Teori om mekanismer og maskiner
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. december 2018; checks kræver 10 redigeringer .Teorien om mekanismer og maskiner (også - Teori om maskiner og mekanismer ; TMM ) er en videnskabelig disciplin om de generelle metoder til forskning, konstruktion, kinematik og dynamik for mekanismer og maskiner og om det videnskabelige grundlag for deres design.
Historien om udviklingen af disciplinen
Som en selvstændig videnskabelig disciplin opstod TMM, ligesom mange andre anvendte grene af mekanikken, i kølvandet på den industrielle revolution, hvis begyndelse går tilbage til 30'erne af det 18. århundrede, selvom maskiner blev skabt længe før det, og simple mekanismer ( hjul , skrue gear osv.) blev meget brugt i det gamle Egyptens dage .
En dyb videnskabelig tilgang til teorien om mekanismer og maskiner begyndte at blive meget brugt fra begyndelsen af det 19. århundrede. Hele den foregående periode i udviklingen af teknologi kan betragtes som en periode med empirisk skabelse af maskiner , hvor der blev lavet opfindelser af et stort antal simple maskiner og mekanismer , blandt hvilke:
- løftemaskiner ;
- knusere ;
- væve- og drejemaskiner ;
- pumper osv.
Teorien om mekanismer og maskiner i sin udvikling støttede sig på de vigtigste fysiske love - loven om energibevarelse , Amontons og Coulombs love til at bestemme friktionskræfterne , mekanikkens gyldne regel osv. Lovene, teoremer og metoder til teoretisk mekanik er meget udbredt i TMM . Vigtige for denne disciplin er: begrebet gearforhold , det grundlæggende i teorien om involut gearing osv.
Det kan bemærkes den rolle, som følgende videnskabsmænd spillede i at skabe forudsætningerne for udviklingen af TMM: Archimedes , J. Cardano , Leonardo da Vinci , L. Euler , D. Watt , G. Amonton , S. Coulomb .
En af grundlæggerne af teorien om mekanismer og maskiner er Pafnuty Chebyshev (1812-1894), som i anden halvdel af det 19. århundrede udgav en række vigtige værker om analyse og syntese af mekanismer. En af hans opfindelser er Chebyshev-mekanismen .
I det 19. århundrede, sådanne sektioner som den kinematiske geometri af mekanismer ( Savari , Challe, Olivier), kinetostatik ( G. Coriolis ), klassificeringen af mekanismer i henhold til bevægelsestransformationsfunktionen ( G. Monge ), problemet med at beregne svinghjulet ( J. V. Poncelet ) og osv. De første videnskabelige monografier om maskinernes mekanik blev skrevet ( R. Willis , A. Borigny), de første forelæsningskurser om TMM blev læst, de første lærebøger blev udgivet ( A. Betancourt , D. S. Chizhov) , Yu. Weisbach).
I anden halvdel af det 19. århundrede blev den tyske videnskabsmand F. Relos værker offentliggjort , hvor vigtige begreber om et kinematisk par , en kinematisk kæde og et kinematisk skema introduceres .
I sovjettiden ydede I. I. Artobolevsky det største bidrag til udviklingen af teorien om mekanismer og maskiner som en separat disciplin . Han udgav en række grundlæggende og generaliserende værker.
I 1969 var han initiativtager til oprettelsen af International Federation for Theory of Machines and Mechanisms (IFToMM), som har 45 medlemslande, blev flere gange valgt til dets præsident.
Grundlæggende begreber
En maskine er et teknisk objekt, der består af indbyrdes forbundne funktionelle dele (enheder, enheder, mekanismer osv.), designet til at modtage eller omdanne mekanisk energi for at udføre de funktioner, den er tildelt.
Mekanisme - et system af indbyrdes forbundne kroppe designet til at omdanne bevægelsen af en eller flere kroppe til den nødvendige bevægelse af andre kroppe. Mekanismen er grundlaget for de fleste maskiner .
