Начало жизненного пути (стр. 9 )

Развитие подобных машин-автоматов наиболее перспективно.

К важнейшим задачам теории машин-автоматов относятся следующие:

Разработка принципиальных схем автоматов обеих групп;

Подбор механизмов для осуществления движений; разработка методов синтеза механизмов машин-автоматов;

Силовой расчет машин-автоматов с учетом упругости, деформаций звеньев, вибраций;

Выбор и синтез схем передаточных механизмов;

Разработка кода для машин-автоматов;

Изучение динамики систем пульсирующего режима;

Изучение режимов движения механизмов машин-автоматов с программным управлением как машинных агрегатов;

Изучение динамики систем автоматического регулирования и контроля;

Синтез механизмов для воспроизведения математических зависимостей;

Изучение истинного движения систем с несколькими степенями свободы;

Учет изменения массы;

Исследование сил движущих и сил производственного и непроизводственного сопротивления.

И. И, Артоболевский детально проанализировал каждый из этих вопросов, выяснил их сущность и те задачи, которые из них вытекают или от них зависят. Он остановился затем на роли математических методов в теории машин и механизмов и указал на важнейшие математические направления, которые применяют в науке о машинах, а также на значение исследований в области физики и химии, которые необходимы для исследования и проектирования машин автоматического действия с новыми устройствами и элементами измерительной техники.

Развитие машин-автоматов - ч. 2

На сессии были зачитаны доклады по всем направлениям теории машин автоматического действия. В частности, на секции, руководимой , состоялись доклады: «Состояние и задачи теории автоматических линий», «Основные задачи общей теории машин-автоматов», и «Современные направления в развитии теории синтеза механизмов машин-автоматов», «Пути автоматизации машин в металлургическом производстве» и ряд других. Характерно, что почти во всех докладах, в том числе и в докладе , постоянно упоминалось о возрастающей роли экспериментальных методов исследования и связанных с этим проблемах.

Некоторые из проблем, отмеченных в качестве узловых для развития теории автоматического действия, он решил сам или в соавторстве с другими исследователями. Рассмотрим лишь некоторые из его работ, выполненных в этом направлении.

Так, в совместной работе и «О программном управлении металлообрабатывающими станками» исследуется научно-техническая задача, относящаяся к новому направлению машин-автоматов второй группы. В статье приведена блок-схема системы цифрового управления станком. Описаны принципиальные основы систем программного управления и указаны их достоинства и преимущества, важнейшим из которых является возможность централизованного управления группой станков с учетом движения материалов и полуфабрикатов. Отмечено, что подобные задачи следует решать комплексно.

В Москве с 24 по 28 марта 1958 г. проходило Второе всесоюзное совещание по основным проблемам теории механизмов и машин. На этот раз доклады и сообщения обсуждались на пяти секциях, одна из которых была целиком посвящена теории машин автоматического действия. Организовал эту секцию и руководил ею . Он прочитал доклад на тему «О структуре технологических машин-автоматов и ее роли в развитии их общей (межотраслевой) теории», в котором показал технологическую машину как комплекс элементарных структурных цепей, классифицировал перемещения и соответствующие им приводы, выявил три рода технологических машин, установил формулы для расчета теоретической производительности этих трех родов.

Развитие машин-автоматов - ч. 3

К этому времени на предприятиях значительно возросло число машин автоматического действия и автоматических линий. Этому способствовало быстрое развитие теоретических исследований в этом направлении. Наука в действительности становилась производительной силой. С другой стороны, развитие техники машин-автоматов и требования производства ставили перед наукой все новые и новые задачи. Дальнейшие исследования в области теории машин-автоматов развивались в комплексе с исследованиями кулачковых механизмов, пневмо - и гидропривода, с теорией электронных вычислительных машин и моделирующих машин. Основной задачей теории машин автоматического действия становится разработка методов синтеза систем, автоматизирующих производственные процессы с максимальной экономической эффективностью.

