Начало жизненного пути (стр. 4 )

Так были начаты поиски принципов построения пространственных механизмов. Параллельно шла работа над совершенствованием учебника для высшей школы. Нужно сказать, что дискуссия, проведенная в 1932 г. и установившая, что в этом отношении не все обстоит благополучно, сыграла свою роль, и уже в следующем году появляются новые учебники, обладавшие методическими и научными достоинствами. В 1933 г. вышел в свет учебник «Кинематика механизмов», который содержал довольно большой раздел, посвященный структуре и синтезу механизмов. Здесь он выводит свою формулу существования пространственного механизма, идентичную с формулами и X. И. Гохмана, но анализа ее не производит и использует ее лишь формально. Характерно, что вопросы структуры он излагает после изложения кинематики, в которой он не пользуется какой-либо классификацией.

Аксоиды - ч. 3

Интерес к классическому наследию возник в те годы не только в Советском Союзе. В Германии перед машиноведами встали те же самые проблемы, что и перед советскими машиноведами: учение о плоских механизмах, синтез механизмов, теория пространственных механизмов. Первые две проблемы решались на базе трудов Рело, Бурместера, Грюблера и Виттенбауэра. Следуя Бурместеру, Г. Альт и его ученики развивали метрический метод синтеза механизмов. В работе «К синтезу плоских механизмов» (1921 г.) Г. Альт распространил метод Бурместера на четыре и пять заданных положений и показал, что задача синтеза шарнирного четырехзвенника может иметь до трех решений. Кроме того, Альт указал, что при синтезе важное значение имеют не только положения, которые принимает механизм в процессе своего движения, но и распределение скоростей. В конце 20-х годов Альт решил ряд задач синтеза кривошипно-ползунного механизма, а в 1932 г. начал заниматься синтезом многозвенных механизмов.

Параллельно проводились исследования в области структурного синтеза, который был основан на идеях М. Грюблера и сводился к определению числа звеньев механизма по установленным зависимостям между числом звеньев и кинематических пар. В таком виде Структурный синтез мог лишь подтвердить возможность существования механизма, построенного некоторым образом, но он не давал ни способа построения такого механизма, ни тем более определения размеров звеньев и не указывал на характер их взаимосвязи в процессе относительного движения звеньев. Некоторые новые идеи внес К. Кутцбах, который применил схему Грюблера к задаче о распределении движения, получаемого от одного источника между несколькими и в общем случае различными каналами. Он использовал гидравлическую модель передачи давления от одного источника в несколько каналов. Кутцбах распространил этот метод и на механизмы, составленные из жестких звеньев, и в частности построил ряд конструкций дифференциальных механизмов.

Третий метод синтеза механизмов, развитый немецкими учеными в 20-х — первой половине 30-х годов,— это эмпирический метод, он ведет свое начало от идей Рело. Он заключался в преобразованиях существующих механизмов путем изменения базового звена. Логическим развитием тех же идей стал так называемый экспериментальный синтез механизмов, предложенный и разработанный Pay (1931 г.). Pay предположил, что всю систематику механизмов, по Рело, можно свести к шарнирному четырехзвеннику, который становится, таким образом, исходной формой построения сложных механизмов. Все виды Элементарных кинематических пар Pay приводит к шарниру. Pay изображает те шатунные кривые, которые получаются при изменении величин звеньев и формы четырехзвенника; при этом он пытается решить обратную задачу — определить размеры механизма, который сможет воспроизвести нужную кривую или хотя бы ее участок.

Аксоиды - ч. 4

Альт и Флокке положили начало также динамическому синтезу механизмов, который оказался необходимым при проектировании высших кинематических пар. Действительно, при проектировании кулачковых механизмов оказалось, что недостаточно построить кулачок, соответствующий заданному закону движения; таких кулачков можно построить сколь угодно много, но не все они смогут работать. В одной из статей, опубликованных ь 1931 г., Флокке развил понятие угла передачи движения и доказал его зависимость от параметров механизма. Альт обобщил понятие угла передали и распространил его на другие, в частности на шарнирные, механизмы.

