил инерции. На их основе получено уравнение движения каждого из взаимодействующих тел механической системы в отдельности с учетом относительных сил инерции в диссипативной среде и вакууме. На основе полученных уравнений проведен динамический анализ трехмассового кривошипно-ползунного механизма типа «инерциоид Толчина». Показано, что механизм можно свести к двухмассовой, а затем к одномассовой системе. Особое внимание уделено амплитудному и фазовому анализу движения тел и центра масс механизма в активной и пассивной фазах его движения. Вторая часть исследований распространяет полученные результаты на случай замкнутой двухмассовой механической системы с числом степеней свободы, равным пяти. Показано, что относительные силы инерции ее взаимодействующих тел формируют в пространстве инерционный домен в виде центрального динамического силового поля притяжения, в котором движение этих тел является геодезическим. Для специалистов в области прикладной механики и машиностроения.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ИЗДАНИЮ 5
1. МЕТОДЫ ДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 8
1.1. Методы классической механики 8
1.2. Уравнение динамики двухмассовой механической системы с диаметральным распределением ее масс в поле инерционного домена 15
1.3. Уравнение динамики двухмассовой механической системы с радиальным распределением ее масс в поле инерционного домена 22
2. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВУХМАССОВОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В ДИССИПАТИВНОЙ СРЕДЕ С УЧЕТОМ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ СИЛ ИНЕРЦИИ 29
2.1. Введение в главу 29
2.2. Принцип Д’Аламбера и аксиома связи для относительных сил инерции 30
2.3. Методика определения диссипативного угла и координат центра инерционного домена 39
2.4. Полная система уравнений 44
2.5. Выводы 47
3. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТРЕХМАССОВОГО КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННОГО МЕХАНИЗМА НА БАЗЕ ЕГО ДВУХМАССОВОГО АНАЛОГА 48
3.1. Введение в главу 48
3.2. Динамический анализ 48
3.3. Математическая модель 51
3.4. Активная фаза движения 53
3.5. Пассивная фаза движения 54
3.6. Эффект смещения центра масс 57
3.7. Выводы 61
4. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВУХМАССОВОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПЯТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
И ДИАМЕТРАЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЕЕ МАСС В ПОЛЕ ИНЕРЦИОННОГО ДОМЕНА 62
4.1. Введение в главу 62
4.2. Распределение импульсов 63
4.3. Инвариантность угловых перемещений 69
4.4. Энергетический анализ и принцип Д’Аламбера 72
4.5. Уравнения движения и их частное и общее решения 81
4.6. Сведение задачи двух тел к задаче одного тела 84
4.7. Выводы 86
5. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДВУХМАССОВОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПЯТЬЮ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
С РАДИАЛЬНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЕЕ МАСС В ПОЛЕ ИНЕРЦИОННОГО ДОМЕНА 87
5.1. Введение в главу 87
5.2. Энергетический анализ и принцип Д’Аламбера 87
5.3. Инвариантость угловых перемещений и частное решение уравнений движения 94
5.4. Динамический анализ переходного процесса 96
5.5. Результаты математического моделирования 103
5.6. Выводы 106
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭСПЕРИМЕНТЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ 107
6.1. Инерционная центрифуга 107
6.1.1. Конструкция 107
6.1.2. Результаты эксперимента 110
6.2. Эффект смещения центра масс 111
6.2.1. Конструкция трехмассового кривошипно-ползунного механизма 111
6.2.2. Математическое моделирование 111
6.2.3. Результаты эксперимента 114
6.3. Инерциоид 114
6.3.1. Конструкция, принцип действия и технические характеристики 114
6.3.2. Математическое моделирование работы инерциоида 117
6.3.2.1. Прямой цикл работы 117
6.3.2.2. Обратный цикл работы 120
6.3.3. Результаты эксперимента 126
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 129
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 131
ПРИЛОЖЕНИЕ. ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА НА MathCAD14 134