Et fast legeme , der er en del af en mekanisme, kaldes et led . Et led er en separat del eller en gruppe af dele, der er stift forbundet. Et link kan bestå af en eller flere faste dele.
Forbindelsen af leddene, der tillader deres relative bevægelse, kaldes et kinematisk par . De mest almindelige kinematiske par: cylindrisk hængsel ; kugleled; skyder og guide; skrue transmission . Figurerne viser konventionelle tredimensionelle betegnelser af typiske kinematiske par til at konstruere rumlige kinematiske mekanismer i henhold til ISO 3952 [1] .
-
Cylindrisk led
-
Slider og guide
-
skrue par
-
sfærisk led
Når man konstruerer en mekanisme, er leddene forbundet i kinematiske kæder. Med andre ord er en mekanisme en kinematisk kæde, som omfatter et fast led (stativ eller krop (base)), hvis antal frihedsgrader er lig med antallet af generaliserede koordinater , der karakteriserer leddenes positioner i forhold til stativ. Bevægelsen af led betragtes i forhold til en fast forbindelse - et stativ (krop, base).
Disciplinens opgaver
Teorien om mekanismer og maskiner løser følgende problemer:
- analyse af mekanismer , det vil sige en beskrivelse af bevægelsen, kinematisk og dynamisk analyse af eksisterende og udviklede mekanismer;
- syntese af mekanismer , det vil sige at designe strukturen og geometrien af mekanismer baseret på givne kinematiske og dynamiske egenskaber;
- opgaver i teorien om automatiske maskiner , som overvejer spørgsmålene om at konstruere ordninger for automatiske maskiner, baseret på betingelserne for koordineret drift af individuelle mekanismer, og opnå optimal produktivitet, nøjagtighed og pålidelighed af automatiske maskiner.
Disciplinens struktur
- Strukturen af mekanismer og maskiner.
- Geometri af mekanismer og deres elementer.
- Dynamik af maskiner og mekanismer.
Den aktuelle status for disciplinen
Den brede udvikling af computerstøttede designsystemer baseret på computerteknologi har gjort det muligt væsentligt at reducere kompleksiteten af de tidligere anvendte grafiske metoder til at analysere og syntetisere mekanismer. Der var mulighed for rumlig animation af virtuelle modeller af mekanismer. CAD giver også mulighed for at kontrollere den rumlige kompatibilitet af links i komplekse mekanismer, hvilket var meget vanskeligt før uden at lave modeller.
Væksten i computerkraft gjorde det muligt at opgive de tidligere anvendte tvungne forenklinger i beregningsmetoder.
Parametriseringen af modeller er blevet udbredt , når f.eks. de geometriske dimensioner af koblingerne kan ændres på ethvert designstadium med genberegning af resultaterne.
Noter
- ↑ ISO 3952 Kinematiske diagrammer — Grafiske symboler
Litteratur
- Artobolevsky II Teori om maskiner og mekanismer. M. Science 1988.
- Nosko P. L., Fil P. V., Manko N. V., Shisman V. E. Tekster til forelæsninger om disciplinen "Teori om mekanismer og maskiner" for studerende på fjernundervisning. - Lugansk: Forlaget VUNU dem. V. Dahl, 2002. - 122 s.
- Teori om maskiner og mekanismer
- Maskiner og mekanismer teori // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978. - artikel i Great Soviet Encyclopedia
- Zablonsky K. I. et al. Teori om mekanismer og maskiner. - Kiev: Højere skole, 1989.
- Frolov M. M. Maskindele
Links
- Teori om mekanismer og maskiner — Elektronisk journal
- Cornell universitet
- Cornell university - "How to Draw a Straight Line" - tutorial af Daina Taimina
- Simuleringer ved hjælp af Molecular Workbench-softwaren
- Forelæsninger om materialers styrke, elasticitetsteori, teoretisk mekanik, anvendt mekanik, maskindele, teori om maskiner og mekanismer
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
|
| Afsnit af mekanik | |
|---|---|
| Kontinuum mekanik | |
| teorier | |
| anvendt mekanik | |