Реферат - Развитие теории механизмов и машин (вторая половина XIX - первая половина XX вв.) - файл n1.doc

Реферат - Развитие теории механизмов и машин (вторая половина XIX - первая половина XX вв.)
скачать (97.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc98kb.31.05.2012 19:51скачать

n1.doc



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1 НЕМЕЦКАЯ ШКОЛА МАШИНОВЕДЕНИЯ 5

1.1 «Принципы механизмов» Р. Виллиса 5

1.2 «Теоретическая кинематика» Ф. Рело 7

2 ВКЛАД ЧЕБЫШЕВА В РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ

И МАШИН 13

3 ФОРМИРОВАНИЕ КОНСТРУКТОРСКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ИЗУЧЕНИЯ МАШИН 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 22

ВВЕДЕНИЕ

Всемирные промышленные выставки, организованные в 60—80-х годах XIX века продемонстрировали заметный прогресс мирового машиностроения. Число машин в различных областях производства из года в год увеличивалось. Возрастали и потребности создателей машин в научном осмыслении и обосновании опыта проектирования машин, в разработке методов их расчета и изготовления.

Механика машин, бывшая до середины XIX в. в основном наукой описательной, начинает пользоваться аналитическими, графическими и экспериментальными методами исследований. Происходит первоначальная дифференциация теории машин: из нее выделяются описательное машиноведение, теория паровой машины, некоторые ответвления науки о машинах различных производств, в частности о транспортных машинах; к концу столетия оформляется в самостоятельное научное направление учение о деталях машин.

Усложняется и расчленяется теория механизмов, выделяются кинематика механизмов, кинематическая геометрия: самостоятельное значение получает теория шарнирных механизмов, начинает разрабатываться учение о структуре механизмов. В связи с растущим применением передач в машинах развивается теория зубчатых зацеплений, появляются приближенные методы расчета ременных и цепных передач. В динамике машин к началу XX в. самостоятельное значение приобретают теория трения и теория автоматического регулирования.

В ходе развития машинного производства теория машин и механизмов становилась все более важным, а в некоторых случаях определяющим фактором технического прогресса машиностроения. Значительная роль принадлежала тем широким научным поискам и многочисленным исследованиям, которые были начаты в последней трети XIX в. и развиты в первые десятилетия XX в.

1 НЕМЕЦКАЯ ШКОЛА МАШИНОВЕДЕНИЯ

1.1 «Принципы механизмов» Роберта Виллиса

Роберт Виллис родился 27 февраля 1800 г. в Лондоне в семье врача, учился в Кембриджском университете, по окончании которого сперва занялся естествознанием, а за­тем философией, прикладной механикой и архитектурой. С 1829 г. он преподавал в Кембриджском университете, в 1832 г. получил Джексоновскую кафедру (Jacksonian professor). В 1832 г. Виллис был избран членом Королев­ского общества, а в 1833 г.— действительным членом Бри­танской ассоциации наук.

В 1837 г. Виллис опубликовал сообщения о зубчатых зацеплениях и об одонтографе. Очевидно, в эти годы он уже писал свои «Принципы механизмов» — одно из клас­сических и основополагающих произведений в науке о машинах.

Виллис подошел к проблеме создания учения о меха­низмах с аналитико-критической точки зрения. Изучив со­чинения своих предшественников, он пришел к выводу, что та наука, которую разрабатывали ученые до него и ко­торую Ампер назвал кинематикой, еще не имеет ни систе­мы, ни четко ограниченной области исследования. Поэтому первое, что нужно сделать, это отделить кинематику от динамики. Он не считал рациональным также введение в изучение гибких и жидких звеньев и рекомендовал огра­ничиться исключительно изучением механизмов с жест­кими звеньями. Механизмы такого рода Виллис назвал «чистыми механизмами» (pure mechanism). И, наконец, он указал на то, что, прежде чем производить исследование механизмов, их следует классифицировать, исходя из неко­торых ясных и логически обоснованных принципов. При этом Виллис указал на неясность и неопределенность по­нятия «элементарной машины» и определил понятие ме­ханизма, которое после него, с теми или иными изменения­ми, приобрело права гражданства в науке о машинах.

