Teori om mekanismer och maskiner

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 6 december 2018; kontroller kräver 10 redigeringar .

Teorin om mekanismer och maskiner (även - Theory of machines and mechanisms ; TMM ) är en vetenskaplig disciplin om de allmänna metoderna för forskning, konstruktion, kinematik och dynamik hos mekanismer och maskiner och om de vetenskapliga grunderna för deras design.

Historien om utvecklingen av disciplinen

Som en oberoende vetenskaplig disciplin uppstod TMM, liksom många andra tillämpade grenar av mekanik, i kölvattnet av den industriella revolutionen, vars början går tillbaka till 30-talet av 1700-talet, även om maskiner skapades långt innan dess, och enkla mekanismer ( hjul , skruvkugghjul etc.) användes i stor utsträckning under det antika Egyptens dagar .

Ett djupt vetenskapligt förhållningssätt till teorin om mekanismer och maskiner började användas flitigt från början av 1800-talet. Hela den föregående perioden i utvecklingen av teknik kan betraktas som en period av empiriskt skapande av maskiner , under vilken uppfinningar gjordes av ett stort antal enkla maskiner och mekanismer , bland vilka:

Teorin om mekanismer och maskiner i sin utveckling förlitade sig på de viktigaste fysiska lagarna - lagen om energibevarande , Amontons och Coulombs lagar för att bestämma friktionskrafterna , mekanikens gyllene regel , etc. Lagarna, satserna och metoder för teoretisk mekanik används i stor utsträckning i TMM . Viktiga för denna disciplin är: begreppet utväxling , grunderna i teorin om involut utväxling , etc.

Det kan noteras den roll som följande forskare spelade för att skapa förutsättningarna för utvecklingen av TMM: Archimedes , J. Cardano , Leonardo da Vinci , L. Euler , D. Watt , G. Amonton , S. Coulomb .

En av grundarna av teorin om mekanismer och maskiner är Pafnuty Chebyshev (1812–1894), som under andra hälften av 1800-talet publicerade en rad viktiga verk ägnade åt analys och syntes av mekanismer. En av hans uppfinningar är Chebyshev-mekanismen .

På 1800-talet, sådana avsnitt som mekanismernas kinematiska geometri ( Savari , Challe, Olivier), kinetostatik ( G. Coriolis ), klassificeringen av mekanismer enligt rörelsetransformationsfunktionen ( G. Monge ), problemet med att beräkna svänghjulet ( J. V. Poncelet ) och etc. De första vetenskapliga monografierna om maskinernas mekanik skrevs ( R. Willis , A. Borigny ), de första kurserna med föreläsningar om TMM lästes, de första läroböckerna publicerades ( A. Betancourt , D. S. Chizhov ) Yu Weisbach).

Under andra hälften av 1800-talet publicerades den tyske vetenskapsmannen F. Relos verk , där viktiga begrepp om ett kinematiskt par , en kinematisk kedja och ett kinematiskt schema introduceras .

Under sovjettiden gav I. I. Artobolevsky det största bidraget till utvecklingen av teorin om mekanismer och maskiner som en separat disciplin . Han publicerade ett antal grundläggande och generaliserande verk.

1969 var han initiativtagare till skapandet av International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms (IFToMM), som har 45 medlemsländer, valdes till dess president flera gånger.

Grundläggande begrepp

En maskin  är ett tekniskt objekt som består av sammankopplade funktionella delar (enheter, enheter, mekanismer etc.), utformade för att ta emot eller omvandla mekanisk energi för att utföra de funktioner som tilldelats den.

Mekanism  - ett system av sammankopplade kroppar utformade för att omvandla rörelsen av en eller flera kroppar till den nödvändiga rörelsen av andra kroppar. Mekanismen är grunden för de flesta maskiner .

En solid kropp som är en del av en mekanism kallas en länk . En länk är en separat del eller en grupp av delar som är styvt sammankopplade. En länk kan bestå av en eller flera fasta delar.

Anslutningen av länkarna, som tillåter deras relativa rörelse, kallas ett kinematiskt par . De vanligaste kinematiska paren: cylindriskt gångjärn ; kulled; skjutreglage och guide; skruvtransmission . Figurerna visar konventionella tredimensionella beteckningar av typiska kinematiska par för att konstruera rumsliga kinematiska mekanismer enligt ISO 3952 [1] .


När man konstruerar en mekanism är länkarna kopplade till kinematiska kedjor. Med andra ord är en mekanism  en kinematisk kedja, som inkluderar en fast länk (stativ eller kropp (bas)), vars antal frihetsgrader är lika med antalet generaliserade koordinater som kännetecknar länkarnas positioner i förhållande till kuggstång. Rörelsen av länkar betraktas i förhållande till en fast länk - ett ställ (kropp, bas).

Uppgifter för disciplinen

Teorin om mekanismer och maskiner löser följande problem:

Disciplinens struktur

  1. Strukturen av mekanismer och maskiner.
  2. Geometri av mekanismer och deras element.
  3. Dynamik hos maskiner och mekanismer.

Det aktuella tillståndet för disciplinen

Den breda utvecklingen av datorstödda designsystem baserade på datorteknik har gjort det möjligt att avsevärt reducera komplexiteten hos de tidigare använda grafiska metoderna för att analysera och syntetisera mekanismer. Det fanns en möjlighet till rumslig animering av virtuella modeller av mekanismer. CAD gör det också möjligt att kontrollera den rumsliga kompatibiliteten för länkar i komplexa mekanismer, vilket var mycket svårt förut utan att göra modeller.

Tillväxten av datorkraft gjorde det möjligt att överge de tidigare använda påtvingade förenklingarna i beräkningsmetoder.

Parametriseringen av modeller har blivit utbredd , när till exempel länkarnas geometriska dimensioner kan ändras i vilket skede av design som helst med omräkning av resultaten.

Anteckningar

  1. ↑ ISO 3952 Kinematiska diagram — Grafiska symboler

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Avsnitt av mekanik
Kontinuummekanik
teorier
tillämpad mekanik