В июне 1961 г. в Москве состоялось 3-е совещание по основным проблемам теории механизмов и машин. Руководитель секции теории машин-автоматов в докладе «Современное состояние теории машин автоматического действия» указал на то, что подавляющее большинство машин автоматического действия составляют технологические машины, развитие которых и определяет положение общей теории. Он подвел итоги проделанной советскими учеными работы и указал, что задачей совещания является не только подведение итогов, но и определение направлений дальнейшего развития основных разделов науки о машинах. Необходимо установить, какие дополнительные требования будут предъявлять к этой науке в ближайшие годы процессы автоматизации производства.

В 1964 г. в Киеве было проведено 4-е совещание по основным проблемам теории механизмов и машин. На секции теории машин-автоматов и пневмогидропривода были рассмотрены вопросы теории проектирования автоматов, автоматических роторных линий, пневматических и гидравлических систем автоматического управления. Рассматривались вопросы биоэлектрического управления протезами.

Развитие машин-автоматов - ч. 5

Кроме этого, должен быть поставлен цикл курсов, обеспечивающих определение прочных режимов на основании последних достижений науки, курс экспериментальной динамики. Конечно, все эти курсы должны базироваться на хорошей подготовке по механике и математике; при этом некоторые разделы математики, такие как дифференциальные уравнения математической физики, операционное исчисление, интегро-дифференциальные уравнения, методы малого параметра, гармонической линеаризации и др. нужно читать на третьем году обучения».

Исследования , выполненные им в конце 60-х — начале 70-х годов, вытекали из той программы, которую он разработал еще в середине 50-х годов и к которой неоднократно обращался. В круг его научных интересов продолжали входить и такие общие проблемы, как, например, оптимальный синтез машин-автоматов и некоторые более частные вопросы — теории металлообрабатывающих станков-автоматов, загрузочных устройств автоматического действия и некоторые другие. В частности, он продолжал в содружестве с и работы по созданию автоматических диагностических машин. Они явились переходной ступенью к робототехнике, которая составила важное направление в его научном творчестве 70-х годов. Ниже мы коснемся лишь некоторых из вопросов теории машин автоматического действия, над которыми он работал.

Развитие машин-автоматов - ч. 4

В докладе «Основные проблемы современной теории машин», зачитанном на киевском совещании, обратил внимание на этапы в развитии науки о машинах, которые нашли свое отражение в тематике совещаний. На 2-м совещании больше всего докладов было посвящено анализу и синтезу механизмов, а на 3-м и 4-м — динамике машин. Увеличилось число докладов по теории машин автоматического действия и по теории ппевмо - и гидропривода. Значительно изменилась и направленность докладов: больше внимания стали уделять динамическому анализу режимов движения сложных механических систем, использованию аналоговых моделей для изучения динамических явлений, теории машин вибрационного действия, динамике машин с переменной массой звеньев, динамике нелинейных механических и электромеханических систем, теории колебаний и устойчивости машин и механизмов в периодических и переходных режимах. С развитием научно-технической революции существенно изменилось само понятие машины. Возникли новые классы машин: контрольно-управляющие, логические, кибернетические, что, в свою очередь, вызвало расширение диапазона исследований в области теории механизмов и машин. Поэтому особое внимание было обращено на подготовку кадров преподавателей и исследователей в области механики машин. В 1965 г. и выступили по этому вопросу со статьей в журнале «Вестник высшей школы». Они указали на следующие три важные задачи, стоящие перед советской высшей технической школой в отношении курса теории механизмов и машин: предполагалось ввести на старших курсах второй концентр ТММ, программа которого была бы согласована с конкретной специальностью; создать стандартные лаборатории по всему курсу; организовать специальную подготовку преподавателей по теории механизмов и машин; создать особую специальность по ТММ. «Для подготовки специалистов такого профиля отдельные разделы теории механизмов следует выделить в спецкурс; студентам должны преподаваться отдельные курсы по пневмо - и гидромеханизмам, по электроприводу в обычном представлении, а также курсы автоматизации производственных процессов, теории автоматического регулирования, промышленной электроники, теории колебаний.

