Введение
Механическое устройство, изменяющее направление или величину силы – понятие в физике.
the concept in physics
A simple machine is a mechanical device that changes the direction or magnitude of a force. In general, they can be defined as the simplest mechanisms that use mechanical advantage (also called leverage) to multiply force. Usually the term refers to the six classical simple machines that were defined by Renaissance scientists:
Lever
Wheel and axle
Pulley
Inclined plane
Wedge
Screw
A simple machine uses a single applied force to do work against a single load force. Ignoring friction losses, the work done on the load is equal to the work done by the applied force. The machine can increase the amount of the output force, at the cost of a proportional decrease in the distance moved by the load. The ratio of the output to the applied force is called the mechanical advantage. Simple machines can be regarded as the elementary "building blocks" of which all more complicated machines (sometimes called "compound machines") are composed. For example, wheels, levers, and pulleys are all used in the mechanism of a bicycle. The mechanical advantage of a compound machine is just the product of the mechanical advantages of the simple machines of which it is composed. Although they continue to be of great importance in mechanics and applied science, modern mechanics has moved beyond the view of the simple machines as the ultimate building blocks of which all machines are composed, which arose in the Renaissance as a neoclassical amplification of ancient Greek texts. The great variety and sophistication of modern machine linkages, which arose during the Industrial Revolution, is inadequately described by these six simple categories. Various post Renaissance authors have compiled expanded lists of "simple machines", often using terms like basic machines, had identified hundreds of machine elements, calling them simple machines. Modern machine theory analyzes machines as kinematic chains composed of elementary linkages called kinematic pairs.
Простая машина – это механическое устройство, изменяющее направление или величину силы. В общем случае, они определяются как простейшие механизмы, использующие механическое преимущество (также называемое рычагом) для увеличения силы. Обычно этот термин относится к шести классическим простым машинам, определённым учеными эпохи Возрождения:
the concept in physics
A simple machine is a mechanical device that changes the direction or magnitude of a force. In general, they can be defined as the simplest mechanisms that use mechanical advantage (also called leverage) to multiply force. Usually the term refers to the six classical simple machines that were defined by Renaissance scientists:
Lever
Wheel and axle
Pulley
Inclined plane
Wedge
Screw
A simple machine uses a single applied force to do work against a single load force. Ignoring friction losses, the work done on the load is equal to the work done by the applied force. The machine can increase the amount of the output force, at the cost of a proportional decrease in the distance moved by the load. The ratio of the output to the applied force is called the mechanical advantage. Simple machines can be regarded as the elementary "building blocks" of which all more complicated machines (sometimes called "compound machines") are composed. For example, wheels, levers, and pulleys are all used in the mechanism of a bicycle. The mechanical advantage of a compound machine is just the product of the mechanical advantages of the simple machines of which it is composed. Although they continue to be of great importance in mechanics and applied science, modern mechanics has moved beyond the view of the simple machines as the ultimate building blocks of which all machines are composed, which arose in the Renaissance as a neoclassical amplification of ancient Greek texts. The great variety and sophistication of modern machine linkages, which arose during the Industrial Revolution, is inadequately described by these six simple categories. Various post Renaissance authors have compiled expanded lists of "simple machines", often using terms like basic machines, had identified hundreds of machine elements, calling them simple machines. Modern machine theory analyzes machines as kinematic chains composed of elementary linkages called kinematic pairs.
Рычаг
Колесо и ось
Блок
Наклонная плоскость
Клин
Винт
the concept in physics
A simple machine is a mechanical device that changes the direction or magnitude of a force. In general, they can be defined as the simplest mechanisms that use mechanical advantage (also called leverage) to multiply force. Usually the term refers to the six classical simple machines that were defined by Renaissance scientists:
Lever
Wheel and axle
Pulley
Inclined plane
Wedge
Screw
A simple machine uses a single applied force to do work against a single load force. Ignoring friction losses, the work done on the load is equal to the work done by the applied force. The machine can increase the amount of the output force, at the cost of a proportional decrease in the distance moved by the load. The ratio of the output to the applied force is called the mechanical advantage. Simple machines can be regarded as the elementary "building blocks" of which all more complicated machines (sometimes called "compound machines") are composed. For example, wheels, levers, and pulleys are all used in the mechanism of a bicycle. The mechanical advantage of a compound machine is just the product of the mechanical advantages of the simple machines of which it is composed. Although they continue to be of great importance in mechanics and applied science, modern mechanics has moved beyond the view of the simple machines as the ultimate building blocks of which all machines are composed, which arose in the Renaissance as a neoclassical amplification of ancient Greek texts. The great variety and sophistication of modern machine linkages, which arose during the Industrial Revolution, is inadequately described by these six simple categories. Various post Renaissance authors have compiled expanded lists of "simple machines", often using terms like basic machines, had identified hundreds of machine elements, calling them simple machines. Modern machine theory analyzes machines as kinematic chains composed of elementary linkages called kinematic pairs.