Первой и наиболее важной немецкой работой в области кинетостатики и динамики механизмов явилась «Графическая динамика» Виттенбауэра (1922), однако в ней были лишь элементарные сведения по структуре механизмов, развивавшие идеи Грюблера. Прегер пытался устранить недостаток работы Виттенбауэра, связанный с отсутствием классификации, и в 1926 г. в своей монографии «Кинематика механизмов как орудие динамики механизмов» построил изложение на основе классификации, предложенной Линеном в Мюнхене во втором десятилетии XX в. Однако классификация Линена была значительно менее совершенной, чем классификация Ассура, и методы анализа механизмов, построенные на ее базе, оказались громоздкими и малопригодными для практического использования.

Идеи Виттенбауэра и Прегера развивал австрийский ученый Карл Федергофер, профессор Высшей технической школы в Граце. Он решил задачу точного и приближенного определения сил инерции методом замещающих масс и задачу определения точки приложения силы инерции — при помощи поворотного круга. Самое же главное — это то, что Федергофер начал исследования теории пространственных механизмов. Так же как и в Советском Союзе, на Западе эти проблемы были связаны с развитием специального технологического, и в частности сельскохозяйственного, машиностроения. Он разработал методы киыетостатического расчета пространственных механизмов с низшими парами и некоторыми задачами пространственной кинематики и кинетостатики механизмов с высшими парами.

Как известно, первым пространственным механизмом с высшей парой, с которым встретилась техника, был механизм конического зацепления. Не позже XV в. был изобретен шарнир, носящий имя Кардана и его вариант—механизм Гука (XVII в.). В дальнейшем новые механизмы сферического типа появились лишь в XX веке — в 20-х годах был изобретен механизм качающихся шайб, нашедший себе применение в автомобильной и авиационной технике. Для некоторых частных случаев кинематика механизмов качающихся шайб была изучена немецкими учеными в конце 20-х годов. В частности, в 1929 г. Ф. Мюллер (одновременно с ) использовал аналогию между плоскими и сферическими механизмами, на которую впервые указал Рело еще в 1875 г.

Кинематика механизмов - ч. 1

посвятил кинематике механизмов с качающимися шайбами статью, опубликованную в 1936 г.

Таким образом, советские машиноведы и немецкие ученые, которых можно отнести к «немецкой» школе в науке о машинах, шли параллельными путями. Следует учесть при этом, что Международной организации машиноведов тогда не было, взаимная информация отсутствовала, и ученые одной страны не всегда и весьма не полно знали о работах, проводимых учеными других стран. Обмену идеями препятствовала и начавшаяся фашизация Германии.

Поэтому информацию о зарубежных работах должны были составлять сами советские ученые. В этом направлении важную работу выполнил . Он опубликовал в 1934 г. статью «Современное состояние теории механизмов в Германии», которой привлек внимание советских машиноведов к проблеме синтеза механизмов. Позже он же опубликовал вторую статью на ту же тему — «Современное состояние синтеза механизмов»6, в которой привел и краткий исторический очерк проблемы.

Таким образом, необходимость создания действенной классификации механизмов к началу 30-х годов была осознана как советскими, так и зарубежными учеными. Но в этом отношении положение советских исследователей было лучшим: в их распоряжении оказался классический задел. И в первой половине 30-х годов в Советском Союзе идет напряженная работа над разработкой систематики и классификации механизмов. Вслед за творчество начинают изучать , , . В 1935 г. опубликовал свои исследования по общим методам кинетостатического анализа плоских механизмов путем решения систем векторных и скалярных уравнений. Значение этих работ состояло в том, что была решена важная проблема механики машин на основе классификации Ассура.