Техническое исполнение - ч. 1

В двух статьях, опубликованных в 1969 г.. в «Докладах АН СССР» и написанных совместно с и , исследовал синтез машин-автоматов в зависимости от их производительности и вывел некоторые условия оптимального синтеза. Была развита классификация механизмов по их функциональному назначению, разработанная Артоболевским еще в первой половине 60-х годов. Было отмечено, что теория синтеза функциональных элементов машин-автоматов развита недостаточно; однако принципы и методы синтеза элементарных механизмов во многом применимы не только к задачам синтеза функциональных элементов машин-автоматов, но и к синтезу самих машин автоматического действия. Эта проблема основывается на успехах теории производительности и надежности машин, на достижениях теории исследования операций и общей теории систем, а также на развитии агрегатных принципов машиностроения. Авторы выбрали целевую функцию, выражающую себестоимость единицы продукции, и с помощью нелинейного программирования сформулировали требования к оптимизации показателей надежности механизмов и устройств автоматов.

В начале 60-х годов заинтересовался вопросами автоматизации медицинской диагностики. Совместно с академиком АМН СССР и он провел в Институте хирургии им. экспериментально-исследовательскую работу, в результате которой была создана автоматическая информационная система, реализующая поиск клинического прецедента. Эта система основана на сопоставлении симптомов, наблюдающихся у данного больного и тех симптомов, которые были ранее зарегистрированы у иных больных. «Все архивные случаи, включенные в информационную систему, образуют информационный массив. Каждый новый клинический случай, для которого мы ищем прецедент, попарно автоматически сравнивается...со случаями информационного массива и при совпадении соответствующего номера массива извлекается (или номеров, если их несколько). С другой стороны, данный новый клинический случай сам пополняет информационный архив».

Что касается технического исполнения этой системы, то оно было основано на применении счетно-аналитических машин, в частности табулятора, который был модифицирован и к нему была добавлена специальная электронно-релейная логическая схема. Модификация табулятора заключалась в замене приемного кармана другим, включающим два магазина. Направление карты в тот или иной магазин осуществлялось под воздействием электрического импульса на исполнительный электромагнит. В информационной системе этот управляющий импульс возникает на выходе электронной схемы сравнения.

Техническое исполнение - ч. 3

Авторы нашли, что созданная ими система для решения задач биологической, или, конкретнее, медицинской диагностики, может быть использована также и для решения задач технической диагностики. В статье изложены три основных логических процесса, служащих для решения задач диагностики: детерминистская логика, информационно-вероятностная логика и логика, основанная на принципе фазового интервала. Затем развивается идея создания динамической системы. Это означает, что диагностический процесс не должен быть статическим. Динамическая же процедура диагноза «начинается с простых исследований, затем на основании полученных данных проводится диагностическая оценка. Если оказывается, что данных недостаточно, то система указывает, какое следующее испытание из группы более точных следует произвести. Если на основании результатов, полученных от нового испытания, можно окончательно поставить диагноз, то испытание прекращается. В противном случае опять указывается испытание, вносящее дополнительную информацию. Таким образом, диагностический процесс включает в себя как оценку медицинской информации, так и управление собственно процессом диагноза». И, наконец (что весьма существенно), указано на то, что излагаемые методы позволяют автоматически улучшать качественные показатели диагностической системы в процессе ее работы, т. е. налицо организация самообучающегося процесса.

Таким образом, видно, что многочисленные работы по вопросам теории машин автоматического действия связаны с теорией синтеза механизмов и с динамикой машин. В 70-х годах он неоднократно выступал и по общим вопросам теории машин автоматического действия на международных и всесоюзных съездах, на совещаниях и специализированных симпозиумах. Следует все же указать, что Артоболевскому во всей его научной и инженерной деятельности было свойственно стремление к поиску наиболее общих решений, как бы трудны они ни были. А это обстоятельство, в свою очередь, определило и те многократные пересечения различных направлений науки о машинах, о которых была речь выше.

