История развития теория механизмов и машин.

Лекция 1

Тема: История развития ТММ. Основные проблемы ТММ.

План лекции.

1. История развития теория механизмов и машин.
2. Основные проблемы теория механизмов и машин.

История развития теория механизмов и машин.

Теория механизмов и машин является одной из важнейших дисциплин в подготовке будущего инженера. Успехи, достигнутые человеком в производственной деятельности, в основном объясняются широким использованием специальных искусственных устройств, заменяющих труд. В этой дисциплине даются основополагающие знания по механике [от греческого mhcanikh (tecnh) – искусство построения машин] машин, технологического оборудования и процессов их функционирования. Простейшие механизмы использовались человеком с древнейших времён. Уже в те далёкие времена при постройке различных, нередко грандиозных сооружений, например египетских пирамид, дамб, храмов строители пользовались некоторыми эмпирически полученными знаниями по механике и для подъёма и перемещения тяжёлых грузов применяли простейшие механические приспособления (рычаг, блок, наклонная плоскость). Использовались на известной ступени развития земледелия насосы для поднимания воды для орошения, катапульты и другие осадные орудия в военном деле. Значительный вклад в развитие механики внёс древнегреческий учёный Архимед. В своих работах по механике Архимед подытожил знания древних и заложил её научные основы, был выдающимся изобретателем своего времени. Ему принадлежит много различных технических изобретений и, в частности, ряд изобретений, относящихся к военной технике того времени.

В эпоху Возрождения (со второй половины XV в.), в связи с развитием торгового капитала, ремесла, мореплавания, военного дела, начинает быстро развиваться и механика. Здесь следует назвать знаменитого итальянского художника, механика и инженера Леонардо да Винчи. Он придавал большое значение опыту и применению математики при решении механических задач. В области механики Леонардо да Винчи занимался исследованием движения тела по наклонной плоскости и исследованием трения скольжения. Исследуя равновесие сил, приложенных к блоку, он ввёл в механику понятие момента силы. Кроме того ему принадлежат многочисленные технические изобретения, в том числе изобретение эллиптического токарного станка, а также попытки разрешения проблемы о полёте человека при помощи крыльев, - проблемы, привлекавшей к себе внимание человека с самых древнейших времён. Великий Леонардо изобрёл так же и вертолёт (геликоптер). Ему принадлежит множество изобретений в области механики. Механика развивалась под влиянием всё возрастающих запросов в практической деятельности человека.

Теория механизмов и машин как наука возникла сравнительно недавно, в XVIII в. Этот и последующие два века ознаменовались многими замечательными изобретениями, как, например, паровая машина, паровоз, двигатель внутреннего сгорания, самолёт. Широкое применение механизмов и машин в практической деятельности людей привело к необходимости создания новой науки. В течение ряда лет она называлась прикладной механикой. В первое время своей задачей прикладная механика ставила применение методов и положений теоретической механики к задачам расчёта машин. Поэтому в числе первых учёных, работавших в области прикладной механики и внёсших определённый вклад в развитие этой науки, находим ряд крупных механиков того времени, таких, как Ампер, Понселе, Кориолис и др. В их работах были заложены основы динамики машин, причём исходным пунктом в этих исследованиях является энергетический принцип. Применяя этот принцип, Понселе впервые (в 1829 г.) сформулировал понятие механической работы.

В дальнейшем развитие прикладной механики (теория механизмов и машин), особенно методов кинематического анализа, обязано ряду немецких (Рёло, Мор, Бейер) и английских (Виллис, Витворт, Уатт) учёных. В области динамики машин работали Виттенбауэр, Радингер и др.

Решающее значение в развитии теории механизмов сыграли работы российского академика П.Л.Чебышёва. Он основное внимание уделял разработке фундаментальных проблем этой дисциплины, создал основы теории строения (структуры) механизмов. Внёс большой вклад в теорию и в разработку методов синтеза механизмов; являясь большим изобретателем, П.Л.Чебышёв решил целый ряд частных практических задач, создал ряд новых механизмов, нашедших применение в машиностроении. Применяя в теории механизмов новые созданные им методы математического исследования, Чебышёв разработал теоретически и построил свыше 40 новых механизмов; в том числе он дал новую теорию и новые конструкции механизмов, преобразующих вращательное движение в прямолинейно-поступательное, а также механизмов с остановками, которые находят широкое применение в современной практике. Занимался разработкой шагающих механизмов. Также в развитие этой науки большой вклад внесли другие российские учёные: Жуковский, Ассур, Мерцалов, Горячкин и др.