В начале 30-х годов советские машиностроители стали разрабатывать еще одно направление науки о машинах — теорию машин автоматического действия. Для советского машиностроения, переживавшего в первые годы первой пятилетки свою раннюю молодость, направление это явилось заделом на будущее. Правда, это будущее оказалось весьма недалеким. В 1932 г. в Ленинградском политехническом институте и организовали первую в Советском Союзе кафедру машин автоматического действия.

В этой работе принял участие также . В 1937 г. он опубликовал работу «Методика построения машин-автоматов». Несколько раньше, в 1934 г., он опубликовал (в соавторстве со своими сотрудниками , и ) учебник прикладной механики.

Кинематика механизмов - ч. 2

Учебник этот принадлежит еще к «старому» направлению, однако в нем уже подняты некоторые вопросы, характерные именно для науки о машинах 30-х годов. В учебник были включены разделы, посвященные структуре, синтезу и анализу механизмов; в последнем были изложены сведения из кинематической геометрии, метод планов скоростей и ускорений и графическое дифференцирование и интегрирование. Во второй части, посвященной теории машин, были рассмотрены равновесное движение (в частности, здесь были изложены элементы кинетостатики) и неравновесное движение: силы инерции и их уравновешивание, регулирование хода машин, включающее расчет махового колеса и понятие о регуляторах, а также колебания в машинах. Учебник содержал также разделы, в которых были изложены основные данные о гидравлических, пневматических и электромеханических передачах.

Были и другие учебники — , который выпускали отдельными тетрадями, и другие. Самым распространенным был в первой половине 30-х годов учебник , который в 1934 г. издан четвертым изданием в двух томах: первый был посвящен кинематике механизмов, а второй — статике и динамике машин. Лев Борисович Левенсон был выдающимся специалистом в области теории горных и обогатительных машин. По окончании Петербургского горного института (1903 г.) он работал инженером-конструктором, а в 1915 г. после защиты диссертации был избран адъюнктом по кафедре прикладной и горнозаводской механики в Горном институте. В 1930 г. он переехал в Москву и занял кафедру прикладной механики в Московском горном институте. Левенсон был прекрасным конструктором, и к нему часто обращались за разного рода консультациями, чаще всего по вопросам прочности и надежности. Как конструктору ему неоднократно приходилось решать задачи, связанные с силами инерции. Об этом он писал и в своем учебнике по теории машин; однако формулировка самого понятия силы инерции у него была не вполне корректна. Эта формулировка и послужила причиной почти двухлетней дискуссии (1935— 1937 гг.).

Едва ли можно было назвать простым вопрос, который возник еще в XVITI в. и который неоднократно возникал уже после завершения дискуссии 30-х годов. Кроме того, сама дискуссия выявила очень большое разнообразие мнений по этому «простому, но важному» вопросу, причем среди виднейших ученых-механиков. И притом решения Левенсона даже с учетом некорректности его формулировок были инженерно правильными. Критики не могли (или не хотели) заметить это обстоятельство. принимал все меры, чтобы смягчить удары, обрушившиеся на , стараясь убедить его противников, что некоторые трактовки этого вопроса встречаются и у других авторов и что инженерный результат расчетов не меняется от характера трактовки.

Кинематика механизмов - ч. 3

Профессор Ленинградского индустриального института опубликовал статью, в которой провел анализ самого принципа Даламбера как исходной причины всех недоразумений, а также очерк его дальнейшей трактовки у Делоне и у других ученых. Но никто из участников дискуссии не вспомнил о том, что понятие силы инерции (о котором рассуждал еще Карно в 1783 г.) оставалось сугубо академическим до тех пор, пока силы инерции не дали себя почувствовать. В последней четверти XIX в. в связи с возросшими скоростями движения участились случаи крушения поездов, были поставлены вопросы о необходимости уравновешивать вращающиеся и поступательно движущиеся массы. Оказалось, что в ряде случаев силы инерции во много раз превосходят силы веса соответствующих деталей.

