Mekanismien ja koneiden teoria

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 6. joulukuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 10 muokkausta .

Mekanismien ja koneiden teoria (myös - Koneiden ja mekanismien teoria ; TMM ) on tieteellinen tieteenala, joka käsittelee mekanismien ja koneiden yleisiä tutkimusmenetelmiä, rakentamista, kinematiikkaa ja dynamiikkaa sekä niiden suunnittelun tieteellisiä perusteita.

Alan kehityksen historia

Itsenäisenä tieteenalana TMM, kuten monet muutkin sovelletut mekaniikan alat, syntyi teollisen vallankumouksen jälkeen, jonka alku on 1700-luvun 30-luvulta, vaikka koneita luotiin kauan ennen sitä, ja yksinkertaisia ​​mekanismeja . ( pyörä , ruuvivaihteisto jne. ) käytettiin laajasti muinaisen Egyptin päivinä .

Syvä tieteellinen lähestymistapa mekanismien ja koneiden teoriaan otettiin laajalti käyttöön 1800-luvun alusta lähtien. Koko edellistä teknologian kehityksen ajanjaksoa voidaan pitää koneiden empiirisen luomisen ajanjaksona , jonka aikana tehtiin keksintöjä suuresta määrästä yksinkertaisia ​​koneita ja mekanismeja , joista:

Mekanismien ja koneiden teoria nojautui kehityksessään tärkeimpiin fysikaalisiin lakeihin - energian säilymisen lakiin , Amontonin ja Coulombin lakeihin kitkavoimien määrittämiseksi , mekaniikan kultaiseen sääntöön jne. Lait, lauseet ja teoreettisen mekaniikan menetelmiä käytetään laajalti TMM:ssä . Tärkeitä tälle tieteenalalle ovat: välityssuhteen käsite, evoluutiovaihteiston teorian perusteet jne.

Voidaan huomata rooli, joka seuraavilla tiedemiehillä oli luotaessa edellytyksiä TMM:n kehittämiselle: Archimedes , J. Cardano , Leonardo da Vinci , L. Euler , D. Watt , G. Amonton , S. Coulomb .

Yksi mekanismien ja koneiden teorian perustajista on Pafnuty Chebyshev (1812–1894), joka 1800-luvun jälkipuoliskolla julkaisi sarjan tärkeitä mekanismien analysoinnille ja synteesille omistettuja teoksia. Yksi hänen keksinnöstään on Chebyshev-mekanismi .

1800-luvulla sellaiset osat kuin mekanismien kinemaattinen geometria ( Savari , Challe , Olivier ), kinetostatiikka ( G. Coriolis ), mekanismien luokittelu liikkeen muunnosfunktion mukaan ( G. Monge ), vauhtipyörän laskentaongelma ( J. V. Poncelet ) jne. Ensimmäiset tieteelliset monografiat koneiden mekaniikasta kirjoitettiin ( R. Willis , A. Borigny), luettiin ensimmäiset luentokurssit TMM:stä, julkaistiin ensimmäiset oppikirjat ( A. Betancourt , D. S. Chizhov , Yu. Weisbach).

1800-luvun jälkipuoliskolla julkaistiin saksalaisen tiedemiehen F. Relon teoksia, joissa esitellään tärkeitä käsitteitä kinemaattisesta parista , kinemaattisesta ketjusta ja kinemaattisesta skeemasta .

Neuvostoaikana I. I. Artobolevsky antoi suurimman panoksen mekanismien ja koneiden teorian kehittämiseen erillisenä tieteenalana.Hän julkaisi joukon perustavanlaatuisia ja yleisiä teoksia.

Vuonna 1969 hän oli aloitteentekijänä 45 jäsenmaata käsittävän International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms (IFToMM) perustamisessa, ja hänet valittiin useaan otteeseen sen puheenjohtajaksi.

Peruskäsitteet

Kone  on tekninen esine, joka koostuu toisiinsa kytketyistä toiminnallisista osista (kokoonpanot, laitteet, mekanismit jne.), jotka on suunniteltu vastaanottamaan tai muuttamaan mekaanista energiaa sille määrättyjen toimintojen suorittamiseksi.

Mekanismi  - toisiinsa yhdistettyjen kappaleiden järjestelmä, joka on suunniteltu muuntamaan yhden tai useamman kappaleen liike muiden kappaleiden vaadituksi liikkeeksi. Mekanismi on useimpien koneiden perusta .

Kiinteää kappaletta , joka on osa mekanismia, kutsutaan linkiksi . Linkki on erillinen osa tai ryhmä osia, jotka on tiukasti kytketty toisiinsa. Linkki voi koostua yhdestä tai useammasta kiinteästä osasta.

Linkkien yhteyttä, joka mahdollistaa niiden suhteellisen liikkumisen, kutsutaan kinemaattiseksi pariksi . Yleisimmät kinemaattiset parit: sylinterimäinen sarana ; Pallonivel; liukusäädin ja opas; ruuvi vaihteisto . Kuvat esittävät tavanomaisia ​​kolmiulotteisia merkintöjä tyypillisille kinemaattisille pareille mekanismien tilakinemaattisten kaavioiden rakentamiseen ISO 3952 [1] mukaisesti .


Mekanismia rakennettaessa linkit yhdistetään kinemaattisiksi ketjuiksi. Toisin sanoen mekanismi  on kinemaattinen ketju, joka sisältää kiinteän lenkin (telineen tai rungon (jalustan)), jonka vapausasteiden lukumäärä on yhtä suuri kuin yleisten koordinaattien lukumäärä, jotka kuvaavat linkkien paikkaa suhteessa teline. Linkkien liikettä tarkastellaan suhteessa kiinteään lenkkiin - telineeseen (runko, pohja).

Alan tehtävät

Mekanismien ja koneiden teoria ratkaisee seuraavat ongelmat:

Tieteen rakenne

  1. Mekanismien ja koneiden rakenne.
  2. Mekanismien ja niiden elementtien geometria.
  3. Koneiden ja mekanismien dynamiikka.

Tieteen nykytila

Tietotekniikkaan perustuvien tietokoneavusteisten suunnittelujärjestelmien laaja kehitys on mahdollistanut huomattavasti aiemmin käytettyjen graafisten menetelmien monimutkaisuuden vähentämisen mekanismien analysoinnissa ja syntetisoinnissa. Mahdollisuus tilaanimaatioon virtuaalisista mekanismimalleista. CAD mahdollistaa myös linkkien spatiaalisen yhteensopivuuden tarkistamisen monimutkaisissa mekanismeissa, mikä oli ennen erittäin vaikeaa ilman mallien tekemistä.

Laskentatehon kasvu mahdollisti aiemmin käytetyistä pakotetuista yksinkertaistuksista laskentamenetelmissä luopumisen.

Mallien parametrisointi on yleistynyt , kun esimerkiksi linkkien geometrisia mittoja voidaan muuttaa missä tahansa suunnitteluvaiheessa tulosten uudelleenlaskennan avulla.

Muistiinpanot

  1. ISO 3952 Kinemaattiset kaaviot — Graafiset symbolit

Kirjallisuus

Linkit