Введение. Краткие сведения из истории развития теории механизмов м машин

Теория механизмов и машин является одной из старейших наук, возникновение и развитие которой обусловлено потребностями практики. Известно, например, что при постройке египетских пирамид применялись простейшие механизмы и механические устройства: рычаги, блоки, наклонная плоскость, однако дальнейшее развитие теории механизмов и машин следует, отнести к значительно более поздним временам, когда в результате накопления опыта стали возможными некоторые обобщения и частично выкристаллизовались, методы этой науки. В этом смысле датой рождения науки о машинах и механизмах можно считать конец ХVШ века. Задачи теории механизмов и машин рассматривались ранее в курсах прикладной механики, выделившейся из состава теоретической механики более 180 лет тому назад, теория механизмов и машин оформилась как самостоятельная ветвь науки в XX в.

В 1724 г. по инициативе Петра I была основана Российская Академия наук, деятельность которой с первых же дней существования была посвящена решению практических задач по постройке сооружений и машин, развитию отечественного кораблестроения, артиллерии и другой техники. Достойный вклад в развитие практической механики в России в ХVШ в. внёс гениальный учёный – академик М.В. Ломоносов, разработавший конструкции машин для производства стекла и испытаний; материалов. Его научные открытия послужили источником творчества русских умельцев, изобретателей и конструкторов: И.И. Ползунова – творца паровой машины; И.П. Кулибина – создателя механизма протеза, часов-автоматов, «водохода», «самокатки» и др.; К.Д. Фролова – строителя механизированного комплекса рудо- и водоподъёмных устройств; отца и сына Е.А. и М.Е. Черепановых, построивших первый в России паровоз, и многих других. Интересно отметить, что конструкция «самокатки», созданной И.П. Кулибиным в 1791 г., носили черты будущих автомобилей: она имела устройства для переключения зубчатых передач и свободного хода, тормоз, управляемые колёса.

В это же время процветала плодотворная деятельность величайшего математика и механика – академика Л. Эйлера, разработавшего теорию плоских зацеплений и предложившего эвольвентный профиль зубьев колёс. Эти исследования послужили основой для создания французом Т. Оливье общей теории пространственных зацеплений, которая была переработана и дополнена одесским профессором Х. Гохманом – автором фундаментального труда «Кинематика машин» (1890г.).

К середине XIX века в России выросла плеяда талантливых учёных заложивших основы современной теории механизмов и машин. Основателем русской школы этой науки был великий математик – академик П.Л. Чебышев (1821–1894 гг.), которому принадлежит ряд оригинальных исследований, посвящённых синтезу механизмов, теории регуляторов и зубчатых зацеплений, структуре плоских механизмов. Он создал схемы свыше 40 различных механизмов и большое количество их модификаций. Академик И.А. Вышнеградский явился основателем теории автоматического регулирования; его работы в этой области нашли достойного продолжателя в лице выдающегося русского учёного – профессора Н.Е. Жуковского, а также словацкого инженера А. Стодолы и английского физика Д. Максвелла. Н.Е. Жуковскому принадлежит также ряд работ, посвящённых решению задачи динамики машин (теорема о жестком рычаге), исследованию распределения давления между витками резьбы винта и гайки, трения смазочного слоя между шипом и подшипником, выполненных им в соавторстве с академиком С.А. Чаплыгиным. Глубокие исследования в области теории смазочного слоя, а также по ременным передачам выполнены почетным академиком Н.П. Петровым. В 1886 г. профессор П.К. Худяков заложил научные основы курса деталей машин. Ученик И.Е. Вышнеградского, профессор В.Л. Кирпичев известен как автор графических методов исследований статики и кинематики механизмов. Он первым начал читать (в Петербургском технологическом институте) курс деталей машин как самостоятельную дисциплину и издал в 1898 г. первый учебник под тем же названием. В его популярной до сих пор книге «Беседы о механике» решены задачи равновесия сил, действующих в стержневых механизмах, динамики машин и др. Выдающийся советский учёный профессор Н.И. Мерцалов дал новые оригинальные решения задач кинематики и динамики механизмов.

В 1914 г. он написал труд «Динамика механизмов», который явился первым систематическим курсом в этой области. Н.И. Мерцалов первым начал исследовать пространственные механизмы. Академик В.П. Горячкин провёл фундаментальные исследования в области теории сельскохозяйственных машин.

Профессор Л.А. Ассур разработал строгую в научном отношении классификацию плоских шарнирно-рычажных механизмов, которая послужила базой для многочисленных исследований в этой области советских учёных. В XIX и XX столетиях большое значение для развития практической механики в России приобретают исследования академиков М.В. Остроградского и А.М. Ляпунова, профессора И.В. Мещерского и др.

Достижения отечественной школы теории механизмов и машин в дореволюционный период заслуживают высокой оценки. Но подлинный расцвет она получила в связи с бурным развитием советского машиностроения и в настоящее время занимает одно из ведущих мест в мире. За отводящееся на курс время трудно проанализировать или даже перечислить многочисленные и значительные исследования советских учёных в этой области, упомянем лишь о некоторых из них.

На протяжении более сорока лет в Москве плодотворную научно-исследовательскую и научно-организаторскую деятельность в области теории механизмов и машин вёл академик И.И. Артоболевский. Его труды по теории структуры, по теории пространственных механизмов, синтезу и динамике машин и механизмов стали классическими. Он создал новые методы проективной и кинематической геометрии и аналитической динамики. Академик Н.Г. Бруевич приложил методы теории вероятностей к исследованию погрешностей действия машин и приборов и явился основателем теории точности механизмов. Он также развил аналитические методы исследования плоских и пространственных механизмов.

«Теория механизмов и машин» представляет собой один из важных разделов прикладной механики, в котором изложены методы исследования и построения механизмов и машин. Под исследованием механизмов и машин понимают изучение движения звеньев машин и их точек. Построение, или синтез, механизмов представляет разработку рациональных методов определения параметров механизмов, машин и приборов по заданным функциям их движения.

В условиях научно-технической революции успешная производственная и научно-исследовательская деятельность специалиста невозможна без соответствующей теоретической, практической и общеинженерной конструкторско-технологической подготовки.

Этот курс являемся фундаментальным в системе подготовки инженеров. Структура и содержание курса предусматривает обязательное последовательное изучение составляющих его дисциплин и их разделов при творческой направленности лабораторного практикума и курсового проектирования.

Эффективность изучения курса может быть достигнута при условиях: правильной дозировки учебной нагрузки (в целом и по отдельным разделам и главам); чёткости и ясности выдаваемых заданий; обеспеченности учебными и другими пособиями высокого качества (системности, краткости, обстоятель­ности); систематичности в руководстве работой студентов, осуществляемом по плану; своевременного контроля сроков, объёма и качества выполнения заданий и проектов.