Фролов К.В. и др. - Теория механизмов и машин, страница 2

Эти методы способствовали созданию наиболее совершенных для своего времени машин, выполняющих наилучшим образом определенные требуемые функции. Известно, что машиностроение как отрасль промышленности начала складываться еще в ХЧ111 в., а в Х!Х в. она стала быстро развиваться, особенно в Англии и США. В России первые машиностроительные заводы появились в ХЧП1 в.; в 186! г. их было уже свыше ста, а в !900 г. примерно !4!7.

Однако до Великой Октябрьской социалистической революции наше машиностроение отставало и по уровню развития и по масштабам производства, половину машин ввозили из-за границы. Лишь в годы Советской власти в нашей стране было развито мощное машиностроение, успешно создающее различные машины и механизмы, не уступающие лучшим мировым образцам, а в ряде случаев превосходящие их. Высокоразвитое отечественное машиностроение было одним из факторов, обеспечивших победу в Великой Отечественной войне; в настоящее время машиностроение в числе других отраслей народного хозяйства успешно решает задачи ускорения научно-технического прогресса страны.

Как наука теория механизмов и машин под названием «Прикладная механика» начала формироваться в начале Х1Х в., причем тогда разрабатывались в основном методы структурного, кинематического и динамического анализа механизмов. И лишь с середины Х!Х в. в теории механизмов н машин получают развитие общие методы синтеза механизмов. Так, знаменитый русский ученый, математик и механик, академик П. Л. Чебышев (1821 — 1894) опубликовал 15 работ по структуре и синтезу рычажных механизмов, при этом на основе разработанных методов он изобрел и построил свыше 40 различных новых механизмов, осуществляющих заданную траекторию, останов некоторых звеньев при движении других и т.

д.; структурная формула плоских механизмов называется сейчас формулой Чебышева. Немецкий ученый Ф. Грасгоф (1826 — 1893) дал математическую формулировку условия проворачиваемости звена плоского рычажного механизма, которое необходимо при его синтезе. Английские математики 7(. Сильвестр (1814 — 1897) и С. Робертс (1827 — 19!3) разработали теорию рычажных механизмов для преобразования кривых (пантографов) . И.

А. Вышнеградский (1831 — 1895). известный как один из основоположников теории автоматического регулирования, сконструировал ряд машин и механизмов (автоматический пресс, подъемные машины, регулятор насоса) и, будучи профессором Петербургского технологического института, создал научную школу конструирования машин. Методы синтеза зубчатых механизмов, широко применяемых в различных машинах, отличаются определенной сложностью. Многие ученые работалн в этой области. Французский геометр Т. Оливье (1793 — 1858) обосновал метод синтеза сопряженных поверхностей в плоских и пространственных зацеплениях с помощью производяшей поверхности.

Английский ученый Р. Виллис (1800 — 1875) доказал основную теорему плоского зацепления и предложил аналитический метод исследования планетарных зубчатых механизмов. Немецкий машиновед Ф. Рело (1829 — 1905) разработал графический метод синтеза сопряженных профилей, известный в настояшее время как «метод нормалей». Рело также является автором работ по структуре (строению) н кинематике механизмов. Русский ученый Х.

И. Гохман (1851 — 1916) одним из первых опубликовал работу по аналитической теории зацепления. Значительный вклад в динамику машин внес своими трудами «отец русской авиации» Н. Е. Жуковский (1847 †19). Он был не тплько основоположником современной аэродинамики„ но и автором целого ряда работ по прикладной механике и теории регулирования хода машин. Развитию механики машин способствовали работы Н. П. Петрова (1836 — 1920), заложившего основы гидродинамической теории смазки, В. П. Горячкина (1868 — 1935), который разработал теоретические основы расчета и построения сельскохозяйственных машин, вся сложность расчета которых заключается в том, что их исполнительные механизмы должны воспроизводить движения руки человека.

Русский ученый Л. В. Ассур (1878 — 1920) открыл общую закономерность в структуре многозвенных плоских механизмов, применяемую н сейчас при их анализе и синтезе. Он же разработал метод «особых точек» для кинематического анализа сложных рычажных механизмов. А. П. Малышев (1879 — 1962) предложил теорию структурного анализа и синтеза применительно к сложным плоским н пространственным механизмам.

Сушественный вклад в становление механики машин как цельной теории машиностроения внес И. И. Артоболевский (1905— 1977). Он является организатором советской школы теории механизмов и машин; им написаны многочисленные труды по структуре, кинематике и синтезу механизмов, динамике машин и теории машин-автоматов, а также учебники, получившие всеобщее признание. Ученики и последователи И. И. Артоболевского — А. П.