Однако нельзя сказать, что дискуссия была бесполезной. Она показала, что ученым нельзя расходиться на два чуть ли не враждебных лагеря —на теоретиков и на практиков. Пришлось вспомнить слова великого теоретика, основателя Петербургской математической школы, о том, что наиболее благоприятные результаты дает сближение теории с практикой. «Несмотря на ту высокую степень развития, до которой доведены науки математические...— писал он,— практика явно обнаруживает неполноту их во многих отношениях; она предлагает вопросы существенно новые для науки и, таким образом, вызывает на изыскание совершенно новых методов. Если теория много выигрывает от новых приложений старой методы или от новых развитии ее, то она еще более приобретает открытием новых метод, и в этом случае наука находит себе верного руководителя в практике».

Иван Иванович Артоболевский внимательно следил за дискуссией, хотя сам и не принял в ней участия. Ему приходилось встречаться с Левенсоном, и он искренне уважал его как замечательного инженера и творца машин. Конечно, дело о его научных ошибках было крайне раздуто, но все же они были. А ведь вопрос о силах инерции был не единственным «скользким» местом в теории машин, были и другие. Как же поступить в этом случае?

И Иван Иванович приходит к единственному возможному решению: науку о машинах нужно создавать заново, на стыке идей учения о машинах, математики и механики; теория механизмов и машин должна стать действительной теорией машиностроения. А для этого нужно изучить и творчески переработать все лучшее из того, что было сделано отечественными и зарубежными учеными в этом направлении.

Структура механизмов

Учение о структуре механизмов - ч. 1

В соответствии с новым уставом Академии наук СССР, утвержденным СПК СССР 23 ноября 1935 г., в составе Академии наук было организовано Отделение технических наук. Тем самым впервые в истории отечественной науки за прикладными науками было признано право развиваться в стенах академии наравне с науками фундаментальными. Обусловлено это было задачами, которые поставили перед страной первые советские пятилетки. Нужно было наиболее эффективно использовать имевшиеся и подготовить новые научные кадры в области прикладных и технических наук. Для этого в состав Академии наук был включен ряд специализированных институтов, а также организованы новые институты.

Первыми структурными подразделениями Отделения технических наук стали так называемые комиссии. Созданы они были по инициативе первого председателя отделения академика . Со второй половины 1936 г. в комиссии по машиноведению начал работать . Комиссия эта, работавшая под председательством члена-корреспондента АН СССР , состояла из семи бригад. Бригаду по теории механизмов и машин возглавлял , а секретарем ее стал .

На первом заседании бригады по теории механизмов и машин был заслушан доклад о новых методах расчета зубчатых передач. На следующих заседаниях докладывали , , и другие. В октябре 1936 г. прочел доклад «Основные принципы классификации механизмов», в котором изложил основы классификации и структуры механизмов по Ассуру. Несколько позже в докладе «Современное состояние теории механизмов и машин и ее прогресс за последние двадцать лет высказал мысль о необходимости развивать методы синтеза механизмов. Тогда же прочитал сообщение относительно применения прикладной механики в области текстильного машиностроения.

В заседании бригады принимали участие многие ученые, занимавшиеся вопросами теории механизмов и машин, поэтому вскоре заседания эти были преобразованы в постоянный семинар. Председателем семинара назначил , однако тот из-за плохого состояния здоровья в начале 1937 г. передал научное руководство семинаром . В конце того же года семинаром стал руководить . Руководить семинаром ему пришлось без малого 40 лет...

Учение о структуре механизмов - ч. 2

Но основной работой в бригаде была подготовка материалов и обоснований, необходимых для организации Института машиноведения. Вместе с , который должен был занять пост директора института, Иван Иванович разрабатывал предложения по научному профилю института, требуемому оборудованию, структуре и штатам института и его подразделений, вопросам строительства. Были проведены совещания с представителями машиностроительной промышленности, видными учеными Москвы и Ленинграда, конструкторами и ведущими инженерами крупнейших машиностроительных конструкторских бюро, сотрудниками отраслевых научно-исследовательских институтов. В результате длительных дискуссий было решено, что в институте должны осуществляться исследования по следующим основным направлениям: теория механизмов и машин; теория прочности деталей; трение и износ в машинах; теория технологических процессов. При этом отдел теории машин и механизмов должен был разрабатывать три основные темы, сосредоточив внимание на учении о структуре и классификации механизмов, синтезе механизмов и динамике машин.

