Teoria mecanismelor și mașinilor
Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 6 decembrie 2018; verificările necesită 10 modificări .Teoria mecanismelor și mașinilor (de asemenea - Teoria mașinilor și mecanismelor ; TMM ) este o disciplină științifică despre metodele generale de cercetare, construcție, cinematica și dinamica mecanismelor și mașinilor și despre fundamentele științifice ale proiectării acestora.
Istoria dezvoltării disciplinei
Ca disciplină științifică independentă, TMM, la fel ca multe alte ramuri aplicate ale mecanicii, a apărut în urma revoluției industriale, al cărei început datează din anii 30 ai secolului al XVIII-lea, deși mașinile au fost create cu mult înainte de aceasta, iar mecanismele simple . ( roata , angrenaj cu șurub etc.) au fost utilizate pe scară largă în zilele Egiptului Antic .
O abordare științifică profundă a teoriei mecanismelor și mașinilor a început să fie utilizată pe scară largă de la începutul secolului al XIX-lea. Întreaga perioadă anterioară în dezvoltarea tehnologiei poate fi considerată ca o perioadă de creație empirică a mașinilor , în timpul căreia s-au făcut invenții dintr-un număr mare de mașini și mecanisme simple , printre care:
- mașini de ridicat ;
- concasoare ;
- mașini de țesut și strunjire ;
- pompe , etc.
Teoria mecanismelor și mașinilor în dezvoltarea sa s-a bazat pe cele mai importante legi fizice - legea conservării energiei , legile lui Amonton și Coulomb pentru a determina forțele de frecare , regula de aur a mecanicii etc. Legile, teoremele și metodele mecanicii teoretice sunt utilizate pe scară largă în TMM . Importante pentru această disciplină sunt: conceptul de raport de transmisie , bazele teoriei angrenajului în evolventă etc.
Se poate remarca rolul pe care l-au jucat următorii oameni de știință în crearea condițiilor preliminare pentru dezvoltarea TMM: Arhimede , J. Cardano , Leonardo da Vinci , L. Euler , D. Watt , G. Amonton , S. Coulomb .
Unul dintre fondatorii teoriei mecanismelor și mașinilor este Pafnuty Chebyshev (1812–1894), care în a doua jumătate a secolului al XIX-lea a publicat o serie de lucrări importante consacrate analizei și sintezei mecanismelor. Una dintre invențiile sale este mecanismul Chebyshev .
În secolul al XIX-lea, secțiuni precum geometria cinematică a mecanismelor ( Savari , Challe, Olivier ), kinetostatica ( G. Coriolis ), clasificarea mecanismelor în funcție de funcția de transformare a mișcării ( G. Monge ), problema calculării volantului ( J. V. Poncelet ) și etc. Au fost scrise primele monografii științifice despre mecanica mașinilor ( R. Willis , A. Borigny ), au fost citite primele cursuri de prelegeri despre TMM, au fost publicate primele manuale ( A. Betancourt , D. S. Chizhov ) , Yu. Weisbach).
În a doua jumătate a secolului al XIX-lea au fost publicate lucrările savantului german F. Relo , în care sunt introduse concepte importante despre o pereche cinematică , un lanț cinematic și o schemă cinematică .
În epoca sovietică, I. I. Artobolevsky a adus cea mai mare contribuție la dezvoltarea teoriei mecanismelor și mașinilor ca disciplină separată, a publicat o serie de lucrări fundamentale și generalizate.
În 1969, a fost inițiatorul creării Federației Internaționale pentru Teoria Mașinilor și Mecanismelor (IFToMM), care are 45 de țări membre, a fost ales președinte de mai multe ori.
Concepte de bază
O mașină este un obiect tehnic format din părți funcționale interconectate (ansambluri, dispozitive, mecanisme etc.), destinate să primească sau să transforme energia mecanică în vederea îndeplinirii funcțiilor care îi sunt atribuite.
Mecanism - un sistem de corpuri interconectate conceput pentru a transforma mișcarea unuia sau a mai multor corpuri în mișcarea necesară a altor corpuri. Mecanismul este baza majorității mașinilor .
Un corp solid care face parte dintr-un mecanism se numește legătură . O legătură este o parte separată sau un grup de părți care sunt interconectate rigid. O legătură poate consta din una sau mai multe părți fixe.