Бессонов, Вяч. А. Зиновьев (1899 — !975), Н. И. Левитский, Н. В. Умнов, С. А. Черкудинов и многие другие — своими работами в области динамики машин (в том числе акустической и неголономной), оптимизационного синтеза механизмов, теории машин-автоматов и в других областях теории механизмов и машин содействовали дальнейшему ее развитию. В 30-е и последующие годы большой вклад в теорию механизмов и машин внесли своими исследованиями Н.

Г. Бруевич, один из создателей теории точности механизмов, Г. Г. Баранов (1899— 1968), автор трудов по кинематике пространственных механизмов, С., Н. Кожевников, разработавший общие методы динамического анализа механизмов с упругими звеньями и механизмов тяжелонагруженных машин.

Следует отметить труды ученых одной нз старейших кафедр нашей страны — кафедры теории механизмов и машин МВТУ им. Н. Э. Баумана, где курс прикладной механики создал н начал впервые в 1872 г. читать Ф. Е. Орлов (1843 — 1892). В дальнейшем курс отрабатывался и углублялся как в методическом, так и теоретическом направлении: Д. С. Зернов (!860 — !922) расширил теорию передач; Н. И.

Мерцалов (1866 †19) дополнил кинематическое исследование плоских механизмов теорией пространственных механизмов и разработал простой и надежный метод расчета маховика; Л. П. Смирнов (!877 в !954) привел в строгую единую систему графические методы исследования кинематики механизмов и динамики машин; В. А. Гавриленко (1899 †19) разработал теорию эвольвентных зубчатых передач; Л. Н. Решетов развил теорию кулачковых механизмов и положил начало теории самоустанавливающихся механизмов. В настоящее время коллектив кафедры работает над совершенствованием учебного курса теории механизмов и машин.

Стремительное развитие новой техники поставило новые проблемы н перед высшим образованием. Поэтому в курс теории механизмов н машин введены разделы, посвященные изнашиванию, влиянию упругости звеньев на движение механизма, виброактивности и виброзащите, проектированию манипуляторов, управлению системой механизмов. Содержание этих разделов курса изложено в соответствующих главах учебника. уды~ Проблемы теории механизмов и машин Как бы ни называли наш технический век — веком космоса нли автоматики, атомным веком или веком электроники — основой технического прогресса была и остаегся машина.

Машиностроение — ведущая отрасль народного хозяйства, производящая машины, механизмы и оборудование для целого ряда других отраслей, это — их материально-техническая база. От уровня развития машиностроения, от степени совершенства машин в значительной степени зависит производительность общественного труда и благосостояние народа. Поэтому в планах экономического и социального развития нашей страны предусматривается опережающее развитие машиностроения; перед ним стоят такие задачи, как освоение новых конструкций машин и механизмов. средств автоматизации, позволяющих использовать высокопроизводительные энерго.

и материалосберегающие технологии, обеспечение необходимой надежности и долговечности машин и механизмов для различных отраслей народного хозяйства, повышение их экономичности и производительности. Задачи перед машиностроением стоят весьма сложные. Машина должна быть прочной, надежной в работе, высокопроизводительной, но вместе с тем и легкой, с минимальными материалоемкостью и энергозатратами, не должна загрязнять окружающую среду, должна соответствовать требованиям технической эстетики и эргономики. Чтобы успешно решать эти задачи, чтобы создавать хорошие машины, отвечающие современным требованиям. специалистам в области машиностроения нужны знания основ целого ряда наук, в том числе теории мехинизмов и машин. Кинематическая схема механизма является «скелетом» реальной конструкции машины.

Выбор и проектирование схемы механизма определяет первый и основной этап проектирования машины. Выбор размеров и материала деталей будущей машины определяет следующий этап проектирования конструкций. Проектирование завершается выбором методов и средств изготовления той или иной конструкции. Даже из этих простых рассуждений ясно, что два последних этапа проектирования базируются на первом, определяющем этапе. Поэтому трудно переоценить роль теории механизмов и машин как теоретической основы проектирования машин. Теория машин и механизмов в настоящем ее виде является комплексной наукой, в которой проблемы структуры, кинематики и динамики машин, их анализа и синтеза тесно переплетаются с проблемами оптимального проектирования и управления.

Одним из основных направлений развития современной техники является автоматизация всех видов производства. Большой вклад в решение этой задачи внесут робототехнические системы. Родившееся на страницах научно-фантастических произведений слово «робот» стало общепринятым научным термином, означающим высокоорганизованную техническую систему, способную не только выполнять разнообразные механические операции, но и самостоятельно решать возникающие при этом определенные комплексы логических задач. Уже сейчас в промышленности многие виды робототехнических систем выполняют операции загрузки, складирования, сборки простейших узлов (рис.

ЕЕ). Если робот оснащен манипуляторами Рва !2 ! и 2, системой восприятия и обработки информации о состоянии внешней среды и свойствах объектов. с которыми он оперирует !рис. !.2), то собранная информация используется затем в процессе реализации заданной программы. Наличие большого объема информации о технологическом процессе.