Весьма важную роль во всем творчестве сыграла тема синтеза механизмов.

Техническое исполнение - ч. 2

Описанная выше система была создана в лаборатории кибернетики Института хирургии им. на базе ЭВМ и предназначена для диагностики врожденных пороков сердца. Ее внутренняя организация состояла из двух частей. Первая —это медицинская память, вторая—логический процесс мышления, позволяющий сопоставлять симптомы, полученные при исследовании больного, с накопленным медицинским опытом.

Так как такое направление является принципиальным, то авторы системы предложили обобщить ее применение, распространив ее и на заболевания иного типа, а также на создание общей диагностической системы. Они указали также на возможность создания на основе диагностических машин систем автоматической оценки информации и управления жизненными функциями организма вовремя операции. Кроме того, диагностические системы можно развивать и в ином направлении — вводя в них не только данные текущего состояния больного, но и данные, связанные с развитием его организма на протяжении всей его жизни.

Таким образом, в этой работе речь шла уже о создании кибернетических машин, о пересечении идей теории машин автоматического действия с идеями кибернетики. Этот вопрос был всегда в поле зрения Ивана Ивановича. В дальнейшем выкристаллизовалась тема роботов и манипуляторов, которая явилась своеобразным синтезом машин автоматического действия и кибернетических машин.

Синтез

Проблема синтеза механизмов - ч. 1

Проблема синтеза механизмов интересовала на протяжении почти всех 30-х годов. В 1939 г. он опубликовал монографию «Синтез плоских механизмов», в которой обобщил задачи геометрического синтеза механизмов и установил общие приемы синтеза сложных кинематических цепей. Он показал, что при определенном методическом подходе к решению задач синтеза механизмов можно всегда получить несколько последовательных решений, из которых можно затем выбрать такие, которые удовлетворяют заданным условиям работы.

Он определяет понятие следующим образом: «Синтез механизмов имеет своей целью воспроизведение заданного движения одной или нескольких систем путем взаимного воздействия этих систем друг на друга... Главной задачей синтеза является задача об осуществлении механизма, обеспечивающего заданное движение отдельных его звеньев. При решении этих задач должны быть приняты во внимание все условия, обеспечивающие воспроизводимое движение. К числу этих условий в первую очередь должны быть отнесены следующие: условия правильной структуры синтезируемого механизма, условие кинематической точности воспроизводимого движения и, наконец, условие возможности воспроизведения синтезируемого механизма заданного движения с точки зрения динамики».

При построении общего решения с помощью центроид вводит понятие бицентроиды. «Бицентроидой называется, — пишет он, — геометрическое место центров мгновенного вращения в относительном движении двух каких-либо систем, принадлежащее неподвижной плоскости».

Общую задачу о воспроизведении движения Артоболевский решает для механизмов с высшими парами методом центроид и методом взаимноогибаемых кривых. В некоторых частных случаях то же движение можно осуществить точно или приближенно с помощью механизмов низшими парами. Он указывает, что «задача о воспроизведении движения посредством механизма с низшими парами может быть решена, если будут найдены точки центроид, описывающие в относительном движении дуги окружностей, отрезки прямых или участки шатунных кривых. В том случае, если будут найдены точки, точно описывающие указанные траектории, может быть создан механизм с низшими парами, точно воспроизводящий заданное движение.

В большинстве случаев удается отыскать точки, только приближенно описывающие эти траектории. В этом случае можно получить механизм с низшими парами, приближенно воспроизводящий заданное движение».

Проблема синтеза механизмов - ч. 2

Для нахождения точек, которые могут двигаться по таким траекториям, рекомендует использовать три метода: Бурместера и Альта, Крауса и метод Pay. Первый метод — графоаналитический и основан на изучении кинематических свойств построенных центроид в относительном движении. С помощью теоремы Савари определяют радиусы кривизны центроид и находят поворотные круги для ряда положений, а затем определяют точки, движущиеся прямолинейно, или круговые точки, в зависимости от задания. На этих траекториях выбирают несколько точек, и задача сводится к построению шарнирного четырехзвенника, у которого одна из точек шатуна проходит через выбранные точки.

