Условия образования механизмов

Примеры механизмов современной техники. Механизмы применялись уже в глубокой древности. Достаточно указать на ловушки для зверей в каменном веке. Ковремени Леонардо да Винчи (1452— 1519) уже были известны почти все основные типы механизмов. Дальнейшее развитие техники происходило преимущественно не путем создания новых схем механизмов, а путем придания им новых качеств. Отметим три примера механизмов современной техники.

1. Механизмы манипуляторов, т. е. устройств, воспроизводящих движения рук человека. В атомной технике они позволяют выполнять различные манипуляции с радиоактивными материалами, причем оператор, управляющий движением манипулятора, находится в безопасной зоне. Автоматически управляемые манипуляторы применяются также для подводных работ на большой глубине и для работ вкосмосе. В последние годы по типу манипуляторов стали создаваться промышленные роботы, заменяющие человека при работе во вредных условиях, при выполнении утомляющих операций на быстродействующих конвейерах.Роботы отличаются от обычных машин-автоматов и автоматических вспомогательных устройств (загрузочных, контрольных, упаковочных и т. п.) тем, чтоих можно быстро переналаживать на выполнение различных операций. Рабочие органы манипуляторов и роботов совершают, как правило, сложные пространственные движения. В некоторых случаях рабочие органы должны «ощущать» соприкосновение с перемещаемым или обрабатываемым предметом, что достигается соответствующим построением системы управления.

2. Самонастраивающиеся механизмы, в которых законыдвижения рабочих органовавтоматически изменяются при изменении рабочего процесса так, то условия его выполнения оказываются оптимальными.

З. Механизмы медицинских аппаратов, заменяющих физиологические функции органов человека. Такие аппараты, как искусственные легкие, массажёр сердца, применяющийся при оживлении человека, аппарат искусственного кровообращения и многие другие. Разнообразны также механизмы современных протезов.

Механикой называют область науки, цель которой – изучение движения и напряженного состояния элементов машин, строительных конструкций, сплошных сред и т. п. Механику принято делить на теоретическую и прикладную.

В теоретической механике устанавливаются общие закономерности изучаемых объектов вне связи с их конкретными предложениями. Под термином прикладная механика понимают область механики, посвященную изучению движения и напряженного состояния реальных объектов-конструкций, машин, робототехнических систем и т. п. с учетом основных закономерностей, установленных в теоретической механике.

Механика может также рассматриваться как часть более общей области науки – машиноведения, включающей, кроме механики, теорию проектирования и технологии изготовления машин.

Немного сведения из истории развития механики.

Простые машины (рычаги, кабестаны, блоки и т. д.) были известны в глубокой древности. Так, например, колесо было изобретено свыше четырёх тысяч лет назад. Однако прикладная механика как наука о машинах и других конструкциях выделилась из теоретической механики в начале 19 столетия.

Значительный вклад в развитие механики в 18 столетии внесли русские учёные и изобретатели: М.В. Ломоносов, разработавший конструкции машин для производства стекла и испытаний материалов, И.И. Ползунов - творец паровой машины, И.П.Кулибин – создатель механизмов протеза, газов-автоматов, прообразов будущих автомобилей и другие. В первый период существования Академия наук в 1720-х годах в Петербурге работал величайший математик и механик Л. Эйлер, создавший теорию плоских эвольвентных зацеплений. Также известны такие учёные, как П.Л. Чебышев, Н.Е. Жуковский, Н.И. Мерцалов, Л.В. Ассур.

В состав любой машины всегда входит инженерное сооружение (корпус машины, рама, панель и т. д.) и в большинстве случаев механизм. Например, двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель, бинокль и т.д. Корпус и механизм обычно называют механической частью машины.

Машины делят на две группы: машины-двигатели и рабочие машины.

Машинами-двигателями называют такие машины, в которых один вид энергии (электрический, тепловой, сжатого воздуха или поднятой воды и т. д.) преобразуется в энергию движения исполнительных органов рабочих машин. К рабочим машинам относятся машины, предназначенные для облегчения или замены физического труда человека по изменению формы, свойств, состояния, размеров и положения обрабатываемых материалов.

Механизмом называют совокупность взаимосвязанных звеньев, допускающую их относительное движение и предназначенную для неопределенно длительного циклического преобразования движения одного или нескольких (входных) звеньев в определенные движения остальных звеньев (выходных).

В теории механизмов и машин звено, свершающее полнооборотное вращательное движение вокруг фиксированной оси, принято называть кривошипом, звено, совершающее неполнооборотное движение - коромыслом, звено, участвующее в сложном движении – шатуном, звено, совершающее возвратно-поступательное движение – ползуном.

Любой механизм состоит из деталей. Детали могут быть подвижными и неподвижными. Неподвижныедетали образуют единую жесткую систему, которая называется стойкой.

Соединение, допускающее движение деталей друг относительно друга, называется кинематической парой. Тела, составляющие кинематическую пару, называются звеньями.

Совокупность связанных между собой кинематических пар называют кинематической цепью. Ограничения, накладываемые элементами кинематической пары на относительные движения звеньев, образующих пару, называют связями, а уравнения, выражающие эти ограничения – уравнениями связи.

ТММ является одной из основных машиностроительных дисциплин. Она посвящена изучению наиболее общих вопросов исследования и проектирования механизмов и машин.

Человек всегда стремится облегчить свой труд, повысить производительность. Для этого он постоянно совершенствует орудия труда. Так появилось машиностроение. Для того чтобы машина или механизм работали, необходимо знание структуры механизма или машины, определение положений механизмов и траекторий, описываемых отдельными точками и т.д.

Основоположником ТММ является великий русский учений академик Чебышев. В дальнейшем мы еще познакомимся с трудами таких ученых как Жуковский, Ассур, Мерцалов.

Машиной называется искусственное соединение материальных тел предназначенное для облегчения или даже замены физического или умственного труда человека и увеличения его производительности.

Механизмом называется искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движений одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Машина состоит из нескольких механизмов. Но простое соединение нескольких механизмов не является ещё машиной, а представляет собой сложный механизм.

Для решения задач ТММ привлекаются методы математики, физики и особенно теоретической механики.

Кроме этого ТММ тесно связаны с курсом сопротивления материалов. Все эти предметы образуют цикл предметом, обеспечивающих общеинженерную подготовку студентов.