Институт был официально открыт в 1938 г., но работы по его проблематике начались уже в 1937 г. был утвержден руководителем отдела теории машин и механизмов, и ему было предложено организовать лаборатории отдела и привлечь к работе перспективных ученых. Научный семинар по теории механизмов и машин продолжал свою работу уже при отделе Института машиноведения.

Одновременно в те годы преподавал в Военно-воздушной академии, в Московском университете и в Институте химического машиностроения, где он к тому же заведовал кафедрой. Вел он и большую общественную работу, которая началась с первых лет его педагогической деятельности. Он был членом бюро секции научных работников, принимал деятельное участие в различных комиссиях Московской областной секции научных работников, состоял председателем программно-методической комиссии при Главном управлении учебными заведениями Народного комиссариата тяжелой промышленности, работал также в Комитете по высшему техническому образованию. Иван Иванович часто участвовал в различных экспертизах. Еще в середине 30-х годов познакомил его с . Мерцалов принимал участие в рассмотрении работ отдельных ученых, инженерных проектов, изобретений, которые направляли Чаплыгину на заключение. К этой работе был привлечен и Артоболевский.

Учение о структуре механизмов - ч. 4

Третьей группой задач, которая с самого начала была поставлена в Институте машиноведения, была проблема динамики машин и механизмов. Проблему эту начал разрабатывать , который считал динамику машин важнейшей задачей механики машин. Еще в начале 30-х годов Горячкин указал на необходимость развития общих методов инерционного расчета механизмов, теории уравновешивания сил инерции и на некоторые другие вопросы. В 1932— 1935 гг. опубликовал свои первые работы в этом направлении. Часть работ была им выполнена совместно с и . Совместно с ними же он опубликовал в 1937— 1939 гг. работы по теории и методам уравновешивания щековых дробилок и по динамическому анализу компрессоров советского производства. В 1938 г. он обобщил методы уравновешивания сил инерции и предложил их использовать в механизмах со сложными кинематическими схемами.

Первыми сотрудниками в этом направлении стали и .

работал вместе с Артоболевским еще в конце 20-х годов в Московском текстильном институте. Он вначале работал в области теории текстильных машин (в частности, над решением задач кручения нити и динамики батанных механизмов), но постепенно перешел к общим проблемам динамики машин. В годы работы на кафедре Костицын создал ряд приборов и устройств для экспериментального исследования механизмов текстильных машин. Позже он работал заведующим кафедрой теории механизмов в Московском технологическом институте легкой промышленности, где организовал хорошие учебные лаборатории.

Опыт, приобретенный в Текстильном институте и в Институте легкой промышленности, был использован при создании лаборатории экспериментальной динамики в Институте машиноведения. Большую помощь в этой работе оказал также , товарищ по Сельскохозяйственной академии, с которым он работал у на Машиноиспытательной станции. В те годы вся техника измерения кинематических и динамических параметров была основана на механических принципах. При испытаниях машин применяли два-три типа динамометров, динамографы, тахометры, кимографы и некоторые другие приборы. Электрические методы измерения механических величин применялись редко.

Учение о структуре механизмов - ч. 3

Среди изобретений, поступавших на заключение к , некоторые были весьма сложными. Таким, в частности, был «шаропоезд» изобретателя Ярмоленко. Изобретатель построил игрушечную модель, которая забавно каталась по неподвижным каткам и при малых скоростях движения работала отлично. и должны были доказать, что при инженерном решении задачи вся система не будет работоспособной. К такому заключению они пришли после весьма тщательных и кропотливых расчетов. Эти выводы полностью подтвердились: построенный для проведения экспериментов участок дороги, как и следовало ожидать, оказался неработоспособным.