Метод Крауса заключается в воспроизведении траектории, совпадающей в 8 или 9 точках с заданной. При решении соответствующей задачи следует обращать особое внимание на метрические соотношения между звеньями, чтобы кинематическая цепь не оказалась непригодной.

Метод Pay — чисто экспериментальный, и сущность его сводится к поискам подходящих траекторий, воспроизводимых точками, связанными с шатунами шарнирного четырехзвенника или кривошипно-ползунного механизма.

В сущности, трудно добавить что-либо к изложенному в монографии . Синтез конца 30-х годов сводился к описанным приемам для механизмов с низшими парами и к развитому им самим общему методу синтеза механизмов с высшими парами.

В военные годы Иван Иванович продолжил свои работы в области синтеза механизмов. Тогда же началась очень трудоемкая работа по изучению, приведению в порядок и осмысливанию наследия в области теории механизмов. Результатом явилось своеобразное научное открытие, получившее важное практическое значение,— синтез механизмов по Чебышеву.

Проблема синтеза механизмов - ч. 3

пришел к своему методу непростым путем: изучив построенные им самим механизмы, он развил глубокую математическую теорию приближения функций полиномами, наименее уклоняющимися от нуля4. Полученные результаты он применил к построению нужных ему механизмов. Сам он не писал о своих рассуждениях по этому поводу, и поэтому восстанавливать их пришлось на основании изучения косвенных источников. В 1945 г. в сборнике «Научное наследие (Вып. 2, «Теория механизмов») по этому вопросу опубликованы статьи: и Н. И. Ле-витского, в которой были изложены результаты исследований этих механизмов; 3. Ш. Блоха, которым была рассмотрена математическая часть проблемы метрического синтеза механизмов.

Для изучения механизмов пришлось использовать:

А) мемуары самого Чебышева, собранные в его «Сочинениях», изданных Академией наук в двух томах: том I был издан в 1899 г., а том II — в 1907 г.;

Б) некоторые модели механизмов, сохранившиеся после смерти Чебышева;

В) некоторые фотоснимки с моделей и устройств, не сохранившихся в натуре;

Г) литературные материалы различных авторов, упоминающих о некоторых механизмах Чебышева.

Обычно в русской и зарубежной литературе имя Чебышева связывают с синтезом направляющих механизмов, причем в качестве примеров указываются два-три приближенных прямолинейно-направляющих механизма, созданных Чебышевым. Анализ механизмов Чебышева показывает, что диапазон его творчества был гораздо шире. Чебышевым был решен более обширный круг задач, включающий в себя лишь как одну из задач задачу о синтезе приближенно-направляющих механизмов. Используя свойства шатунных кривых, имеющих симметрию, он решает задачи о синтезе шарнирных механизмов с остановками, шарнирных механизмов для воспроизведения двух качаний коромысла за один оборот кривошипа, шарнирных, механизмов для передачи вращательного движения и т. д.

Таким образом, в области теории механизмов основной заслугой Чебышева является «глубокое изучение симметричных шатунных кривых и их использование в самых различных задачах синтеза шарнирных механизмов. Анализ свойств этих кривых привел Чебышева к постановке ряда задач, относящихся к теории синтеза приближенно-направляющих механизмов, шатунные кривые которых на всем своем протяжении или на некоторых участках приближаются к прямым или дугам окружностей. Кроме того, Чебышевым был разрешен и ряд задач синтеза конкретных механизмов (парораспределения, весов, пресса, регуляторов и др.)».