Рассматривая системы классификации механизмов, созданные до него, Виллис ставит в упрек школе Монжа то, что предложенная ею система пригодна лишь для пере­числения и описания элементов машин, но ничего не дает для вычисления параметров их движения. По мнению Виллиса, систематика Борньи лучше приспособлена для описания механизмов, чем си­стематика школы Монжа, но также ничего не дает при исследовании законов движения отдельных механизмов. Кинематика же должна быть не описательной наукой, а расчетной.

На этом основании Виллис предлагает уточнить основное положение учения о механизмах и рассматривать их не как приспособления, служащие для преобразова­ния движения, а как систему жестких звеньев, с помо­щью которой можно выполнить передачу и преобразова­ние движения и которая зависит исключительно от кон­струкции этой системы. Тем самым Виллис связывает движение с геометрией механизма, исключает действие иных механизмов и рассматривает механизм как замкну­тый и себе объект.

Исходя из этого, Виллис основывает свою классифи­кацию на следующих принципах.

1. Отношение скоростей. Если скорости ведущего и ведомого звеньев механизма зависят от соответствующих сил, то отношение их от сил уже не зависит. Принимается, что отношение скоростей может быть постоянным или переменным.

2. Элементарная форма механизма. Виллис распределяет все механизмы на четыре группы: механизмы с перекатывающимися звеньями, механизмы со взаимно скользящими звеньями, шарнирные механизмы, передачи гибкими звеньями. Несколько позже Виллис добавил пятую группу – сдвоенные звенья.

Простыми механизмами, по Виллису, являются такие, которые имеют по два или три подвижных звена. Он подразделяет их на классы: к классу А относятся механизмы, у которых соотношение скоростей ведущего и ведомого звеньев сохраняют постоянную величину и знак для всего времени движения механизма; к классу В относятся механизмы с отношением скоростей, переменным по величине, но постоянным по знаку; наконец, класс С заключает в себе механизмы, у которых отношение скоростей постоянно, но отношение направлений переменно.

Дальнейшее подразделение классов на группы Виллис производит, исходя из способа передачи движения: 1) при помощи взаимного перекатывания поверхностей; 2) при помощи взаимного скольжения поверхностей; 3) при по­мощи гибкого звена; 4) шарнирными механизмами; 5) при помощи сдваивания звеньев. Далее Виллис рас­сматривает сложные механизмы. Он подразделяет их на два класса, исходя из принципа сложения скоростей и сло­жения перемещений.

Таковы основные принципы классификации Виллиса. Нельзя сказать, чтобы она была очень ясной, да автор и сам это понял и внес во второе издание своей книги неко­торые коррективы, не особенно, впрочем, существенные. Очистив техническую кинематику от инородных включе­ний, Виллис не смог провести последовательный анализ, в результате чего в его систематике механизмов оказались слабые места.

1.2 «Теоретическая кинематика» Ф. Рело

В третьей четверти века шарнирные механизмы по­падают также в поле зрения немецких ученых, ведущая роль здесь, несомненно, принадлежит крупнейшему немецкому машиноведу Рело, который в значительной степени обогатил учение о машинах.

Франц Рело родился 30 сентября 1829 г. в Эшвейлере, близ Ахена, в семье, для которой техника была традицион­ным занятием. Получив начальное образование в школе и некоторую техническую подготовку в семье, он начал работать на заводе, сперва учеником, а затем конструк­тором и техником. Работая, он усиленно занимался самообразованием, в частности изучал труды Редтенбахера. С 1850 по 1852 г. он слушал лекции в Политехническом институте в Карлсруэ, всецело находившемся в те годы под влиянием Редтенбахера.

