13

3.2. Опорный конспект

Раздел 1. Машиностроение – основа материального производства

Во всем мире техническое совершенство (технический уровень) и обеспеченность всех отраслей продукцией машиностроения являются главной характеристикой состояния экономики государства. Продукция машиностроения

– это машины различного назначения, которые поставляются всем отраслям промышленности и народного хозяйства.

Механизмы, входящие в состав машин, весьма разнообразны – одни из них представляют собой сочетание только твердых тел (рычаги, зубчатые колеса), другие содержат жидкие и газообразные тела (рабочую жидкость – масло в гидроцилиндре, сжатый воздух в пневмосистеме), третьи содержат электрические, магнитные и другие устройства.

По конструктивным признакам основные механизмы можно свести в следующие группы: рычажные (шарнирные) механизмы; фрикционные; зубчатые; кулачковые; механизмы с гибкими звеньями; винтовые; механизмы с упругими звеньями; комбинированные механизмы; механизмы переменной структуры; механизмы движения с остановками; гидравлические; пневматические; электромагнитные; электронные механизмы.

Целью создания машин является увеличение производительности труда и облегчение физического труда, правда, машины могут облегчать не только физический, но и умственный труд человека. Созданные человеком машины могут управлять производственными и другими процессами по определенным, заранее составленным программам. Машины расширяют возможности человека: микроскоп и телескоп наделяют его сверхзрением, самолет – способностью летать, а счетчик радиоактивного излучения снабжает человека органом чувств, аналога которому у него вообще нет.

14

Из истории создания машин. Первой машиной в современном понимании следует назвать созданную в период рабовладельческого строя (III в. до н. э.) водяную мельницу.

Другими областями человеческой деятельности, приведшими к возникновению машин, были:

•военное дело (камнеметы, изобретенные Архимедом в Сиракузах в III в. до н. э.);

•сельское хозяйство (сельскохозяйственные машины Римской империи);

•строительство (устройства для подъема и перемещения тяжестей Древнего Египта, Древней Греции и Римской Империи – VI…I в. до н. э.);

•водоснабжение (водоподъемная машина – «Архимедов винт», пожарный насос механика Ктесибия из Александрии III в. до н. э.).

Герон Александрийский в сочинении «Театр автоматов» описывает храмовые и театральные автоматы, в которых при помощи нитей, навернутых на барабаны различного диаметра, двигались фигуры по произвольной кривой. Прообразом машин автоматического действия можно считать и установку, построенную в середине XVI века в Соловецком монастыре игуменом Филиппом (Федор Степанович Колычев). В нее входили водопроводы, мельницы, мукомольни и устройства для сортировки зерна.

Западная Европа черпала технические знания из трех источников. Первым было римское наследство, второй источник – арабские сочинения ХI…ХIII веков, третий – труды древних греков, которые сохранялись в Византии, а затем крестоносцами были принесены в Европу.

В средние века происходил рост ремесленного производства и появление объединений ремесленников (мануфактур). Один из самых выдающихся изобретателей эпохи Возрождения Леонардо да Винчи – художник, архитектор, механик-практик и экспериментатор – изобрел несколько типов экскаваторов, несколько гидравлических машин, прядильный и волочильный станки, станок для насечки напильников, приспособление для нарезки винтов, прокатный стан. Некоторые из его изобретений настолько опередили свое время, что остались

15

недоступными для техники той эпохи, сюда можно отнести центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие. Вплоть до конца XVIII века основное назначение машин остается одним и тем же – замена физического труда.

Революционные изменения в развитии техники начались с изобретения рабочей машины (паровая машина Джеймса Уатта). Машинное производство постоянно во все времена стимулируется возрастающими потребностями таких развивающихся отраслей, как строительство, транспорт, военная техника, металлургия и пр.

Создание машин коренным образом изменило роль человека в процессе производства различных изделий. Мускульная сила человека перестала быть источником энергии – его заменила машина. Человеческая рука как непосредственное исполнительное устройство заменилась механизмами, придающими необходимые формы деталям, т. е. началось создание машин машинами. Функции человека видоизменились и свелись к обслуживанию и управлению машинами, т. е. возникло машиностроение. С середины девятнадцатого века машины начинают обслуживать едва ли не все области производства. Сначала машины изготавливались по отдельным заказам, затем заводы переходят к их серийному производству.

1.1.Основы создания машин

Машины, механизмы и установки, или детали, из которых они состоят, в процессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями.

Если представить себе современное машиностроение, то число видов деталей может показаться бесконечным. В одном только автомобиле их более пятисот. А ведь выпускаются и шагающие экскаваторы, и морские суда, и летательные аппараты.

16

Для производства такого разнообразия деталей к машинам в огромном количестве нужна и поистине колоссальная база обрабатывающих станков.

При создании новой машины с самого начала необходимо иметь четкое представление о том, зачем она нужна, какой принцип функционирования предполагается положить в ее основу, какой процесс и как долго она будет реализовывать, из каких материалов изготавливают ее детали, какими свойствами она должна обладать и какими средствами эти свойства можно поддерживать в течение действия данной машины.

Для изготовления деталей машин применяют различные металлы и сплавы, которые делятся на черные (сталь, чугун) и цветные (медь, алюминий, титан, бронза, латунь и др.), а также неметаллические материалы.

Весь период создания и использования различных машин называется их «жизненным циклом».

В «жизненном цикле» машин можно выделить несколько стадий:

1.Исследование. На данной стадии выявляются социальноэкономические потребности общества в машинах данного вида и определяются способы, с помощью которых эти потребности могут быть удовлетворены: путем увеличения выпуска машин или повышения их качества (увеличения производительности, грузоподъемности). Выбранный способ удовлетворения потребностей в машинах данного вида определяет и их функциональные свойства, которые используются как исходные данные для следующего этапа и оформляются в виде технического задания на проектирование.

2.Проектирование. Проектирование – это творческий процесс создания изделия с заранее заданными свойствами. Проектирование конструкций изделий осуществляется в два этапа: предварительное (эскизное) и рабочее проектирование (конструирование).

В процессе предварительного проектирования определяется конкурентоспособность, а также прогнозируются сроки морального старения. Результатом этого этапа является техническое и экономическое обоснование

17

альтернативных вариантов структуры создаваемой машины. Эскизное проектирование уточняет параметры и характеристики машины.

Следующим за эскизным проектированием идет этап конструирования, когда в результате получают строго однозначную конструкцию машины. Добиться высокой эффективности использования машины можно тогда, когда ее надежность гарантируется уже на стадии конструирования. Для этого необходимо следовать рекомендациям:

-использование новых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками;

-сокращение количества деталей в машине (сложная деталь должна заменить несколько простых);

-обеспечение ремонтопригодности машин.

3.Технологическая подготовка производства. После создания конструкции изделия необходимо определить способы его изготовления. Для этого необходимо оценить технологичность конструкции изделия, разработать технологический процесс его изготовления, спроектировать и изготовить средства технологического оснащения.

4.Изготовление. Прогресс в машиностроении характеризуется не только улучшением конструкций машин, но и непрерывным совершенствованием технологии их изготовления. Технология создания машины включает в себя изготовление отдельных деталей различными способами, а также их сборку, регулировку отдельных механизмов и испытание машины в целом.

5.Эксплуатация. Это последняя стадия жизненного цикла, причем цель эксплуатации – используя машину по назначению с требуемой интенсивностью, поддерживать ее в работоспособном состоянии средствами обслуживания и ремонта.