Проблема синтеза механизмов - ч. 4

Работы по синтезу механизмов и его идеи в этом направлении значительно оживили исследования в области теории механизмов и машин. Если в 30-х годах по синтезу механизмов были опубликованы лишь единичные работы и в основном они были посвящены геометрическому, структурному и реже экспериментальному синтезу, то начиная с первых же послевоенных лет тема синтеза становится одной из наиболее актуальных для советских машиноведов. В 1947 г. выступил со статьей, в которой дал обзор всех работ в области синтеза механизмов, выполненных за 30 лет Советской власти. Из более ранних он указал лишь на работу , опубликованную в 1923 г. и несколько развитую в 1933 г., в которой автор предложил метод структурного синтеза механизмов, основанный на изучении степеней свободы кинематических цепей и связей, накладываемых кинетическими парами, а также на работы о механизмах для воспроизведения математических зависимостей. В начале 30-х годов некоторые работы по синтезу механизмов были выполнены самим и . Со второй половины 30-х годов количество работ начинает увеличиваться, а их тематика становится все более и более разнообразной. Все же если не считать многих работ по синтезу конкретных видов механизмов (зубчатых, кулачковых, мальтийских и пр.), то внимание исследователей сосредоточивается на двух больших проблемах — теоретической и практической. К первой относятся попытки дать более или менее общие решения отыскания механизмов для воспроизведения кривых или отрезков кривых с учетом определенных кинематических параметров и динамических условий. Ко второй проблеме можно отнести работы по построению механизмов для воспроизведения определенных математических зависимостей.

Кроме указанных выше работ, к первой проблеме относится ряд исследований по теории шатунных кривых. Свойства последних изучали 3. Ш. Блох, , и другие. Теорию геометрических мест синтеза и ряд конкретных задач метрического синтеза механизмов решил (он занимался, в частности, синтезом механизмов с приближенно-равномерным движением).

Начиная с 1940 г. работал над созданием синтеза механизмов для воспроизведения различных математических зависимостей. Серия работ на эту тему, завершенная монографией «Теория механизмов для воспроизведения плоских кривых» (1959 г.) явилась крупнейшим в мировой литературе опытом создания теории точного синтеза механизмов.

Материализация построений - ч. 1

Обосновывая созданный им геометро-алгебраический метод точного синтеза механизмов, писал: «Методы построения механизмов для воспроизведения плоских кривых различны. Широко развит так называемый аналитический метод, заключающийся в построении механизма как совокупности ряда кинематических цепей. Каждая из них выполняет те или иные простейшие математические операции. Комплекс таких операций должен удовлетворять заданной функциональной зависимости, выраженной в форме уравнения той кривой, которую должен воспроизводить проектируемый механизм. Этот метод, обладающий несомненной общностью, даже для уравнений простейших видов требует большого числа механизмов, выполняющих отдельные математические операции, что ограничивает его использование в рабочих машинах. Поэтому им пользуются в основном в математических машинах, счетно-решающих устройствах и приборах.

Чисто геометрический метод решения задач синтеза механизмов, заключающийся в использовании аппарата проективной геометрии также является весьма общим. Он заключается как бы в материализации построений проективной геометрии путем введения направляющих вместо лучей, «пальцев» вместо точек и т. д. Механизмы, полученные таким образом, отличаются очень большой сложностью и многозвенностью.

История развития этого раздела теории механизмов показала, что наиболее простые конструктивные решения получались путем синтеза отдельных геометрических свойств кинематических цепей с совокупностью аналитических и геометрических свойств тех кривых, которые должны были быть воспроизведены как траектории точек звеньев этих цепей» 8. Это последнее направление синтеза и назвал геометро-алгебраическим, ибо в нем сочетаются методы геометрии построений с аналитической теорией алгебраических и трансцендентных кривых.

Материализация построений - ч. 2

В 1940 г. построил шестизвенный кулисный коникограф, воспроизводящий конические сечения путем огибания их прямой. При этом он использовал свойство подер конических сечений. Следующие работы в этом направлении посвящены были подобным механизмам: на протяжении 1945—1958 гг. он построил несколько схем коникографов, основанных на использовании различных свойств кинематических цепей с низшими парами. Приблизительно с 1946 г. он начал работу над проектированием механизмов для воспроизведения кривых 2-го порядка путем вычерчивания и огибания.