Еще в студенческие годы Рело начал работать над ис­следованиями в области машиностроения. В 1854 г. он в соавторстве с Моллем издал первый том «Конструирова­ния в машиностроении». В 1856 г. Рело был приглашен на должность профессора механико-технического отделения Цюрихского политехникума, где ему пришлось работать вместе с Цейнером и Кульманом. В 1864 г. он перешел в Берлинский ремесленный институт на кафедру машино­строения. В 1866 г. этот институт (основанный в 1821 г.) был преобразован в Ремесленную академию, директором которой Рело пробыл с 1867 по 1879 г. В 1879 г. на базе Ремесленной и Строительной (основанной в 1799 г.) академий было основано Берлинское высшее техническое училище.

В Германии в первой половине века кинематикой не занимались. Впервые этот предмет Рело начал читать в Швейцарии, в Цюрихском политехникуме, в 1871 г. Затем продолжил его в Берлинском ремесленном институте, а позже — в Ремесленной академии. Одновременно он начал издавать «Кинематические сообщения» и другие мемуары по прикладной теории машин. Несколько позже начал чтение курса кинематической геометрии Аронгольд, затем Шелль издал трактат по теоретической механике «Теорию движения и сил», в котором значительное внима­ние уделил кинематике. В 1875 г. Рело опубликовал первый том «Теоретической кинематики».

Рело был не только ученым, но и практиком: он был членом жюри на международных выставках в Париже (1867), Вене (1873), Филадельфии (1876), в Сиднее ­– Мельбурне (1879-1881). Анализируя состояние герман­ской промышленности, он требовал повышения качества её изделий. Рело много работал и в области истории техники. В «Теоретической кинематике» истории машин посвящена отдельная глава. Введение, примечания к отдельным параграфам трактата также насыщены историческими сведениями. Можно сказать, что Рело подходил исторически к исследованию всех вопросов кинематики.

Над идеями «Теоретической кинематики» Рело рабо­тал с 1852 г. Таким образом, этот большой трактат явился результатом почти 25-летней интенсивной конструкторской, педагогической и научной деятельности.

Во введении Рело излагает краткую историю науки о машинах. Разбирая труды своих предшественников, он приходит к выводу, что в сущности кинематика как наука еще не создана. Каждая наука характеризуется определен­ной системой. В технической науке такая система должна не только пояснять, но и помогать создавать новое, в частности, в механике машин система должна облегчить создание новых механизмов, однако, говорит Рело, ни одна из предшествовавших систем Новых механизмов не создала.

Первая глава содержит изложение основных прин­ципов науки. Рело утверждает, что науку о машинах сле­дует разделить на четыре отдельных дисциплины: соб­ственно науку о машинах, которая должна заниматься описанием существующих машин; теорию машин, которая является применением механики к машинам и объектом изучения которой должны быть машины-двигатели, а от­части и рабочие машины; учение о построении машин и кинематику, или теорию механизмов.

Связь между понятиями механизма и машины прини­мает затем у Рело следующую форму: если мы понудим одно из звеньев механизма с помощью некоторой силы изменить первоначальное положение, то получим машину. Как видим, в определении машины Рело исходит совершен­но из иного принципа, чем его предшественники. У них существование машины определялось наличием некоторых составных частей, а именно, двигателя, или приемника, передачи и рабочего органа, или орудия. Иначе говоря, машина определялась аналитически. Идея Рело синте­тична: он исходит из понятия кинематической пары и через понятия кинематической цепи и механизма пере­ходит к определению машины. Вместе с тем определение Рело оказывается неполным: ему удовлетворяют и весы, и теодолит, и другие подобные приборы; таким образом, понятие машины расширяется, что едва ли необходимо.

Во второй главе изложены принципы форономии. Под этим названием Рело, пользуясь определением Аронгольда, понимает кинематическую геометрию. Сюда он относит понятия мгновенного центра вращения, полодий, исследо­вание движения.