Среди проблем теории механизмов, которые особенно интересовали ученых в конце 30-х годов, следует отметить проблему структуры и классификации механизмов, от которой во многом зависело решение проблемы анализа и синтеза механизмов, и проблему динамики технологических машин. Проблема структуры и классификации механизмов в те годы была весьма дискуссионной, и ученых, работавших в этой области, часто обвиняли в отрыве от практики. Несомненно, что теория должна быть тесно связана с практикой. Важность этого положения в свое время настоятельно подчеркивал . Но в описываемый период надо было провести теоретические исследования структур механизмов, развить теорию механизмов и машин. Без этих исследований и создания научно обоснованной классификации механизмов нельзя было их систематизировать и разработать общие методы анализа и синтеза механизмов.

В 1939 г. приступил к созданию в своем отделе в Институте машиноведения группы, которая должна была приступить к исследованиям в области синтеза механизмов. Необходимость в создании такой группы была очевидной. Советское машиностроение, созданное в 30-х годах, освоило к концу этого периода производство большого числа машин с очень сложными механизмами; были созданы металлообрабатывающие автоматы, кузнечно-прессовое оборудование, сельскохозяйственные машины и разнообразные технологические машины — текстильные, полиграфические, пищевые и многие другие. Все это требовало разработки научно обоснованных методов проектирования механизмов.

Исследовании и эксперименты - ч. 1

Совместно с и начал экспериментально-теоретические работы, которые впоследствии стали важным направлением науки о машинах.

Кроме этих важнейших направлений в теории машин и механизмов, уже при организации отдела в Институте машиноведения Иван Иванович решил начать исследования также по теории машин автоматического действия. Для этой работы пригласили внештатных сотрудников из числа участников семинара. Первыми докладчиками на семинаре по вопросам теории машин-автоматов были , , ; несколько позже прочитали свои доклады , , .

Даже беглое знакомство с работами , выполненными в 1937—1941 гг., показывает, как интенсивно работал он в эти годы. Он разрабатывает теорию структуры и классификации механизмов, продолжает исследования по теории пространственных механизмов, решает ряд ключевых вопросов кинематики, кинетостатики и синтеза плоских механизмов, занимается многими проблемами динамики машин и теории машин автоматического действия, работает над созданием специальной терминологии по теории механизмов, изучает вопросы методики и истории науки. Он опубликовал ряд монографий, несколько учебников и среди них свой замечательный курс «Теория механизмов и машин» (1940), составленный на основе лекций, прочитанных им в Московском университете. Этот учебник, по существу, является первым курсом, написанным в соответствии с разработанной им классификацией.

В 1939 г. при проведении очередных выборов в Академию наук СССР в числе других были выдвинуты и кандидатуры , и ; была обеспечена сильная поддержка, бесспорной считалась и кандидатура , который в те годы был в расцвете своих творческих сил, возглавлял крупную научную школу, организовал лучшую в Советском Союзе лабораторию по теории механизмов и машин и пользовался большим авторитетом среди специалистов.

Исследовании и эксперименты - ч. 2

. Кандидатура была выдвинута и поддержана и . Его также поддержала партийная организация Института машиноведения, и он был избран членом-корреспондентом АН СССР. После этого был назначен заместителем директора Института машиноведения. Директор института академик был тогда же избран вице-президентом Академии наук, и поэтому всю основную работу по руководству институтом стал выполнять Иван Иванович.

Развивалась и работа семинара. В нем принимали участие все основные ученые старшего поколения. Но быстро растет число ученых и следующего поколения, в их числе , , .