Параллельно с поисками общих механизмов для воспроизведения конических сечений создает и механизмы для воспроизведения частных конических сечений — эллипсограф и гиперболограф. В 1951г. одновременно с выходом в свет третьего издания 1-го тома «Механизмов» в «Докладах АН СССР» появляются его статьи о механизмах для решения квадратных уравнений, механизме для возведения в куб, о двух механизи&х для черчения Кривых высших порядков. За ними последовали работы: «Механизмы для образования подер конических сечений» (1955), «О некоторых новых механизмах для образования плоских кривых» (1957), «Теория механизмов для образования подер и ее применение к циклическим кривым» (1957) и ряд других. Следует отметить, что считал свою работу завершенной после выхода в свет монографии «Теория механизмов для воспроизведения плоских кривых». До последних дней жизни он работал над улучшением и совершенствованием своего «Справочника», продолжал работу над синтезом новых механизмов, вел поисковые исследования в этом направлении.

Монография состоит из семи глав. В первой главе изложены общие соображения относительно воспроизведения кривых механизмами с высшими парами. Как указывает автор, эта глава имеет чисто методическое значение и не связана со следующими главами. Тем не менее она весьма существенна, так как в ней в весьма сжатой форме отражены исследования автора в области общей задачи синтеза механизмов с высшими парами.

Во второй главе монографии рассмотрены геометрические и кинематические свойства различных кинематических цепей, которые использованы в дальнейшем. К ним относится теорема Кемпе, некоторые исследования Чебышева и Сильвестера, использование свойств инверсоров, подер и некоторых видов преобразователей.

Материализация построений - ч. 3

Третья глава «Механическое воспроизведение прямых и окружностей» содержит анализ механизмов для точного воспроизведения отрезка прямой и дуги окружности. Некоторые решения, приведенные в этой главе, равно как и в предыдущей, принадлежат самому автору.

В четвертой, пятой и шестой главах рассмотрены те механизмы, над которыми в особенности работал : механизмы для механического воспроизведения алгебраических кривых до 4-го порядка включительно и некоторые механизмы для воспроизведения алгебраических кривых более высоких порядков; некоторые механизмы для воспроизведения кривых параболического и гиперболического типов высших порядков и некоторых наиболее распространенных трансцендентных кривых. Автор приводит методы воспроизведения кривых как замкнутого, как и незамкнутого вида, имеющих одну или несколько ветвей. Он указывает, что «в зависимости от Структуры механизма, метрических соотношений между размерами звеньев, углами передач движения и требованиями к собираемости и проворачиваемости звеньев рассмотренные механизмы только в частных случаях могут воспроизводить заданные кривые на всем интервале их изменения.

Для кривых незамкнутого вида, имеющих несколько ветвей, механическое их воспроизведение возможно только для отдельных участков или отдельных ветвей... При решении тех или иных инженерных задач, связанных, например, с обработкой изделия заданного профиля, или с перемещением точек исполнительных органов машин по заданным траекториям, или с выполнением математических операций и т. д., обычно требуется воспроизведение заданной закономерности на определенном интервале, длина которого устанавливается требованиями технологического или математического процессов». Интересно его замечание о том, что в некоторых случаях роль ведущих могут играть звенья, не связанные со стройкой и приводимые в движение дополнительной двухповодковой группой. Этот вопрос был изучен в 1955 г. .

Особое значение монографии заключается в том, что он развил в ней своеобразный метод точного синтеза механизмов. Может показаться, что между первыми его работами по синтезу плоских механизмов и методом, приведенным в монографии, нет ничего общего, но это не так. Начиная с середины 70-х годов в первых своих попытках разработки метода синтеза механизмов, который мог бы стать научной основой для решения практических задач, стоящих перед машиностроением, он исходил из положений кинематической геометрии; построенная им методика воспроизведения движения при помощи центроид и взаимоогибаемых кривых является теоретически точной, при этом возможен переход от синтеза с помощью высших кинематических пар к синтезу шарнирных механизмов.