Исследованию кинематических пар, центрального поня­тия кинематики Рело, посвящены третья и четвертая главы. Рело указывает, что существует лишь три вида низших облекающих пар: вращательные, поступательные и винтовые. Высшими Рело называет пары, образуемые телами, которые могут вращаться около мгновенной оси, непрерывно меняющей свое положение. Он разбирает зависимые пары, образующиеся при силовом замыкании гибкими и жидкими элементами, пружинами. Кинемати­ческие цепи Рело исследует в пятой главе.

Некоторым «дивертисментом» представляются две следующие главы, посвященные изложению истории машин и символическому языку кинематики, который Рело считал одним из главных своих достижений, но он оказался таким же нежизненным, как и аналогичные предложения иных ученых.

Значительный интерес представляет восьмая глава о кинематическом анализе, под которым Рело понимает раз­ложение механизма на цепи и пары, т. е. то, что мы назы­ваем структурным анализом. Прежде всего, он применяет свой метод к исследованию «простых машин» и приходит к выводу, что они представляют собой собрание разнород­ных кинематических задач.

В десятой главе Рело исследует большую группу шестеренных механизмов, служащих для передвижения жидкостей и газов. Здесь он впервые высказывает мысль о том, что элементы кинематических пар не обязательно должны быть твердыми телами.

Двенадцатая глава посвящена анализу понятия маши­ны. Она послужила поводом к дискуссии о машине, разыгравшейся вскоре после выхода книги в свет. Начав с критики концепции французской школы, наиболее ярко выраженной в трудах Понселе, Рело приводит ряд приме­ров, которые, по его мнению, не соответствуют основному положению Понселе о трехчленном делении машины на двигатель, передачу и орудие. На основании подобных рассуждений Рело выводит, что орудие не составляет необходимой части машины, а является лишь возможным ее элементом. По функциональному признаку Рело делит все машины на два класса: машины для изменения положения и машины для изменения формы.

Рело приходит к выводу: чтобы при помощи машины получить тело определенной формы, необходимо, чтобы форма орудия была огибающей заданной поверхности. Этот вывод является одним из первых, если вообще не первым, относящимся к механике орудия.

Продолжая свои рассуждения, Рело утверждает далее, что ни орудие, ни привод, ни трансмиссия не являются обязательными составляющими машины; машина пред­ставляет собой замкнутую кинематическую цепь, причем передвигаемое или обрабатываемое тело является членом или кинематическим элементом этой цепи. Взамен обще­принятой классификации Рело предлагает свою:

а) главный механизм, в котором можно обнаружить
приемник и орудие;

б) распределитель с его подразделениями, питанием и отведением;

в) механизм регулировки и остановки;

г) механизм передачи.

Однако Рело отмечает, что и эта классификация несо­вершенна и что некоторые устройства в машинах могут попасть в разные ее подразделения.

Последняя, тринадцатая, Глава посвящена синтезу ме­ханизмов. Рело различает прямой и непрямой синтез. Под прямым синтезом он понимает составление механиз­мов, которые могут обеспечить на заданном обрабатывае­мом теле определенные изменения места и формы. Но основным методом составления новых меха­низмов Рело считает непрямой синтез, под которым под­разумевает предварительное решение всех задач опреде­ленного типа, среди которых может оказаться и искомая.

«Теоретическая кинематика» Рело произвела на маши­новедов большое впечатление. Уже через два-три года она была переведена на английский и французский языки и приобрела многих последователей в разных странах. К ним относились, в частности, В. Н. Лигин в России и А. Кен­неди в Англии. Во многих высших технических школах, немецких и иностранных, начали преподавать теорию ме­ханизмов «по Рело».

Вместе с тем целый ряд идей и определений Рело ока­зался недостаточно обоснованным и вызвал возражения. Рело пользовался большим авторитетом среди ученых в области прикладной механики. Но у него было и много противников, борьба с которыми зачастую принимала с обеих сторон резкие формы и особенно обострилась на рубеже столетий.