Как было указано выше, проблемой машин автоматического действия советские ученые стали заниматься в начале 30-х годов. В связи с интенсивным развитием советского машиностроения и возрастающим значением автоматов в обрабатывающей технике на эту проблему стали обращать самое серьезное внимание. В сущности, здесь наука отстала от техники, и ни в отечественной, ни в зарубежной литературе проблема автоматов не была достаточным образом освещена. Исключением явилась теория привода, и в частности теория кулачковых механизмов, играющих важную роль в создании машин-автоматов.

Проблема машин автоматического действия была поставлена с первых же дней организации Института машиноведения и Отдела теории машин и механизмов в качестве одной из важнейших. Для исследования в этой области, кроме штатных сотрудников, были привлечены некоторые ученые из числа участников семинара. В 1939—1940 гг. Иван Иванович разработал план большой монографии по анализу машин-автоматов, в которой должны были быть изложены методы анализа механизмов машин автоматического действия и установлен общий подход к решению задач независимо от частностей конструкции различных машин. В качестве соавторов были приглашены , B. А. Юдин и . взял на себя изложение общих методов анализа машин-автоматов, а соавторы должны были развить приложение этих методов применительно к машинам пищевой, полиграфической и станкостроительной промышленности. Работу эту удалось закончить лишь в военные годы, а опубликована она была после окончания войны в двух томах, в 1945 и в 1949 гг. соответственно.

Исследовании и эксперименты - ч. 3

Итак, в конце 30-х годов зарождается советская школа теории механизмов и машин, объединенная общей тематикой и единым научным центром. Начиная с 1937 г. научным руководителем этой школы становится , несмотря на то, что рядом с ним стояли такие авторитетные и крупные ученые, как , , . Интересно проследить историю научного происхождения школы. неоднократно указывал на то, что школа возникла на базе овладения классическим наследством отечественных и зарубежных механиков и машиноведов. «Катализатором» при этом послужила теория структуры плоских механизмов .

В 1937 г. в программы высших технических учебных заведений было включено изучение теории структуры и классификации плоских механизмов по Ассуру. В том же году доцент Московского авиационного института C. Н. Кожевников прочел в Московском институте повышения квалификации инженеров курс структурного кинематического и кинетостатического анализа плоских механизмов, который позже был размножен на стеклографе. Кожевников указывает, что «отличие данного конспекта от целого ряда книг по теории механизмов, излагающих вопросы кинематического анализа, заключается в том, что здесь излагаются общие методы кинематики, применяемые к частным механизмам, в то время как в большинстве книг акцентируются частные механизмы и игнорируются общие методы» 4. Много внимания в своем учебном пособии уделяет не только механизмам, образованным наслоением двухповодковых групп, но и механизмам, в состав которых входят трехповодковые группы.

Несколько раньше, в 1936 г., показал, что структура сферических механизмов аналогична структуре плоских механизмов и что поэтому можно использовать законы и правила теории плоских механизмов в теории сферических механизмов. Тем самым было доказано, что плоские и пространственные механизмы можно исследовать аналогичными методами. Как известно, и X. И. Гохман вывели (в двух разных формах) закон существования пространственного механизма в самом общем виде. Формула Сомова была несколько видоизменена .

Исследовании и эксперименты - ч. 4

Учение о структуре механизмов было завершено в двух совместно опубликованных работах и . Это позволило значительно расширить круг тех механизмов, которые могут быть использованы в технике. Так, например, в соответствии со структурной формулой для механизмов с числом общих ограничений, равным трем (к которой, в частности, относятся плоские и сферические механизмы), должно существовать целое семейство механизмов, у которых ограничены два поступательных и одно вращательное движение. Значительно позже, в 1944 г., открыл это семейство; оказалось, что для построения соответствующих механизмов нужно ввести новую кинематическую пару с винтовыми линиями, расположенными на поверхности круглого тора.