Материализация построений - ч. 5

В этой главе развиты идеи , опубликованные им в предыдущих работах по синтезу механизмов. Значительно более подробно рассмотрены вопросы практического применения этих идей и их увязка с задачами практического конструирования. То же самое относится и к двум следующим главам, содержащим теорию синтеза трехзвенных механизмов с центроидной парой и парой качения и скольжения и синтезу многозвенных механизмов подобной же структуры. При этом исследования, выполненные различными учеными, приведены к единому методу. Синтез кулачковых механизмов и теорию приближенных алгебраических методов синтеза механизмов написал для монографии , синтез мальтийских механизмов и приближенные методы, основанные на кинематической геометрии, написал .

Таким образом, в монографии освещены важнейшие методы синтеза механизмов, имеющие практическое значение для машиностроения. В частности, ряд механизмов, созданных , имел не только теоретическое значение: их можно было использовать для обработки поверхностей второго порядка, в том числе цилиндров, имеющих в своем сечении кривые второго порядка.

Но многое еще надо было сделать. В докладе на Втором совещании по основным проблемам теории механизмов и машин Иван Иванович указал на некоторые недостатки теории: методы синтеза механизмов излагались в чрезмерно общем виде и не - сопровождались инженерно-расчетными материалами, почти отсутствовали исследования по синтезу механизмов с учетом динамических характеристик.

Те задачи, которые он ставил, он ставил в первую очередь для себя и своих учеников, и поэтому на протяжении следующих лет шла интенсивная исследовательская работа в указанных им направлениях.

Материализация построений - ч. 4

В том же 1959 г., в котором вышла в свет монография о механизмах для воспроизведения плоских кривых, была опубликована и вторая монография, написанная , , и посвященная синтезу плоских механизмов. Значение этой монографии трудно переоценить. Она явилась своеобразной энциклопедией научно-инженерной мысли в деле создания новых механизмов, которые можно было бы применять, в частности, в теории машин автоматического действия.

Авторы монографии специально подчеркнули важность последней задачи. Так как основной проблемой автоматизации той или иной отрасли производства является создание соответствующих машин, то конструкторы должны знать теорию и методы расчета механизмов, входящих в состав функциональных устройств машин-автоматов. А эта задача и определяет в значительной степени развитие синтеза механизмов. Необходимо создать такие методы проектирования механизмов, которые позволили бы конструкторам быстро и рационально проектировать механизмы современной техники.

написал первые шесть глав монографии, посвященные точным методам синтеза механизмов. При этом глава шестая в определенной степени соответствует теоретическому содержанию предыдущей монографии.

В первой главе рассмотрены основные виды плоских механизмов и их структура. Здесь исследованы трехзвенные, четырехзвенные, пятизвенные и шестизвенные механизмы с низшими и высшими парами. Вторая глава, так же как и первая, является вводной: в ней изложены основные сведения из кинематической геометрии. Теория точных методов синтеза механизмов приведена в третьей главе, которая посвящена вопросам синтеза трехзвенных центроидных механизмов.

Теория линейно-огибающих шатунных кривых - ч. 1

В 60-х годах продолжал исследования в области точных методов синтеза механизмов. На Третьем совещании по основным проблемам теории машин и механизмов он выступил с докладом «Теория линейно-огибающих шатунных кривых». В этой работе, а также в нескольких работах, опубликованных ранее, он рассмотрел теорию линейно-огибающих шатунных кривых четырехзвенных механизмов с низшими парами. В них уравнения линейно-огибающих кривых даны в параметрической форме: #=#(6), у = уф), где 6 —один из углов, определяющих положение механизма. Под линейно-огибающей кривой автор понимает кривую, огибающую положения прямой, произвольно расположенной в плоскости шатуна четырехзвенного механизма. В статье приведен вывод условий соответствия механизмов с вычерчиваемыми ими кривыми.