2 ВКЛАД ЧЕБЫШЕВА В РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

Пафнутий Львович Чебышев (1821—1894) родился в с. Окатово Калужской губернии. Первоначальное обра­зование получил в семье. В 1837 г. поступил на второе отделение философского факультета Московского уни­верситета. В 1841 г., будучи еще студентом, получил се­ребряную медаль за сочинение «О числовом решении алгебраических уравнений».

В том же году Чебышев окончил университет, а в 1843 г. был подвергнут испытаниям на степень магистра математических наук. В 1846 г. Чебышев защитил диссертацию на тему «Опыт элемен­тарного анализа теории вероятностей». В 1847 г. он пере­ехал в Петербург и приступил к работе в Петербургском университете в Должности адъюнкта. В 1849 г. он защи­тил диссертацию па тему «Теория сравнений» и получил степень доктора математики и астрономии, а через два года был избран экстраординарным профессором Петер­бургского университета.

Свою педагогическую деятельность в Петербургском университете Чебышев начал с чтения курса практиче­ской механики. Кроме этого курса Чебышев в разное время читал высшую алгебру, сфери­ческую тригонометрию, аналитическую геометрию, тео­рию чисел, интегральное исчисление, теорию вероятно­стей, теорию эллиптических функций.

С Чебышева начинается большая русская наука в об­ласти механики машин. Более того, он оказал существен­ное влияние и на мировую историю науки: в сущности лишь после его работ механика машин получила возмож­ность использовать математический аппарат.

Вклад Чебышева в механику машин начинается с то­го курса, который он прочитал в Петербургском универ­ситете. Курс этот, рассчитанный на три семестра, читался им вплоть до 1856 г. В первом семестре он читал раздел «Об органах преобразования движений» с полной теорией построения зубчатых колес, а также значи­тельную часть второго отдела «О передаче движений». Здесь он давал общий способ вычисления количества ра­боты, выводил уравнение, показывающее потерю работы от вредных сопротивлений, излагал законы трения и жесткости веревок и разбирал теорию вредных сопротив­лений. Во втором семестре изучались трение в блоках, пинтах, зубчатых колесах, неравномерность хода машин и их регулирование, теория маховика, теория удара. Тре­тий семестр посвящался изучению теории двигателей, гидравлических колес, турбин, а также исследованию не­которых других гидравлических машин. Подобного содержания была и программа курса прак­тической механики, читанного Чебышевым в Александ­рийском лицее.

Важнейшим направлением исследований Чебышева в области кинематики было создание им теории шарнирных механизмов, значение которой для развития теории ма­шин было осознано значительно позже.

Одним из первых объектов исследований П. Л. Чебы­шева в области теории механизмов и стала теория шар­нирных механизмов. «Из многих предметов исследова­ния, которые представились мне при рассматривании и сличении между собою различных механизмов передачи движения, особенно в паровой машине, где и экономия в топливе и прочность машины много зависят от способов передачи работы пара, я особенно занялся теориею механизмов, известных под названием параллелограммов»

Вопросами теории параллелограммов Чебышев зани­мался еще до своей первой заграничной командировки. По возвращении из-за границы он представил в Академию наук работу «Теория механизмов, известных под названием параллелограммов», в которой изложил осно­вы метода приближенного синтеза механизмов. В сущно­сти, эта работа является также первым трудом, в котором была поставлена задача аналитического синтеза механиз­мов. И, кроме того, это была первая работа, в которой задачи теории механизмов были поставлены на языке математики. Правда, и до того времени были математи­ческие работы — исследования в области кинематической геометрии и примыкающие к ним работы в области тео­рии зубчатых зацеплений. Но лишь в труде Чебышева впервые практическая кинематика вошла в семейство дис­циплин математического естествознания.