Простая машина использует одну приложенную силу для совершения работы против одной силы нагрузки. Пренебрегая потерями на трение, работа, совершённая над нагрузкой, равна работе, совершённой приложенной силой. Машина может увеличить величину выходной силы, но за счёт пропорционального уменьшения расстояния, на которое перемещается нагрузка. Отношение выходной силы к приложенной называется механическим преимуществом. Простые машины можно рассматривать как элементарные "строительные блоки", из которых состоят все более сложные машины (иногда называемые "составными машинами"). Например, колёса, рычаги и блоки используются в механизме велосипеда. Механическое преимущество составной машины – это просто произведение механических преимуществ простых машин, из которых она состоит. Хотя они по-прежнему имеют большое значение в механике и прикладной науке, современная механика отошла от представления о простых машинах как об окончательных строительных блоках, из которых состоят все машины – это представление возникло в эпоху Возрождения как неоклассическое развитие древнегреческих текстов. Большое разнообразие и сложность современных машинных связей, появившихся во время промышленной революции, неадекватно описываются этими шестью простыми категориями. Различные авторы, работавшие после эпохи Возрождения, составили расширенные списки "простых машин", часто используя такие термины, как базовые машины, и выделили сотни элементов машин, называя их простыми машинами. Современная теория машин анализирует машины как кинематические цепи, состоящие из элементарных звеньев, называемых кинематическими парами.
the concept in physics
A simple machine is a mechanical device that changes the direction or magnitude of a force. In general, they can be defined as the simplest mechanisms that use mechanical advantage (also called leverage) to multiply force. Usually the term refers to the six classical simple machines that were defined by Renaissance scientists:
Lever
Wheel and axle
Pulley
Inclined plane
Wedge
Screw
A simple machine uses a single applied force to do work against a single load force. Ignoring friction losses, the work done on the load is equal to the work done by the applied force. The machine can increase the amount of the output force, at the cost of a proportional decrease in the distance moved by the load. The ratio of the output to the applied force is called the mechanical advantage. Simple machines can be regarded as the elementary "building blocks" of which all more complicated machines (sometimes called "compound machines") are composed. For example, wheels, levers, and pulleys are all used in the mechanism of a bicycle. The mechanical advantage of a compound machine is just the product of the mechanical advantages of the simple machines of which it is composed. Although they continue to be of great importance in mechanics and applied science, modern mechanics has moved beyond the view of the simple machines as the ultimate building blocks of which all machines are composed, which arose in the Renaissance as a neoclassical amplification of ancient Greek texts. The great variety and sophistication of modern machine linkages, which arose during the Industrial Revolution, is inadequately described by these six simple categories. Various post Renaissance authors have compiled expanded lists of "simple machines", often using terms like basic machines, had identified hundreds of machine elements, calling them simple machines. Modern machine theory analyzes machines as kinematic chains composed of elementary linkages called kinematic pairs.
История
Идея простой машины возникла у греческого философа Архимеда около III века до нашей эры, который изучал простые машины Архимеда: рычаг, блок и винт. Он открыл принцип механического преимущества рычага. Знаменитое высказывание Архимеда о рычаге: "Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю" (δῶς μοι πᾶ στῶ καὶ τὰν γᾶν κινάσω) выражает его осознание того, что не существует предела усилению силы, которое можно достичь, используя механическое преимущество. Позднее греческие философы определили классические пять простых машин (исключая наклонную плоскость) и смогли рассчитать их (идеальное) механическое преимущество. Однако понимание греков ограничивалось статикой простых машин (балансом сил) и не включало динамику, соотношение между силой и расстоянием, или понятие работы. В эпоху Возрождения динамика механических сил, как назывались простые машины, начала изучаться с точки зрения того, на какую высоту они могут поднять груз, в дополнение к силе, которую они могут приложить, что в конечном итоге привело к новому понятию механической работы. В 1586 году фламандский инженер Симон Стевин вывел механическое преимущество наклонной плоскости, и она была включена в число других простых машин. Полная динамическая теория простых машин была разработана итальянским ученым Галилео Галилеем в 1600 году в труде «О механике» (Le Meccaniche), в котором он показал лежащее в основе математическое сходство машин как усилителей силы. Он был первым, кто объяснил, что простые машины не создают энергию, а лишь преобразуют её.
Теория современных машин
Машины изучаются как механические системы, состоящие из исполнительных механизмов и механизмов, передающих силы и движение, отслеживаемые датчиками и контроллерами. Исполнительные механизмы и механизмы состоят из звеньев и кинематических пар, формирующих кинематические цепи.
Кинематические цепи
Простые механизмы являются элементарными примерами кинематических цепей, используемых для моделирования механических систем, от паровой машины до манипуляторов роботов. Подшипники, образующие точку опоры рычага и позволяющие колесу, оси и блокам вращаться, являются примерами кинематической пары, называемой шарнирным соединением. Аналогично, плоская поверхность наклонной плоскости и клина являются примерами кинематической пары, называемой скользящим соединением. Винт обычно рассматривается как самостоятельная кинематическая пара, называемая спиральным соединением. Два рычага, или кривошипа, объединяются в плокую четырехзвенную кинематическую цепь путем соединения звена, которое связывает выход одного кривошипа со входом другого. Дополнительные звенья могут быть присоединены для формирования шестизвенной кинематической цепи или последовательно для создания робота. Это понимание показывает, что именно соединения, обеспечивающие движение, являются основными элементами машины. Исходя из четырех типов соединений – вращательного, скользящего, кулачкового и зубчатого – а также связанных соединений, таких как тросы и ремни, можно рассматривать машину как сборку твердых деталей, соединяющих эти соединения.
Кинематический синтез
Конструкция механизмов для выполнения заданного движения и передачи силы известна как кинематический синтез. Это совокупность геометрических методов, используемых при механическом проектировании кривошипно-шатунных механизмов, кулачковых механизмов и зубчатых передач.