Conexiunea legăturilor, permițând mișcarea lor relativă, se numește pereche cinematică . Cele mai comune perechi cinematice: balama cilindrică ; articulație sferică; glisor și ghidaj; transmisie cu șurub . Figurile prezintă denumiri tridimensionale convenționale ale perechilor cinematice tipice pentru construirea schemelor cinematice spațiale ale mecanismelor conform ISO 3952 [1] .
-
Articulație cilindrică
-
Glisor și ghidaj
-
pereche de șuruburi
-
articulație sferică
La construirea unui mecanism, legăturile sunt conectate în lanțuri cinematice. Cu alte cuvinte, un mecanism este un lanț cinematic, care include o verigă fixă (rack sau corp (bază)), al cărei număr de grade de libertate este egal cu numărul de coordonate generalizate care caracterizează pozițiile verigilor față de rack. Mișcarea legăturilor este considerată în raport cu o legătură fixă - un suport (corp, bază).
Sarcinile disciplinei
Teoria mecanismelor și mașinilor rezolvă următoarele probleme:
- analiza mecanismelor , adică o descriere a mișcării, analiza cinematică și dinamică a mecanismelor existente și dezvoltate;
- sinteza mecanismelor , adică proiectarea structurii și geometriei mecanismelor pe baza unor caracteristici cinematice și dinamice date;
- sarcini ale teoriei mașinilor automate , care ia în considerare problemele de construire a schemelor de mașini automate, pe baza condițiilor pentru funcționarea coordonată a mecanismelor individuale, și obținerea productivității, preciziei și fiabilității optime a mașinilor automate.
Structura disciplinei
- Structura mecanismelor și mașinilor.
- Geometria mecanismelor și a elementelor acestora.
- Dinamica mașinilor și mecanismelor.
Starea actuală a disciplinei
Dezvoltarea largă a sistemelor de proiectare asistată de calculator bazate pe tehnologia computerului a făcut posibilă reducerea semnificativă a complexității metodelor grafice utilizate anterior pentru analizarea și sintetizarea mecanismelor. A existat o posibilitate de animare spațială a modelelor virtuale de mecanisme. CAD permite, de asemenea, verificarea compatibilității spațiale a legăturilor în mecanisme complexe, ceea ce era foarte dificil înainte fără a face modele.
Creșterea puterii de calcul a făcut posibilă abandonarea simplificărilor forțate utilizate anterior în metodele de calcul.
Parametrizarea modelelor a devenit larg răspândită , când, de exemplu, dimensiunile geometrice ale legăturilor pot fi modificate în orice stadiu de proiectare cu recalcularea rezultatelor.
Note
- ↑ ISO 3952 Diagrame cinematice — Simboluri grafice
Literatură
- Artobolevsky II Teoria mașinilor și mecanismelor. M. Știință 1988.
- Nosko P. L., Fil P. V., Manko N. V., Shisman V. E. Texte ale prelegerilor la disciplina „Teoria mecanismelor și mașinilor” pentru studenții de la învățământ la distanță. - Lugansk: Editura VUNU-le. V. Dahl, 2002. - 122 p.
- Teoria mașinilor și mecanismelor
- Teoria mașinilor și mecanismelor // Marea Enciclopedie Sovietică : [în 30 de volume] / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978. - articol în Marea Enciclopedie Sovietică
- Zablonsky K. I. et al. Teoria mecanismelor și mașinilor. - Kiev: școală superioară, 1989.
- Frolov M. M. Piese de mașini
Link -uri
- Teoria mecanismelor și mașinilor — Jurnal electronic
- Universitatea Cornell
- Universitatea Cornell – „Cum se desenează o linie dreaptă” – tutorial de Daina Taimina
- Simulări folosind software-ul Molecular Workbench
- Prelegeri despre Rezistența Materialelor, Teoria Elasticității, Mecanica Teoretică, Mecanica Aplicată, Piese de Mașini, Teoria Mașinilor și Mecanismelor
 Dicționare și enciclopedii | |
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |
|
| Secțiuni de mecanică | |
|---|---|
| Mecanica continuului | |
| teorii | |
| mecanica aplicata | |