Для решения задач синтеза шарнирных механизмов Чебышев разработал специальную математическую тео­рию — теорию наилучшего приближения функций поли­номами. Основной задачей ее явилось нахождение точки, описывающей приближенно прямую линию.

Чебышев сформулировал задачу не конкретно, а в бо­лее общей форме, из которой решение для искомого па­раллелограмма вытекало как частный случай: «Опреде­лить изменения, которые надо произвести в приближен­ном выражении функции f(х), данном ее разложением по степеням х – а, если требуется сделать наименьшим предел его погрешности между x=a­­–h и x=a+h, где h – величина не очень значительная». Эта идея Чебышева оказалась весьма плодотворной как для теории механиз­мов, так и для математики.

Чебышеву принадлежит также основополагающая ра­бота в области структурного анализа механизмов — «О параллелограммах». Он ука­зал в ней, что шарнирные механизмы («механизмы параллелограммов») можно рассматривать как системы прямых линий, связанных шарнирами, что длины отрезков прямых в этом случае являются неизменными и что шарниры, соединяющие два отрезка, накладывают на них по два условия связи. Таким образом, впервые ки­нематическая пара получила свое математическое выра­жение. Обозначив m — число звеньев, образующих механизм, n — число шарниров, связывающих по два плеча, v – число шарниров, связывающих одно звено с закрепленным звоном (с неподвижной плоскостью), он получает условие принужденного движения механизма

3m2 (n+v) = l.

Эта знаменитая формула в несколько измененном виде была названа формулой Чебышева.

Чебышев не только теоретически исследовал шарнир­ные механизмы, но и сконструировал целую их серию (свыше 40 механизмов и около 80 их модификаций). Это механизмы с остановками, в которых ведомое звено со­вершает прерывистое движение, симметричные прямоли­нейно-направляющие механизмы («стопоходящая маши­на», гребной механизм), многозвенные прямолинейно-на­правляющие механизмы и др. Интересно, что свой метод синтеза механизмов Чебышев применил также к реше­нию задачи о центробежном регуляторе и построении профилей зубчатых колес.

И в Академии наук, и в университете П. Л. Чебышев был очень близок с В. Я. Буняковским и О. И. Сомовым. Благодаря трудам этих трех ученых в 60-х годах XIХ в. была создана Петербургская математическая шко­ла. Можно сказать, что к этому времени относится и создание русской школы в области теории механизмов и машин.

П. JI. Че­бышев заложил основы исследования структуры механиз­мов, разработал метрический синтез механизмов и глубо­ко теоретически и практически изучил шарнирные меха­низмы. В сущности лишь от него начинается планомерное изучение этой важнейшей группы механизмов, и он пер­вый указал на то, что теория механизмов — это наука математическая. Ученики Чебышева продолжили и за­крепили исследование и развитие его идей в области ме­ханики машин, поэтому с его именем обычно и связы­вается становление русской специальной научной школы в этом направлении.

3 ФОРМИРОВАНИЕ КОНСТРУКТОРСКО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ ИЗУЧЕНИЯ МАШИН.

В ходе развития машинного производства машиноведение становилось все более важным фактором технического прогресса машиностроения. Важную роль играли те научные поиски и многочисленные исследования, которые были развиты в первые десятилетия XX в. на основании исследовательских работ последней трети XIX в.

Наиболее существенный вклад в науку о машинах внесли ученые и инженеры, имевшие большой практический опыт и преподававшие в университетах, технических институтах, колледжах, военных училищах. Среди них — видные французские ученые: Ш. Лабуле, который издал обстоятельный «Курс кинематики или теории механизмов», выдержавший в 70—80-х годах три издания; Ж. Б. Беланже, написавший «Курс кинематики», Г. Гупийер, подготовивший первый университетский учебник «Курс механизмов» и специальную монографию «Теоретический и практический курс о зацеплениях», посвященный зубчатым передачам в машинах; профессор А. Резаль, выпустивший «Трактат чистой кинематики»; профессор А. Маннгейм, оформивший кинематическую геометрию в самостоятельное научное направление. В этой же области успешно работали видный бельгийский ученый Ф. Жильбер и один из основоположников статистической кинематики, американский ученый В. Гиббс.

