Глава 1. Основные понятия структурной теории
Структурная теория
Терминологическая неясность для науки все равно, что туман для мореплавателя; она тем более опасна, что обычно в ней вовсе не отдают себе отчета
Х. Шухард
Где жил древнегреческий философ Диоген, если деревянная бочка появилась только в середине века?
Каждая наука оперирует определёнными понятиями, в которых концентрируются накапливаемые наукой знания. Понятие – мысль, представляющая собой обобщение(и мысленное выделение) предметов и явлений некоторого класса по их специфическим признакам. Понятия фиксируются в тех или иных языковых формах и составляют смысл соответствующих выражений языка. Термин – однозначное слово, фиксирующее определённое понятие науки, техники, искусства и т.п. Он является элементом языка науки, введение которого обусловлено необходимостью точного и однозначного обозначения данных науки. «Всякая наука имеет свою азбуку, далеко не так сложную, как настоящая, но которая издали дика и запутана, через неё надобно пройти … Но не надобно забывать, что нельзя и в карты играть, не давши себе труда выучиться мастям и названиям» (А. Герцен).
Изучив данную главу, вы будете
Знать термины и основные понятия структурной теории и уметь применять эти знания.
Знать основания систематизации кинематических пар и уметь их классифицировать.
Знать условные обозначения и уметь читать структурные схемы.
Машина и механизм
По мере развития механизмов и машин содержание терминов “механизм” и “машина” неоднократно менялось. Сейчас машиной называют устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека.
“ Машина – прочное соединение деревянных частей, предназначенное для передвижения тяжелых грузов и приводимое в движение искусственным образом по кругу, что греки называют круговым движением” (Витрувий, римский механик, I в. до н.э. ) 12 .
Различают энергетические (двигатели и генераторы), технологические, транспортные и информационные машины. Энергетические машины предназначены для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот). К ним относятся, например электрические (двигатели и генераторы) и гидравлические (гидромоторы и насосы) машины, турбины, двигатели внутреннего сгорания. Машины для преобразования материалов (рабочие машины) подразделяются на технологические и транспортные. Твердое тело, выполняющее в технологических машинах заданные перемещения с целью изменения или контроля формы, размеров и свойств обрабатываемого предмета, называется исполнительным органом машины.
Механизм – система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других твердых тел. Механизм является элементом более сложной системы – машины. Следует отметить, что в некоторых машинах механизмы отсутствуют, например технологическая машина, в которой исполнительный орган приводится в движение от индивидуального электродвигателя. Привод машины – система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств для приведения в движение одного или нескольких твердых тел, входящих в состав машины. Привод и рабочая машина образуют машинный агрегат, из которого часто выделяют три подсистемы: двигатель, передаточный механизм и рабочую машину.
Несмотря на появившиеся на рубеже XVIII и XIX вв. работы Г. Монжа, А. Бетанкура , Х. Ланца, в которых указывалось, что в состав машины входят механизмы, предназначенные для передачи и преобразования движений, спор в научной литературе о сущности и составе машины затянулся до последней четверти XIX в. 12. Например, в монографии (1815) английского профессора математики О. Грегори сложные машины по–прежнему рассматривались как специфические комбинации шести “простых машин”: рычага, ворота, блока, наклонной плоскости, клина и винта, принцип действия которых основан на статическом преобразовании сил. Термин “простые машины” и предположение о том, что все сложные машины состоят из простых, связывают с именем Герона Александрийского ( I в. до н. э.), одного из великих механиков александрийской школы. “Ничто так не заразительно, как заблуждение, поддерживаемое громким именем" (Ж. Бюффон).
Является ли «золотое правило механики» (выигрываешь в силе – проигрываешь в расстоянии) золотым правилом механики?