Чтобы решить задачу структурного анализа механизма, необходимо также исследовать и соответствующим образом классифицировать все возможные частные случаи механизмов, относящихся к тому или иному семейству. С этой целью был использован метод Ассура, состоящий в «расчленении» механизма на группы, не поддающиеся дальнейшему разложению и представляющие собой как бы элементарные составляющие, из которых построен механизм. Принцип Ассура, предложенный им для плоских механизмов, был распространен на механизмы иных семейств. Еще в 1935 г. рассмотрел некоторые группы, относящиеся к механизмам семейства С 771 = 0.

В 1936 г. он целиком перенес классификацию Ассура на сферические механизмы, а в 1937 г. исследовал структуру и классификацию плоских механизмов, у которых все кинематические пары являются поступательными.

В 1939 г. в своей работе «Опыт единой классификации механизмов» предложил использовать принципы Ассура для построения механизмов всех пяти семейств. Он положил в основу образования групп метод развития контура.

Класс контура определяет число его степеней свободы. Таким образом, чтобы образовать при помощи контура группу, надо лишить этот контур числа степеней свободы, равного классу контура. Этого можно достичь путем подсоединения к контуру отдельных поводков или ветвей. Исследование структур отдельно взятых цепей, подсоединяемых к звеньям контура, показало, что в различных семействах подвижность этих цепей может быть различной. В семействе с числом т = 0 степень подвижности ветвей может меняться в пределах от 1 до 5, в семействе с числом 77г = 1 — от 1 до 4, в семействе с числом т=2 — от 1 до 3 и т. д.

Семейства механизмов - ч. 1

Исследование контуров и структуры ветвей, подсоединяемых к ним, показывает, что структура всех семейств представляет собой ряд частных случаев структуры групп семейства с числом ттг=0. Таким образом, способ, предложенный , дал возможность выявить свойства групп различных семейств. При этом было установлено, что в основе всех видов анализа групп лежат единые методы.

Обобщив понятие группы, заимствованное у Ассура и, в сущности, являющееся частным случаем более общего понятия кинематической цепи, переходит затем к исследованию самого механизма. «Механизмом называется такая кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого все остальные имеют вполне определенные движения. Звенья механизмов, законы движения которых приняты заданными, называются ведущими звеньями. Звенья механизмов, законы движения которых определяются законами движения ведущих звеньев, называются ведомыми звеньями. Таким образом, основными признаками механизма являются: подвижность его звеньев и определенность их движения»4. Это определение — краткая программа исследований в области теории механизмов. При этом от изучения кинематических пар и структуры групп можно было переходить к изучению структуры механизмов.

В качестве исходной формулы для определения степени подвижности механизма принимает известную формулу Сомова — Малышева в форме, наиболее соответствующей принятой им классификации пар:

W=6n—Ъръ—4р4—Зрз—2р2—pi.

Естественно, что в эту формулу не вошли ни дополнительные условия, характеризующие какое-либо семейство механизмов, ни дополнительные или излишние связи: формула весьма чувствительна ко всем подобным условиям и при отсутствии дополнительного анализа может дать неверный результат. Несмотря на то что формула представлена в чрезвычайно общем виде, она является и наиболее уязвимым местом теории —позже были указаны механизмы, не подчиняющиеся ограничениям этой формулы, и предложены ее новые варианты.

Семейства механизмов - ч. 2

В самом общем случае она описывает пространственный механизм, на который не наложено никаких общих условий связи и который построен совершенно правильно. Далее, если у механизма, состоящего, например, лишь из одних вращательных пар V класса, оси всех пар параллельны или пересекаются в одной или в двух точках, то для определения его степени подвижности необходимо соответственно изменить вид формулы. Так, если оси всех вращательных кинематических пар V класса («шарниров») параллельны, то все звенья механизма будут совершать плоскопараллельное движение и механизм получает наименование плоского. Очень важно отметить, что в данном случае речь идет не о движении звеньев самого механизма, а о движении их проекций на одну плоскость. В этом случае можно не учитывать некоторые динамические условия движения, которые были обнаружены несколько позже.