В Англии наибольшую роль в развитии кинематики машин на рубеже XIX—XX вв. сыграли работы А. Кейли, Д. Сильвестра и особенно А. Кеннеди, создавшего первый английский учебник по механике машин.

В Германии развивались учения знаменитого машиноведа Ф. Рело, сформулировавшего многие понятия в теории машин и механизмов и предложившего принципы их классификации. Из его последователей можно выделить двух немецких ученых: Ф. Грасгофа, выпустившего в период 1870—1890 гг. три тома «Теоретического машиностроения», и Л. Бур-местера, создавшего известный «Учебник кинематики» (1888 г.), в котором впервые для исследования механизмов были применены методы кинематической геометрии.

Многим обязана наука о машинах крупнейшему русскому ученому, профессору Петербургского университета П. Л. Чебышеву. Продолжателями работ Чебышева были его ученики и последователи — П. О. Сомов, успешно разрабатывавший теорию структуры механизмов и их классификацию; Н.Б.Делоне, выпустивший «Лекции по практической механике»; В. Н. Лигип, издавший впервые в России монографию «Кинематика»; X. И. Гохман, написавший «Кинематику машин».

На рубеже XIX и XX вв. и в первые десятилетия XX в. наибольший вклад в науку о машинах вносят ученые Германии и России. В 1900 г. выходит в свет второй том «Теоретической кинематики» Ф. Рело, послуживший как бы катализатором многих работ в области механики машин. Интересные исследования в этом направлении выполнили Р. Мюллер, О. Мор, Л. Бурместер. Крупными достижениями ознаменована деятельность видного немецкого ученого, профессора Ф. Виттенбауэра, создавшего систему графических методов исследования динамики механизмов и машин. Изданная Виттенбауэром «Графическая динамика» явилась синтетическим трудом, в котором на основе многих обобщений излагались методы кинетостатического и динамического расчета механизмов, ставились некоторые проблемы механики машин.

Весьма широкой и плодотворной была на рубеже столетий деятельность русской школы механики машин. Россия, в целом значительно уступавшая в промышленном развитии главным капиталистическим странам мира, имела ряд солидных технических школ. Многие русские профессора сочетали работу в университетах с преподаванием в технических вузах.

Проблемы механики машин, расчета и проектирования транспортных, подъемных, торных, сельскохозяйственных машин нашли широкое отражение в работах Н. Е. Жуковского, Н. И. Мерцалова, П. К. Худякова, А. И. Сидорова, В. П. Горячкина, Л. В. Ассура, В. И. Гриневецкого, Д. С. Зернова и др. Профессор Н. Е. Жуковский, работы которого по аэродинамике принесли ему мировую славу, был крупнейшим исследователем в области теории механизмов и машин, выдающимся педагогом и популяризатором идей механики машин. Широкую известность получили его работы «Распределение давлений на нарезке винта и гайки», «О скольжении ремня на шкивах», «О тренип в машинах» и др. Курс прикладной механики, прочитанный Н. Е. Жуковским в Московской практической академии коммерческих наук, был впервые издан в 1901 г. В 1909 г. выпущен специальный курс регулирования машин, прочитанный Жуковским в МВТУ; в курсе были две обширные части: статика и динамика регулятора. Работы Н. Е. Жуковского на много лет сохранили свое непреходящее теоретическое и практическое значение; не удивительно, что они многократно переиздавались.

Капитальным трудом «Динамика механизмов» обогатил науку о машинах проф. Н. И. Мерцалов. Создателем классической теории структуры и классификации механизмов был ученик Жуковского Л. В. Ассур. Новый оригинальный курс «Элементы машиноведения» основал в начале 900-х годов профессор МВТУ А. И. Сидоров. Его курс представлял собой своеобразную энциклопедию по машиноведению: здесь были заложены научные основы теории механизмов и машин, общего машиноведения, принципы расчета и проектирования деталей машин и самих машин. Наряду с известным немецким ученым К. Бахом, издавшим курс «Детали машин», проф. А. И. Сидоров явился создателем отечественной школы расчета и проектирования деталей и узлов машин. Ему принадлежат также интересные «Очерки по истории техники».

Проблемы трения в машинах и создания высокоэффективных способов жидкостной смазки успешно разрабатывал профессор Н. П. Петров — один из основателей гидродинамической теории трения. Он впервые дал сложным явлениям трения математическую интерпретацию, создал методы их точного измерения и регулирования, ввел в практику машиностроения многие ранее неизвестные коэффициенты трения, разработал правила изготовления смазок для узлов машин.

Особое значение для становления науки о машинах имели труды профессора В. П. Горячкина. Дело в том, что на протяжении длительного периода развития машиностроения учение о рабочих, или технологических, машинах выпало из поля зрения машиноведов; им занимались, как правило, технологи, и сводилось оно в основном к описательным курсам. Базой для создания теории технологических машин В. П. Горячкин избрал парк сельскохозяйственных машин, достаточно большой и разнообразный в то время. В период 1909—1914 гг. опубликованы такие труды В. П. Горячкина, как «Теория жатвенных машин», «Теория барабана», «Зерносушилки», «Веялки и сортировки», «Силы инерции и их уравновешивание». В 1919 г. издана монография «Земледельческая механика», ставшая первым в технической литературе трудом, где обобщены вопросы теории рабочих машин. Идеи проф. В. П. Горячкина, развитые в послереволюционное время, внесли большой вклад в советскую науку о машинах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работами Виллиса, Чебышева и Рёло определились основные научные направления, ставшие впоследствии содержанием науки, которая сейчас носит название «Теория механизмов и машин».

Крупным вкладом в науку о механизмах в середине XIX столетия явилась работа английского ученого Р. Виллиса, посвященная теории механизмов. Ему принадлежит классификация механизмов, основы которой не потеряли и теперь своего значения.

Создание русской школы по теории механизмов относится к середине XIX в. и непосредственно связано с именем П. Л. Чебышева, ставшего основоположником теории структурного и кинематического синтеза механизмов. Его труды стали тем фундаментом, на котором были впоследствии развиты аналитические методы синтеза механизмов, получившие такое широкое развитие в наше время.

Во второй половине XIX в. публикуются работы выдающегося немецкого ученого Ф. Рёло. Его труды обогатили науку о машинах принципиально новым содержанием. Им вводятся важнейшие в теории механизмов понятия о кинематической паре и кинематической цепи. Его «Теоретическая кинематика» может быть признана трудом энциклопедическим, охватывающим все стороны учения о механизмах.

На протяжении своего становления теория механиз­мов и машин находилась на стыке идей механики и теоре­тического машиностроения. Однако запросы машино­строения наука о машинах полностью удовлетворить не смогла: попытки разработать методы синтеза механизмов были неудачными, не было создано и теории рабочих машин.

Разработка новых направлений теории механизмов и машин стала делом ученых второй четверти XX в.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. Учебник для втузов. – М.: Наука, 1988. ­­

2. Боголюбов Н.И. Теория механизмов и машин в историческом развитии ее идей. – М.: Наука, 1976.

3. Зайцев Г.Н. История техники и технологий. Учебник для вузов. – СПб: Политехника, 2007.

4. Ковалев В.И. История техники: учебное пособие для вузов – 3 изд. – Старый Оскол: ТНТ, 2009.

5. Становление научных основ машиноведения // Техника в ее историческом развитии: URL: http://www.industring.ru/system/system5.html (дата обращения: 05.12.2010)

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации